Лабораторная работа № 14 изучение двойных диаграмм состояния

Цель работы: изучение методики оценки сплавов на основе двойных диаграмм состояния.

Необходимое оборудование, приспособления, инструмент, материалы: диаграммы состояния сплавов, термическая печь, набор сплавов-образцов

Теоретические сведения

Известно, что сплавы обладают лучшими механическими и технологическими свойствами по сравнению с чистыми металлами. Сплавы получают сплавлением различных металлов или металлов с металлоидами при этом однородный жидкий раствор при кристаллизации образует следующие типы сплавов: механические смеси, химические соединения, твердые растворы и промежуточные фазы.

Компонентами называются химические элементы или их устойчивое соединения, наименьшее число которых достаточно для образования всех фаз системы.

Фаза – структурно-однородная часть системы, отделенная от других частей поверхностью раздела, при переходе через которую резко изменяются свойства.

Из теории сплавов известно, что сплавы могут быть однородными (гомогенными) и многофазными (гетерогенными). Диаграммы состояния являются теоретической основой создания сплавов и показывают графически фазовое состояние сплавов в зависимости от температуры и концентрации.

Диаграммы, описывающие переход из жидкого состояния в твердое, называются первичными. Диаграммы, отображающие перекристаллизацию в твердом состоянии (переменная растворимость, полиморфное превращение), называются вторичными. Диаграммы состояния обычно строят экспериментально.

При построении диаграмм состояния по оси ординат откладывается температура, по оси абсцисс – концентрация компонентов (см. рис. 1.)

Рис. 1. Построение диаграммы состояния: а– кривые охлаждения;б– диаграммы состояний

Левая крайняя вертикаль соответствует 100%-ному содержанию компонента А (0% В), а правая – 100%-ному содержанию компонента В (0% А). Процентное содержание компонента В в сплавах возрастает слева направо, а компонента А, наоборот, справа налево. Например, сплав I имеет концентрацию 22% В и 78% А, сплав II – 50% В и 50% А, сплав III – 79% В и 22% А.

Для построения диаграмм состояния берут серию сплавов а различным содержанием компонентов. Для каждого сплава строят термограмму – кривую охлаждения с помощью метода термического анализа. Для этого исследуемые сплавы нагревают в печи до жидкого состояния, а затем медленно охлаждают. По данным изменений температуры во времени строят кривые охлаждения. По перегибам на кривых, либо температурным остановкам (горизонтальные площадки) определяются температуры фазовых превращений – критические точки 1, 2,…10. Полученные значения критических точек переносят на вертикальные линии соответствующих сплавов на диаграмме температура—концентрация. Соединив точки начала и конца кристаллизации, получают линии фазовых превращений – диаграмму состояния. На рис. 1 показаны кривые охлаждения для чистых компонентов А и В, а также для сплавов I, II, III. В данном случае компоненты близки по свойствам и неограниченно растворяются в жидком и твердом состоянии, при этом образуется непрерывный ряд твердых растворов.

Линия, соответствующая началу кристаллизации (А^´ и В^´), называется линией ликвидус(жидкий). Выше этой линии сплавы находятся в жидком состоянии.

Линия, соответствующая концу кристаллизации ( В^´ и А^´), называется солидус (твердый) и ниже ее сплавы находятся в твердом состоянии. Экспериментально построенные кривые охлаждения и диаграммы состояния проверяют по правилу фаз.

Правило фаз. Закон Гиббса.

Равновесное состояние сплава при атмосферном давлении определяется температурой (внешним фактором) и концентрацией (внутренним фактором) системы. Степень свободы системы – С – показывает число внешних внутренних факторов – В, которое можно изменить без нарушения числа фаз, находящихся в равновесии. В общем виде число степеней свободы зависит от числа компонентов – К, число фаз – Ф и определяется выражением

С = К – Ф + В

Для каждого конкретного сплава внутренний фактор К является постоянным, т. е. этот фактор в уравнении не учитывается. Остается лишь внешний изменяющийся фактор – температура. Поэтому в нашем случае В = 1 и уравнение примет вид

С = К – Ф + 1

Для чистых компонентов А и В степень свободы при температуре кристаллизации равна нулю, т. е. С – 1 -2 +1 = 0. и процесс кристаллизации должен проходить обязательно при постоянной температуре (горизонтальные площадки 1 - 2 и 9 – 10, см. рис. 1.).

