2.4. Описание процесса кристаллизации и построение кривой охлаждения для сплава 21% Ce.
Кривая охлаждения строится в координатах « температура - время ». Количество критических точек определяется числом пересечений вертикальной линии , соответствующей составу сплава ( в нашем случае - 21 % Сe), с линиями диаграммы . В рассматриваемом сплаве таких точек 3 ( рис . 2).
При достижении ликвидуса ( точки 2) кристаллизуется новая фаза по реакции L(24%) → Cu4Ce(20%) , состав которой определяется изотермой , проведенной в двухфазной области до пересечения с ближайшей линией диаграммы (рис . 2), и изменяется в соответствии с линией солидуса при охлаждении до температуры , соответствующей точке 3.
Рисунок 2. Определение
состава равновесных фаз
При этом состав жидкой фазы изменяется в соответствии с линией ликвидуса в интервале температур , соответствующих точкам 1 и 3.
Используя правило фаз Гиббса рассчитаем число степеней свободы по уравнению С = К – Ф + 1.
Количество компонентов в данной системе Cu-Ce равно 2. Количество фаз определяется количеством членов фазового превращения - L и CuCe. Отсюда С = 1. Таким образом , процесс данного фазового превращения ( первичная кристаллизация ) для заданного сплава идет в интервале температур соответствующих точкам 2 и 3.
Для построения кривой охлаждения отмечаем критические точки на оси температур.
2.5. Определение соотношения фаз и структурных составляющих в сплаве при заданной температуре .
Для определения соотношения фаз и структурных составляющих необходимо воспользоваться правилом рычага . Построение рычага для сплава Сu-C производится при температуре 577 С. (рис . 3). Состояние сплава в этом случае характеризуется фигуративной точкой «к».
Условие равновесия рычага запишется в виде : Q(Cu4Ce) · ак = Q(Cu2Ce) · кв . Выражая величины отрезков ак и кв через концентрации соответствующих фаз в %, получим : Q(Pb3U) · (С0 – Са) = QPbU · ( Св – С0), откуда соотношение фаз Q(Pb3U)/ Q(PbU) = Св – С0/ С0 – Са.
Соотношение структурных составляющих определяется из условия равновесия рычага для структурных составляющих ( рис . 4, б). Q(Pb3U) · а´к = Qэвт . · кв´. Q(Pb3U) · (С0 – Са´) = Qэвт . · ( Сэвт. – С0) или Q(Pb3U)/ Qэвт. = (С0 – Са´)/( Сэвт . – С0).
При T=1230 0С. Соотношение фаз: Q(L)/Q(PbU)=(50-45)/(45-30) Q(L)/Q(PbU)=1/3 25% L и 75% PbU. Структурных составляющих нет.
При Т=0 0C. Соотношение фаз: Q(Pb3U)/Q(PbU)=(50-45)/45-25) Q(Pb3U)/Q(PbU)=15/20 42% Pb3U и 58% PbU. Соотношение структурных составляющих: Q(PbU)/Qэвт.= (50-45)/(45-28) Q(PbU)/Qэвт.=15/17 46% PbU и 54% эвтектики.
Заключение
Анализ диаграмм состояния очень важен, т.к. позволяет с точностью определять фазовый и химический состав сплавов, определять температуры фазовых переходов. При помощи диаграмм состояния можно получать сплавы с определенными физическими и механическими свойства, подбирать режимы термообработки.
Библиографический список 1. Анализ новых металлов / Элвелл В.Т., Вуд Д.Ф. - М.: Химия, 1970. - 222 с.
2. Аналитический контроль в металлургии цветных и редких металлов / Малютина Т.М., Конькова О.В. - М.: Металлургия, 1988. - 244с
3. Металлургия цветных металлов / Уткин Н.И. - М.: Металлургия, 1985. - 432с.
4. Металлургия и материаловедение: Справочник / Циммерман Р., Гюнтер К.; пер. с нем. - М.: Металлургия, 1982. - 480 с.
5. Справочник по редким металлам / под ред. К.А. Гемпела, - М.: Мир, 1965. - 931с.