Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Компонентов в твердом состоянии

Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью

Компонентов в твердом состоянии

Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью

 

В твердом состоянии в любых соотношениях могут растворяться такие металлы, которые имеют одинаковую кристаллическую ре­шетку с мало различающимися параметрами, например, медь и ни­кель, которые имеют ГЦК решетку с параметром около 0,36 нм, или a -железо и хром, имеющие ОЦК решетку с пара­метром около 0,29 нм и др.

Кривые охлаждения системы Сu - Ni всех сплавов данной си­стемы имеют вид, представленный на рис. 19. Для чистых металлов кривые охлаждения имеют вид, аналогичный кривым I и V, при­ведены на рис. 18, а.

Ошибка! Ошибка связи. Рис. 19. Диаграмма состояния сплавов Cu – Ni:

а - кривые охлаж­дения сплавов I, II, III, IV, V; б - диаграмма состояния сплавов Сu—Ni

и схема расположения атомов Сu (черные) и Ni (белые) в решетках сплавов

 

Выше линии ликвидус АСВ (см. рис. 19) сплавы находятся в состоянии однородного жидкого раствора, в котором атомы меди равномерно перемешаны с атомами никеля. На линии ликвидус АСВ начи­нается кристаллизация сплавов, что сопровождается уменьшением скорости охлаждения. В точках лежащих на линии солидус ADB кристаллизация заканчивается с образованием неограниченного твердого раствора никеля и меди.

Ниже линии солидус ADB происходит охлаждение твердого раствора без каких-либо превращений. Сплавы с разным соотношением меди и никеля имеют аналогичный вид кривых охлаждения, они различаются только значениями температур начала и конца кристаллизации (рис. 19, а).

Проведем анализ данной диаграммы на примере какого-либо конкретного сплава, например, содержащего 50 % Ni (сплав III, рис. 19).

В точке а сплав находится в жидком состоянии. В точке l1 нач­нется кристаллизация сплава. Применим правило отрезков. Точка s1 спроектированная на ось концентраций, покажет состав первых образовавшихся кристаллов твердого раствора a. При дальнейшем охлаждении состав кристаллов будет изменяться от точки s1 до точки s3, а состав жидкой фазы - от точки l1 до точки l3. Таким образом, в процессе кристаллизации состав растущих кристаллов будет изменяться в сторону уменьшения содержания никеля.

Пользуясь вторым положением правила отрезков, можно опре­делить количественное соотношение фаз для любой температуры.

Чем больше температурный интервал кристаллизации сплава, т. е. чем больше расстояние между линией ликвидус и солидус, тем больше проявляется дендритная ликвация.

 

 

Диаграмма состояния с эвтектикой представлена на рис. 20, а. Здесь компоненты обозначены А и В; фазы Ж, a, b, где a - твердый раствор атомов компонента В в кристаллической решетке компонента А, а b - твердый раствор атомов компонента А в кристалли­ческой решетке компонента В. Линия ECF является линией ликви­дус, а линия EDCKF - линией солидус. Линии DM и KN показы­вают предельную растворимость компонентов.

Пользуясь правилом фаз и правилом отрезков, можно проследить за процессом кристаллизации любого сплава. Кристаллизация сплавов I и III аналогична кристаллизации сплавов в системе Сu - Ni. Выше точки 1 сплав находится в жидком состоянии. В точке 1 на­чинается и в точке 2 заканчивается кристаллизация сплава. В про­цессе кристаллизации образуются кристаллы твердого раствора a (или b), а состав остающейся жидкой фазы изменяется по линии 1 - С. Состав твердой фазы изменяется по линии п - 2. При даль­нейшем понижении температуры никаких фазовых превращений в этом сплаве не происходит.

Кристаллизация сплава II протекает в интервале температур от точки 1 (начало кристаллизации) до точки 2 (конец кристаллизации).

В этом температурном интервале образуются кристаллы твердого раствора b. С понижением температуры состав кристаллов b изме­няется по линии тК, а состав жидкой фазы - по линии 1 - С.

Рис. 20. Диаграмма состояния сплавов с ограниченной

взаимной раствори­мостью компонентов в твердом состоянии:

а - с эвтектикой; б - с перитектикой

 

По достижении температуры, соответствующей горизонтали DCK (точка 2), происходит эвтектическая реакция - из жидкости состава точки С выделяются кристаллы твердых растворов: a - состава точки D и b - состава точки К. Эвтектическую реакцию можно записать так:

 

ЖС ® aD + bK.

 

Согласно правилу фаз, с = k - f + 1 = 2 - 3 + 1 = 0, т. е. реакция эта нонвариантная.

Диаграмма состояния с перитектикой. Другая разновидность диаграммы состояния с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии показана на рис. 20, б. Здесь также компоненты условно обозначены А и В, фазы Ж, a, b. Линия CDE - линия ликвидус, линия CFKE - солидус. Кристаллизация сплавов I и IV происходит аналогично ранее разобранным (система Сu - Ni). Кри­сталлизация сплава II начинается в точке 1. Из жидкости выпадают и растут кристаллы a -твердого раствора, состав которого изменяется по линии солидус от точки п до точки F. Состав жидкой фазы изме­няется по линии ликвидус от точки 1 до точки D. По достижении перитектической температуры (горизонталь FKD) кристаллы a (точка 2) реагируют с жидкостью и дают новую фазу - твердый раствор b:

 

ЖD + aF ® bK,

 

При этом с = 2 – 3 + 1 = 0, т. е. реакция идет при постоянной температуре.

Таким образом, превращение осуществляется только для спла­вов, имеющих концентрацию компонентов, соответствующую пери­тектической точке К. В сплавах, расположенных левее точки К (сплав II), останутся в избытке кристаллы a -фазы и после кристал­лизации он будет иметь структуру (b +a). В сплавах, располо­женных правее точки К, (сплав III), по окончании перитектического превращения будет избыток жидкой фазы Ж, которая при понижении температуры от точки 2 до точки 3 будет кристаллизоваться в b -фазу. Кристаллизация сплава закончится в точке 3 образованием струк­туры, состоящей только из зерен твердого раствора b.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Растворимости компонентов в твердом состоянии | Химических соединений
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 416; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.015 сек.