В сплаве II в интервале температур 5 – 6 будут присутствовать две фазы (жидкая и твердый раствор ά. Число степеней свободы С = 2 – 2 +1 = 1. В этом случае кристаллизация сплава идет не при постоянной температуре, а в условиях непрерывного охлаждения в интервале температур. На термограмме в точках 5 и 6 наблюдается перегиб кривой, а горизонтальная площадка отсутствует.

Правило отрезков для двухфазовой области.

Это правило позволяет определить концентрацию (химический состав) фаз исследуемого сплава при заданной температуре. Для этого проводят коноду (изотерму) до пересечения с линиями диаграммы, ограничивающими данную двухфазовую область. Проекции точек пересечения на ось концентраций (ось абсцисс) показывает концентрацию фаз. Например, для сплава при температуре t₂ проводится конода. Точки пересечения коноды обозначим а в с.

Проекция точки а ( т. а´) показывает концентрацию жидкой фазы, т. е. в жидкости количество компонентов В будет определяться отрезком А а´, компонента А – отрезком а´В. Проекция точки С (т. С´ ) показывает концентрацию твердого раствора, т. е. в ά твердом растворе содержится компонент В (отрезок АС) и компонент А (отрезок С´ В). Значит твердая фаза ά будет более богата компонентом В, чем жидкость. Такое распределение компонентов в фазах объясняется их разной температурой плавления. Компонент А будучи более легкоплавким, чем компонент В, сохранится в большем количестве в жидкости и меньшем количестве войдет в кристаллы твердого раствора ά. Таким образом, в процессе кристаллизации сплава концентрация твердого раствора ά будет изменяться по линии ликвидус. Значит, состав кристаллов будет при кристаллизации изменяться в сторону уменьшения содержания более тугоплавкого металла. Химическая неоднородность по объему кристаллов носит название внутрикристаллитной или дендритной ликвации. Она может быть кстранена последующим нагревом сплава и его выдержкой при температуре, близкой к линии солидус.

Это правило позволяет также определить количество (массу) фаз отношение противоположного отрезка ко всему отрезку – коноде. Так, если для сплава (см. рис. 1) отрезок ас (в миллиметрах) принять за общее количество – 100% (Q_ж + Q_а ), то количество фаз в сплаве будет определяться соотношениями

Q_ж = ,Q_а =

Таким образом, количество жидкой фазы Q_ж пропорционально отрезку вс, прилегающему к линии солидус, а количество твердой фазы – отрезку ав, прилегающему к линии ликвидус.

Диаграммы состояний с образованием механической смеси компонентов с эвтектикой.

На рис. 2, а показана диаграмма состояний сплавов, где компоненты полностью не растворяются в жидком состоянии и образует смесь.

Рис. 2. Диаграмма состояния сплавов с полностью нерастворимыми компонентами с эвтектикой

Сплав II является эвтектическим (наиболее легкоплавким). Он кристаллизуется при самой низкой температуре t_э с одновременным выделением кристаллов двух компонентов А и В, т. е. эвтектика двухфазна. Так как кристаллизация происходит с большим переохлаждением жидкости, что обусловливает зарождение большого числа центров кристаллизации, то структура эвтектики характеризуется мелкозернистостью.

Эвтектическое превращение сплава II протекает изотермически на участке 3 - 3^´ при постоянной концентрации фаз, так как при кристаллизации существует три фазы: компонент А, В и жидкость. Число степеней свободы С = 2 – 3 + 1 = 0. Для эвтектики количественное соотношение компонентов определяется из

=

Эвтектикой называется мелкодисперсная смесь двух компонентов (фаз), которая кристаллизуется из жидкости определенного химического состава при постоянной самой низкой для данной системы температуре.

