Приклад виконання роботи. а – діаграма стану, б – крива охолодження сплаву І-І

А б

а – діаграма стану, б – крива охолодження сплаву І-І

Рисунок 5.4 – Побудова кривої охолодження за діаграмою стану двохкомпонентних сплавів

Аналіз діаграми

Дана діаграма стану відноситься до типу, коли компо­ненти необмежено розчинні один в одному в рідкому стані, обмежено розчинні в твердому стані і утворюють евтектику, α – твердий розчин компонента В в компоненті А; β - твердий розчин компонента А в компоненті В; ACD – лінія ліквідус; AECDB – лінія солідус; ЕСD – лінія евтектичного перетворення; FE – лінія граничної розчинності компонента В в компоненті А при зміні температури.

 

Побудова кривої охолодження

На вісі абсцис (вісі концентрацій) діаграми стану відмічаємо концентрацію заданого сплаву. В цій точці проводимо ординату. Точки перетину ліній діаграми ординатою є критичними точками для даного сплаву. Точка 1 – точка „ліквідус” (точка початку кристалізації), точка 2 – точка „солідус” (точка кінця кристалізації). Для правильної побудови кривої охолодження сплаву користуємося законом Гіббса.

За законом Гіббса С=К-Ф+1,

де С – число ступенів свободи;

Ф – число фаз;

К – кількість компонентів.

Чим більше ступенів свободи, тим стрімкіший хід кривої охолодження.

Якщо, наприклад, розрахунок дає значення С=0, то це означає, що немає жодного ступеню свободи і не може змінюватись ні один параметр системи. На кривій охолодження, в цьому випадку, буде температурна зупинка (горизонтальна лінія). Якщо С=1, то процес йде зі зміною температури, на кривій охолодження буде точка перегину, в цьому інтервалі температур крива охолодження буде полога. При С=2 – стрімкий хід кривої охолодження. В даному випадку С=2 в інтервалі температур від 0 до 1 (С=2‑ 1+1=2). В інтервалі температур від т.1 до т.2 С=2‑ 2+1=1. В цьому інтервалі температур крива охолодження полога, йде процес кристалізації α -фази зі зміною температури. Закінчується кристалізація α -фази в т.2. На лінії ECD в рівновазі знаходяться 3 фази: α;, Р, β і С=2‑ 3+1=0. При цій температурі (лінія ECD) на кривій охолодження температурна зупинка (горизонтальна лінія 2‑ 2´). На лінії ECD протікає евтектичне перетворення. Із рідкої фази одночасно виділяються кристали α і β;, утворюючи механічну суміш фаз (α +β) – евтектику. Структура сплаву нижче лінії ECD є двохфазною – α +Евт., тобто – α +(α +β) і С=2‑ 2+1.

 

Визначення кількості твердої і рідкої фази в двофазній області для сплаву І-І при температурі t₁

На ординаті сплаву при температурі t₁ відкладаємо точку с. Через цю точку проводимо горизонтальну лінію – коноду до перетину з лініми діаграми відповідно в точках е і d, які мають назву точки ноди. Кінці коноди впираються в однофазні області рідкої фази і α -твердого розчину. Отже, ці фази будуть в сплаві І-І при температурі t₁ (точка с). при цьому склад рідкої фази визначається проекцією точки d на вісь абсцис (d´), α -твердого розчину – проекцією отчки е (е´). Відносна кількість кожної з фаз визначається співвідношенням відповідних відрізків коноди. Якщо масу рідини позначити буквою Р, а масу всього сплаву – буквою В, то можна записати . Якщо масу всього сплаву прийняти за 100%, то кількість рідкої фази визначиться співвідношенням . По аналогії для твердої фази можна записати: .

 

 

5 Контрольні запитання

 

5.1 Що таке крива охолодження, нагріву?

5.2 Як будують криві охолодження, нагріву?

5.3 Що таке сплав, як його одержують?

5.4 Дати визначення поняттям компонент, фаза, система?

5.5 Які фази утворюють компоненти при взаємодії в твердому стані?

5.6 Які ви знаєте тверді розчини і що являють вони собою?

5.7 Що таке хімічна сполука?

5.8 Що таке механічна суміш? Коли вона утворюється?

5.9 Що являє собою діаграма стану сплавів?

5.10 Як будують діаграму стану двокомпонентних сплавів?

5.11 Що таке лінія " ліквідус"?

5.12 Що таке лінія " солідус"?

5.13 В чому полягає закон Гіббса?