Особенности кристаллизации сплавов. Правило фаз.

Кристаллизация сплавов. Переход ме из жидкого состояния в тв состояние происходит при наличии переохлаждения. Это правило которое действительно для чистого ме действительно и для сплавов. Механизм тоже одинаков – образуются центры(зародыши), а потом они растут. Особенность кристаллизации сплавов заключается в следующем: тв фазы образ при кристаллизации сплавов значительно отличаются по составу от исходного жидкого раствора, поэтому для образования устойчивого зарода необходимы флуктуации концентрации. Зародыш новой фазы может возникнуть только в тех микро объемах исходной фазы состав которых в результате флуктуации соответствует составу новой образующейся фазы. Скорость роста кристаллов в сплавах меньше, чем в чистых ме. Это объясняется тем, что в сплавах рост ме связан с диффузионным перемещением разных компонентов в жидком растворе. Скорость роста тем ниже, чем выше разность концентраций жидкого р-ра и образующихся из него кристаллов.

Правило фаз Гиббса общие закономерности существования устойчивых фаз, отвечающих условиям равновесия м.б. выражены в математической форме, которая называется правило фаз Гиббса. Правило фаз дает количественную зависимость м/у степенью свободы системы, количеством компонентов, количеством фаз и количеством внешних переменных. Число степеней свободы – число внешних и внутренних факторов которые можно изменять без изменения числа фаз в системе. Если число степеней свободы =0(система безвариантная), то нельзя изменять внешние и внутренние факторы без того, чтобы это не вызвало изменение числа фаз. Если число степеней свободы =1 (система моновариантная), то в некоторых пределах возможно изменение одного из этих факторов и при этом не произойдет изменение числа фаз.

С=К+П-Ф; С – число степеней свободы; К – число компонентов; П – внешние переменные; Ф – число фаз. С=К-Ф+1(Р=const)

24. Диаграмма состояния системы, в которой компоненты неограниченно растворимы в тв состоянии. Верхняя линия показывает для каждого сплава температуру начала кристаллизации при охлаждении и Т завершения плавления при нагревании(ликвидус). Нижняя линия показывает для каждого сплава температуру начала плавления при нагревании и Т завершения кристаллизации при охлаждении(солидус). Превращение которое может быть для I: 1 и 2 – критические точки, т.к. в них происходит изменение фазы.

Правило отрезков lm – кол-во жидкой фазы; kl – кол-во тв фазы.

Процесс кристаллизации в рассмотренной системе происходит при изменении Т. В процессе кристаллизации в сплаве системы при изменении Т изменяется количественное изменение фаз. И каждая фаза при каждой Т имеет определенный состав. Для определения состава фаз находящегося в равновесии при данной Т лежащем м/у линиями ликвидус и солидус нужно м/у данными точками, показывающими состояние данного сплава, провести горизонтальную линию до пересечения с линиями(ликвидус, солидус) – канода k-l-m. K – показывает состав жидкой фазы, m – показ состав тв фазы. В процессе кристаллизации меняется количественное соотношение между фазами.

 

25. Диаграмма состояния системы, в которой компаненты ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют эвтектику. В этой системе образуется 2 тв р-ра тв р-р альфа – В в А, и бэта – А в В.

Линия аеb – ликвидус

adecb – солидус

при Т соответствующей линии ае из жидкого раствора кристаллизуются кристаллы альфа тв р-ра, при Т соответствующей линии be из жидкого р-ра кристаллизуются кристаллы бэта тв р-ра.

d – хар-ет предельную растворимость компонента В в А

c – хар-ет предельную растворимость компонента А в В

e – эвтектическая точка

Т соответствующая точке e dec называется эвтектической температурой(t_Э) из жидкого р-ра состояния точки е при t_Э одновременно кристаллизуется предельно насыщенные тв р-ры альфа и бэта.

Эвтектическая кристаллизация в результате образуется механическая смесь кристаллов 2-ух тв р-ров который называется эвтектика.

 

27. Фазы и структурные составляющие в системе Fe – C.

Fe – C сплавы и стали и чугуны важнейшие ме сплавы современной техники. Обычное Fe, как и любой другой ме никогда не бывает абсолютно чистым. Технически чистое Fe - то Fe, которое содержит 99,98-99,99% Fe, 0,02-0,01% примеси. Температура плавления 1539. Fe в тв состоянии имеет 2 кристаллическии модификации: альфа Fe - ОЦК до 910 градусов и с 1392-1539, гамма Fe – ГЦК 910-1392. температура Кюри – 768. фазы в системе Fe – С. Feсо многими Эл-тами образует тв р-ры с ме – р-ры замещения, а с C, N, H – внедрения. Растворимость С в Fe зависит от типа решетки. МАХ растворимость С в альфаFe – 0,025%, МАХ растворимость С в гаммаFe – 2,14%. Тв р-р С в альфаFe – феррит, тв р-р С в гаммаFe – аустенит. Кроме этих тв р-ров в сплавах Fe с С образуется промежуточная фаза карбид Fe3С. Это хим соед-е – цементид. Кристаллическая структура сложная. Хар-р связи – чисто металлический. И Fe и С ионизированы «+», это обстоятельство и преобладание ме связи приводит к тому, что Fe3С имеет ме блеск, электропроводность, ферромагнетические св-ва. Fe3С имеет высокую твердость – 8000МПа

34. Отжиг 1-го рода. Разновидности отжиго 1-го рода.

Относят: диффузионный отжиг(гомогенизированный) и отжиг для снятия напряжения.

Отжиг I рода в зависимости or исходного состояния стали и температуры ею выполнения может включать процессы гомогенизации, рекристаллизации, снижения твердости,, снятия остаточных напряжений. Характерная особенность итого вида отжига в том, что указанные процессы происходят независимо от того, протекают ли в сплавах при этой обработке фазовые превращения (а - у) или нет, Поэтому отжиг 1 рода можно про­водить при температурах выше или ниже температур фазовых превращений (критических точек А₁ и А₃). Этот вид обработки в зависимости от температурных условий его выполнения устраняет химическую или физическую неодно­родность, созданную предшествующими обработками. Бывает: Гомогенизация (диффузионный отжиг). Рекристаллизацконный отжиг. Отжиг для снятия остаточных напряжений.