В доэвтектическом сплаве I ниже линии А^´е в интервале температур 1 – 2 из жидкости выделяются первичные крупные кристаллы компонента А, а в заэвтектическом сплаве III в температурном интервале температур 4 – 5 – первичные крупные кристаллы компонента В. При достижении эвтектической температуры во всех сплавах жидкость распадается с образованием мелкодисперсной эвтектической смеси компонентов А и В.

Первичные крупные зерна компонентов А, В и эвтектика являются структурными составляющими сплавов.

Структуры полностью эвтектического, доэвтектического и заэвтектического сплавов показаны на рис. 2, б.

Количество структурных составляющих в сплаве может быть определено при помощи треугольника Таммана (см. рис. 2, в). Вертикали в треугольнике указывают количество эвтектике. Высота треугольника соответствует 100%-ной эвтектике. Количество эвтектики будет уменьшаться с удалением от эвтектического сплавак по закону прямой линии от 100 до 0%.

Если для сплава I количество эвтектики по треугольнику будет определяться отрезками 2 - 2^´, то количество избыточных кристаллов компонента А – отрезком 2^´ – 2^´´ . Так как количество эвтектики пропорционально времени ее кристаллизации, отрезок 2 - 2^´ треугольника соответствует отрезку 2 - 2^´ на кривой охлаждения сплава I при кристаллизации эвтектики.

Количество структурных составляющих можно определить по правилу отрезков. Для сплава I

Q_А = ,Q_ж = ,

Рассмотренный тип диаграммы состояния имеют системы: свинец – сурьма, олово – цинк и др.

Диаграммы состояния с ограниченной растворимостью компонентов с эвтектикой.

В реальных условиях компоненты образуют ограниченные твердые растворы. На рис. 3 приведена диаграмма состояний, где компонент В растворяется до 20% в компоненте А, образуя твердый раствор ά. Растворимость ограничивается линией аа^´(20; В).

Компонент А, растворяясь в В, образует твердый раствор β.

Предельное растворение при этом ограничивается линией солидус СС´ (30% А). Рассмотренные сплавы имеют однофазное строение. В интервале концентраций а – с твердые растворы ά и β образуют эвтектическую смесь двух фаз ά_а + β_с предельной концентрацией ά_а (т.а) и β_с (т.с).

На линии аес при температуре t_э происходит эвтектическое превращение

Ж_е ά_а + β_с

Применим правило фаз для эвтектического сплава при температуре t_э и получим С = 2 – 3 + 1 = 0. Значит эвтектическая реакция идет при постоянной температуре.

Доэвтектические сплавы имеют структуру первичных крупных зерен ά, окруженных эвтектикой. Заэвтектические сплавы состоят из первичных крупных зерен β, окруженных эвтектикой.

а б

Рис. 3. Диаграмма состояния с ограниченной растворимостью компонентов с эвтектикой

Диаграммы состояния с ограниченной растворимостью компонентов с перитектикой.

В данной системе компоненты А и В ограниченно растворяются друг в друге. Компонент В, растворяясь в А, образует твердый раствор ά с предельной растворимостью по линии вв^´. Компонент А до 45% растворяется в В, образуяы твердый раствор β с максимальной растворимостью по линии dd^´.

При температуре t_р на линии вdp происходит перитектическая реакция. Физическая сущность этого превращения состоит в том, что ранее выпавшие кристаллы ά концентрации в и взаимодействуют с жидкостью концентрации р , образуя кристаллы твердого раствора β концентрации d.

В сплаве II перитектического состава концентрации dd^´ перитектическая реакция завершается образованием однофазной структуры кристаллов β (предельная концентрация растворения – β_d). Количество фазы при этом β

Q _β =

Сплав II – единственный, где реакция идет без остатка фаз. В сплавах левее этого сплава будет избыточное количество кристаллов ά. Для полной реакции требуется Q _а = , а в сплавах IQ _а = , т. е. в сплаве I кристалловά больше, чем необходимо для реакции. Поэтому в результате перитектической реакции в сплаве останутся избыточные первичные кристаллы ά (см. рис. 3, а).

