Лекція №14: Діаграми стану подвійних систем ІІ типу

План

1. Перетворення в сплавах за діаграмою ІІ типу

2. Правило відризків

Обидва компоненти необмежено розчиняються у рідкому та твердому станах і не утворюють хімічних сполук. Компоненти: А і В.

Якщо два компоненти необмежено розчинні в рідкому і твердому станах, то можливе існування тільки двох фаз — рідкого розчину Р та твердого розчину а. У цьому випадку трьох фаз бути не може, кристалізація при постійній температурі не відбувається, горизонталь­ної лінії на діаграмі немає.

Лінія АтВ є лінією ліквідусу, а лінія АnВ — лінією солідусу. Точка 1— початок кристалізації, точка 2 — кінець кристалізації. Між точками 1 і 2 сплав знаходиться у двофазному стані. За двох компонентів і двох фаз система моноваріантна С = К+1-Ф = 2+1-2=1, тобто, якщо змінюється температура, змінюється і концентрація компонентів у фазах. Кожній температурі відповідає певний, цілком конкретний, склад фаз.

При С = 0 рівновагу називають нонваріантною (безваріантною); при С = 1 — моноваріантною (одноваріантною); при С = 2 — система біваріантна (двоваріантна).

Концентрацію і кількість фаз у сплаві К в точці а визначають за правилом відрізків, склад рідкої фази —проекцією точки b, що лежить на лінії ліквідусу, а склад твердої фази — проекцією точки с на лінії солідусу. Кількість фаз знаходять зі співвідношень ас /bc для рідкої фази і ba/bc — для твердої. У всьому інтервалі кристалізації (від точки 1 до точки 2) з рідкого сплаву, який має вихідну концентрацію К, виділяються кристали, багатші на тугоплавкий компонент порівняно з вихідним сплавом. Склад цих кристалів визначають проекцією s. Завершується кристалізація К у точці 2, коли остання краплина рідини, що має склад l затвердіє. Склад рідини змінюється відповідно до кривої 1 - , а склад кристалів — відповідно до кривої s—2, і в момент закінчення кристалізації склад кристалів ідентичний складу вихідної фази.

Необмежені тверді розчини утворюють компоненти, що мають однакові за типом та близькі за параметрами кристалічні решітки та невелику різницю в атомних розмірах.

Правило відрізків (правило важеля). При кристалізації змінюються склад рідини (концентрація компонентів) і кількість кожної фази, у будь-якій точці діаграми їх можна визначити. Роблять це, використовуючи правило важеля (правило відрізків).

У точці а, що відповідає стану сплаву К при температурі t1 сплав складається з кристалів В і рідини. Вище точки сплав перебуває в однофазному стані і концентрація компонентів у цій фазі (рідині) визначається проекцією точки . Під час охолодження зі сплаву виділяються кристали В і склад рідини змінюється — у ній збільшується вміст компонента А. За температури t1, концентрація компонента В визна­чається проекцією точки b. Це максимальна кількість компонента В, яку може містити рідина при температурі t1. У разі евтектичної температури рідина сягає евтектичної концентрації. Отже, при охолодженні сплаву К концентрація рідини зменшується за кривою С. Кристали В, що виділилися, мають сталий склад — це чистий компонент В.

Для визначення концентрації рідкої і твердої фаз сплаву К при температурі t1, через точку а проводимо горизонтальну лінію bc до перетину з лінією СВ1 і з вертикаллю. З точки опускаємо пряму на вісь абсцис. Точка b дає значення концентрації компонентів у рідкій фазі при температурі t1. Склад твердої фази — кристали В.

Якщо маса сплаву К, прийнята за 100%, на діаграмі відповідає відрізку bc, то маса кристалів у точці а сплаву

Кількість рідини визначають відношенням:

Отже, щоб установити кількість рідкої та твердої складових, необхідно:

— провести вертикальну лінію до перетину з віссю концентрацій (лінія сплаву АВ);

— для конкретної температури провести горизонтальну лінію до перетину з лініями діаграми, що обмежують дану область;

—співвідношення між рідкою та твердою фазами сплаву буде обернено пропорційним відрізкам, на які лінія сплаву ділить ізотерму;

—для визначення кількості твердої фази взяти відношення довжини відрізка, що прилягає до рідкої частини сплаву, до довжини всього відрізка;

—для визначення кількості рідкої частини сплаву взяти відношення довжини відрізка, що прилягає до твердої частини сплаву, до довжини всього відрізка.

Оскільки в ці співвідношення не входить температура, то правило відрізків справедливе для будь-яких температур і різних областей діаграм стану.

Питання для самоконтролю

1. Як Взаємодіють компоненти за діаграмою ІІ типу?

2. Які перетворення відуваються в сплавах за діаграмою ІІ типу?

3. Що таке дендритна ліквація? За якими умовами вона відбувається?

4. Побудувати криві охолодження та нагріву для сплава за діаграмою ІІ типу за допомогою правила фаз.

5. За допомогою правила відрізків визначити кількість структурних складових в сплаві між лініями солідус і ліквідус.

Дата добавления: 2015-06-25