При кристаллизации сплава III (рис. 3, б) выделившиеся в интервале температур 3 -4 кристаллы ά прореагируют с жидкостью и образуют кристаллы β. При дальнейшем охлаждении в интервале температур 4 – 5 из жидкости будет продолжать кристаллизоваться β – твердый раствор.

Применим правило фаз для сплава I:

- при температуре t₁ он двухфазен (ά_а + жидкость) С = 2 – 2 + 1 = 1,

- при температуре перитектического превращения присутствуют три фазы жидкость, ά и β – твердые растворы

С = 2 – 3 + 1 = 0.

В первом случае кристаллизация должна происходит в интервале температур. На кривой охлаждения появляется точка перегиба I. Перитектическая реакция должна происходить при постоянной температуре. На кривой охлаждения появляется горизонтальная площадка.

Диаграммы состояния с неустойчивыми химическими соединениями, образующимися по перитектической реакции.

При охлаждении сплава I, при температуре t_р (рис. 4, а) по перитектической реакции образуется химическое соединение

Ж_р + А_в (А_m B_n)_d.

При нагреве химическое соединение устойчиво только до температуры 2 (t_р), в то время как весь сплав перейдет в жидкое состояние только при температуре I. Для полного завершения перитектической реакции с образованием химического соединения без остатка фаз требуется

Q _А = ,Q _Ж = .

В доперитектических сплавах (сплав II) после перитектической реакции будут в избытке кристаллы А, так как их количество в этом сплаве определяется отношением

Q _А =

В заперитектических сплавах (сплав III) по завершении перитектической реакции в избытке останется жидкость, следовательно

Q _Ж = .

При дальнейшем охлаждении в интервале температур 4 -5 из жидкости будет кристаллизоваться химическое соединение (А_m B_n). Кристаллизация сплава III завершится на линии аес образованием эвтектики Ж_р Э (А_m B_n + В). На рис. 4, б по перитектической реакции на линии вdp происходит образование промежуточной фазы А_в + Ж_р G.

Рис. 4. Диаграммы состояния с неустойчивыми химическими соединениями, образующимися по перитектической реакции.

Диаграммы состояния сплавов с превращениями в твердом состоянии (вторичная кристаллизация).

Превращения в твердом состоянии дают возможность изменять структуру и свойства сплавов с помощью термической обработки.

Переменная растворимость компонентов друг в друге.

На рис. 5 изображена диаграмма состояния, в которой компонент В ограниченно растворяется в компоненте А, образуя твердый раствор.

Рис. 5. Диаграмма состояния, в которой компонент В ограниченно растворяется в компоненте А

При эвтектической температуре t_э в твердом растворе ά растворяется компонент В в количестве, определяемом Аа (максимальная растворимость). С понижением температуры концентрация твердого раствора ά изменяется по линии an. При температуре t₀ растворимость компонента В в твердом растворе ά будет определяться отрезком Аn (минимальная растворимость). Таким образом, с понижением температуры количество компонента В в твердом растворе ά уменьшается. Выделившиеся из твердого раствора ά атомы компонента В образуют кристаллы В_II, которые называются вторичными. Вторичные кристаллы более мелкие по сравнению с первичными и могут выделяться либо по границам зерен, либо по всему объему зерна. Сплавы концентрации Аn имеют однофазное строение ά-твердого раствора и они не претерпевают превращений в твердои состоянии. В сплавах концентрации na в сплаве I при кристаллизации в интервале температур 3 – 4 выделяются из твердого раствора вторичные кристаллы В_II. Максимальное количество В_II будет в сплаве концентрации Аа. В доэвтектическом сплаве II помимо ά и В_II при t_э кристаллизуется эвтектика. Сплав I и частично сплав II имеют превращения в твердом состоянии, значит, являются термически упрочненными.

В сплаве III (заэвтектическом) кристаллизация начинается с выделением в интервале температур 8 – 9 первичных кристаллов компонента В_I . Заканчивается кристаллизация образованием эвтектики (ά +β).

Полиморфные превращения.

Полиморфизм (аллотропия) –способность компонентов с изменением температуры менять свою кристаллическую решетку. Перекристаллизация, связанная с изменением кристаллических решеток компонентов, сказывается на процессе кристаллизации сплавов, а значит и на виде диаграмм состояний.

В принципе тип диаграммы состояния при вторичной кристаллизации будет зависеть от различия свойств компонентов после полиморфного превращения.

Если после перекристаллизации свойства компонентов будут близки, то возможна неограниченная растворимость. Если же свойства у компонентов различные, то возможны образование ограниченной растворимостью компонентов друг в друге, распад твердого раствора с образованием смеси, образование устойчивого и неустойчивого химического соединения и т. д.

На рис. 6 изображены различные варианты диаграмм состояния I – IV, в которых при кристаллизации из жидкого состояния высокотемпературные модификации компонентов вблизи по своим свойствам и дают неограниченную растворимость друг в друге с образованием твердого раствора ά..

В системе при температуре t₁ происходят полиморфные превращения в компонентах А, С, Е, К, М, Р. В системе I компонент А до температуры t₁ имеет кристаллическую решетку компонента А_I. При температуре t₁ происходит превращение решетки А_I в А₂. Компоненты В, Д, F, N изменяют кристаллическую решетки при температуре t_2, компонент R – при температурах t₂ и t₃ . В системе I после полиморфного превращения компонентов А_I и В_I свойства низкотемпературных модификаций компонентов А₂ и В₂ также близки и они дают неограниченную растворимость β – твердый раствор с кристаллической решеткой, отличной от твердого раствора ά.

В системе II после изменения кристаллических решеток у компонентов С и Д их свойства оказались различными. Они не растворяются друг в друге. Твердый раствор ά распался на смесь кристаллов компонентов С₂ и Д₂ Превращение на линии аес является эвтектоидным ά Э (С₂ + Д₂ ). Эвтектоидная смесь более дисперсная (мелкая), чем эвтектическая, полученная в результате распада жидкости.

В системе III компоненты E и P после полиморфного превращения при температуре t₁ и t₂ ограниченно растворяются друг в друге, образуя твердые растворы β и γ. В интервале концентраций ас твердый раствор ά распадается с образованием механической смеси, состоявшей из β и γ кристаллов. В этой же диаграмме по линии аn с уменьшением температуры понижается растворимость компонента F в E из твердого раствора β выпадают вторичные кристаллы γ_II.

Рис. 6. Диаграммы состояния различных сплавов

В системе IV и V на линиях рdв происходит перитектоидные превращения соответственно с образованием твердого раствора β и неустойчивого химического соединения типа M_t N_e.

В системе IV по линии вn изменяется растворимость компонентов К и L с выделением из γ твердого раствора вторичных (мелких) кристаллов β_II.

В диаграмме V также образуются химические соединения M_K N_S, а на линиях аес и а₁е₁с₁ происходят эвтектоидные превращения.

В системе VI компонент Р претерпевает одно полиморфное превращение при температуре t₁, а компонент R – дважды при температурах t₂ и t₃. Компонент с решеткой Р₁ близок по строению и свойствам к компоненту с решеткой R₁ и они неограниченно растворяются друг в друге, образуя твердый раствор ά.. Компоненты с решетками Р₂ и R₂ дают ограниченные растворы β и γ.

Распад твердого раствора с образованием промежуточной фазы. Такую диаграмму образует железо-хром (см. рис. 7).

Рис. 7. Диаграмма состояния системы типа Fe-Cr

Твердый раствор ά распадается с образованием σ-фазу. Она представляет собой твердый раствор на базе химического соединения А_mВ_n, который существует в интервале концентраций ав.

Комплексная диаграмма состояний.

Пример такой диаграммы изображен на рис. 8. В жидком состоянии компоненты А и В неограниченно растворимы друг в друге. Разбор следует начать с превращений, которые имеют компоненты, образующие систему. Компонент А кристаллизуется при температуре t₁, при температурах t₂ ,t₃, t₄ он имеет полиморфные превращения. Компонент В растворяется в компоненте А, образуя твердые растворы ά, β, γ.

Рис. 8. Комплексная диаграмма состояния

Компонент В кристаллизуется при температуре t₅. Полиморфные превращения в нем происходят при температурах t₆ и t₇. Компонент А растворяется в компоненте В с образованием твердых растворов μ и φ.

Максимум на диаграмме состояний при температуре t₈ указывает на образование σ- твердого раствора на базе соединения А_kВ_s. Линии 8f и 8а^´₁ показывают на то, что фаза σ существует в интервале концентраций f а^´₁. Затем необходимо определить фазы, которые могут быть образованы в результате перитектической и перитектоидной реакций. В результате перитектических реакций происходит образование следующих фаз:

на линии вdp ά_в + Ж_р δ_d

на линии в₁d₁ p₁ σ_в1 + Ж_р1 (А_mВ_n)d₁

на линии в₂d₂ p₂ μ_d2+ Ж_р1 φ d_2.

Как только будут определены однофазные состояния, следует заполнить двухфазные области, пользуясь правилом отрезков. Для этого, например, для сплав I при температуре t₉ провести горизонталь до ближайших линий этой двухфазной области. Точки пересечения коноды с ближайшими линиями диаграммы состояния К и m указывают на то, что в данной двухфазной области будут фазы ά и Ж. Согласно правилу концентраций определяем концентрации этих фаз. Для этого точки К и m следует спроектировать на линию концентраций. Концентрация ά-фазы соответствует точке К^´. Это значит, что в ней количество компонента В определяется отрезком Ак^´, а количество компонента А – отрезком к^´В. В жидкости компонента В больше, чем в ά-фазе и его количество определяется отрезком к^´В. Количество компонента А в жидкости определяется отрезком m^´В^.. Для построения структурной диаграммы следует учесть в ней эвтектические, эвтектоидные превращения и переменную растворимость в твердом состоянии.

На линиях аес и а₁е₁с₁ происходят эвтектические превращения. В первом случае жидкость распадается с образованием эвтектики Э₁, состоящей из δ и А_mВ_n. Во втором – жидкость кристаллизуется в Э₂, состоящую из σ и φ. Твердый раствор φ на линии эвтектоидного превращения а₂е₂с₂ распадается с образованием эвтектоида Э₃, состоящего из σ и В₂. Так как в состав Э₂ входит твердый раствор φ , он на линии эвтектоидного превращения а₂е₂с₂ перейдет в Э₃. При температурах ниже эвтектоидной, эвтектика превращенная Э^пр₂, будет состоять из σ и Э₃.

При концентрации ее₁е₂ сплавы будут состоять полностью из Э₁,Э^пр₂,Э₃. В заэвтектических сплавах, ранее эвтектики Э₁ кристаллизуются из жидкости крупные избыточные кристаллы твердого раствора δ, и химического соединения А_mВ_n. В доэвтектических сплавах концентрации а₁е₁ до эвтектики Э₂ кристаллизуются крупные кристаллы σ₁, а в заэвтектических сплавах е₁с₁ – твердого раствора φ.

Рассматривая линии переменной растворимости, линия вn указывает на переменную растворимость компонента В в твердом растворе ά. При температуре t₁₀ растворимость компонента В определяется отрезком Ав´, а при температуре t₀ отрезком An. В результате из ά-раствора выпадают мелкие кристаллы δ-фазы δ_II.

В сплавах концентрации в´d^´(сплав I) из ά-раствора также выделяются вторичные кристаллы δ_II. В этой области будут присутствовать три структурные составляющие. Крупные первичные кристаллы ά кристаллизуются из жидкости в интервале температур 9-10. На линии перитектического превращения вdp образуются крупные кристаллы δ. В интервале температур 10-11 из ά твердого раствора выделяются вторичные кристаллы δ_II.

По линии С₁е₂ по аналогии из твердого раствора φ кристаллизуются вторичные кристаллы σ_II. В заэвтектических сплавах е₁С₁ из крупных избыточных кристаллов φ также будут выделяться кристаллы σ_II. Заполнение диаграммы ниже температуры эвтектоидного превращения t₁₁ в сплавах концентрации а^´₁В производится с учетом эвтектоидного превращения – распада твердого раствора φ в эвтектоид Э₃. Эвтектика Э₂, состоящая из σ + φ, перейдет в Э^пр₂, представляющую собой смесь (σ и Э₃). В связи с этим сплавы концентрации а^´₁е^´₁ состоят из σ _I+Э^пр₂, сплавы концентрации е^´₁ с^´₁ – из Э₃+Э^пр₂+σ_II; сплавы концентрации С´₁е^´₂ – из Э₃+σ_II и сплавы концентрации е^´₂в – из В+ Э₃.

Построение кривой охлаждения для сплава I проводится в координатах температура – время. Пересечение сплава I с наклонной линией t₁р на диаграмме в точке 9 указывает начало кристаллизации ά-фазы. Выделяющееся тепло кристаллизации понизит темп охлаждения. На кривой охлаждения появится перегиб. Перитектическое превращение на линии вdp (точка 10) происходит при постоянной температуре С = 2 – 3 + 1 = 0. На кривой охлаждения это будет площадка 10 -10^´, величина которой определяется треугольником Таммана.

Для построения схемы кристаллизации сплава следует сделать условные обозначения фаз и структурных составляющих. Например, в сплаве I кристаллы ά – светлые, а δ – темные.

Вторичные кристаллы δ_II более мелкие, чем кристаллы δ. Для определения концентрации фаз в сплаве I при температуре t₉ проводим коноду до ближайших линий диаграммы состояния и получаем точки km. Проекции этих точек k^´m^´ показывают концентрации ά-фазы и жидкости.

Фаза ά содержит в процентах Ак^´ компонента В и к^´В компонента А. В жидкости количество компонента А соответствует отрезку m^´B, а компонента В – отрезку Аm^´. Количество жидкой и ά – фаз при данной температуре t₉ определяется соотношениями

Q_а = ,Q_ж= .

Правила техники безопасности

1. Быть осторожным при работе с наглядными пособиями.

2. Соблюдать все правила техники безопасности при обращении с нагревательными приборами.

3. При загрузке и выгрузки образцов-сплавов в печь следует пользоваться термостойкими перчатками, чтобы не получить ожогов рук.

Порядок выполнения работы

1. Определить однофазные состояния – твердые растворы и химические соединения.

2. Заполнить двухфазные области диаграммы и получить фазовую диаграмму состояний. Учитывая эвтектические, эвтектоидные превращения и переменную растворимость в твердом состоянии, указать структурное строение сплавов.

3. Построить треугольники кристаллизации Таммана.

4. Для заданного преподавателем сплава построить термограмму, на которой указать превращения, которые происходят в сплаве, используя закон Гиббса.

5. Построить схему кристаллизации для заданного сплава.

6. Применяя правило отрезков, определить количественное отношение фаз.

7. Сделать выводы и рекомендации по применению полученного сплава.

Содержание отчета

1. Краткое описание двойных диаграмм состояния сплавов. Анализ конкретной диаграммы.

2. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Определите число фаз и их состав при разных температурах и составах сплавов между линиями ликвидус и солидус в двухкомпонентной системе с полной взаимной растворимостью в жидком и твердом состояниях.

2. Что такое дендритная ликвация?

3. Что называется линией ликвидуса?

4. Каковы условия образования неограниченных твердых растворов?

5. Что такое упорядоченные твердые растворы?