Оглавление:
Диаграмма состояния сплавов, образующих неограниченные твердые растворы
- Диаграмма состояния формирования сплава Неограниченные твердые растворы На диаграмме показана полная взаимная растворимость компонентов А и в в жидком и твердом состояниях, а также изменение свободной энергии в зависимости от концентрации и температуры. 34. При температуре выше, чем линия GdWhd, которая называется Liquidus, только Liquidus G exists. In в этой области (рис. 34.6) свободная энергия жидкой фазы f ’меньше, чем свободная энергия твердого раствора Gu, состоящего из компонентов A и B. ко., Ltd.
in область под линией tA6tB называется линией iudyc1, твердый раствор стабилен, потому что его свободная энергия FA меньше, чем свободная энергия жидкой фазы Рж (рисунок 34, D). Между Ликвидусом и Солидусом, жидкая фаза и твердый раствор находятся в equilibrium. At температура t2(рис. 34, а, с), свободная энергия изменяется по мере изменения состава вдоль Fx a6F^.с интервалами(см. рис.34, а) раствор стабилен, а с интервалами C, DD представляет собой твердый раствор. В CaCb-разнесенных сплавах, 2-фазное состояние equilibrium.
It представляет собой жидкость с составом точки a (Ca) и Кристалл a с составом точки b (Ca). Людмила Фирмаль
Свободная энергия этих сплавов определяется прямой линией ab. Прямая ab представляет собой отрезок общей касательной к кривой изменения свободной энергии жидких Wl и твердых/ q растворов. На диаграмме показано построение диаграммы состояния методом термического анализа. 35. Охлажденный чистый компонент а равномерно понижает температуру до tA (рис. 35, а, кривая а), и компонент а затвердевает. Только в этом случае по фазовому правилу могут сосуществовать 2 фазы при постоянной температуре, поэтому остановка отмечена на кривой(горизонтальной линии) — твердая и жидкая(с = 1 + 1-2 = 0).
После отверждения компонента а, если Φ= 1, температура снова равномерно снижается. Аналогично можно рассмотреть кристаллизацию компонента B (рис. 35, а, кривая B). 1 латинское слово Ликвидуса и солидуса жидкая твердая. Значение-*• Из состава сплава на рисунке 34.Показана зависимость свободной энергии и температуры, а также фазовая диаграмма компонентов, полностью взаимно растворенных в жидком и твердом состоянии. / f-свободная энергия жидкой фазы; Ha-свободная энергия твердой фазы («- твердый раствор） 52 рис. 35, построение диаграммы состояния в случае полного взаимного растворения *
- компонентами а и в твердого тела Охлаждая сплав 1, температура падает до tL (рис. 35, а). При температурах начинается процесс кристаллизации и на кривой охлаждения наблюдается точка перегиба (критическая точка), что связано с уменьшением скорости охлаждения за счет выделения скрытой теплоты кристаллизации. 。 Начиная с 1 / ’ T1 ′ температуры; твердые растворы кристаллизуются из жидких сплавов. Процесс кристаллизации протекает по мере снижения температуры.
Согласно фазовому правилу 2-компонентной системы, если имеется 2 фазы (жидкие и твердые кристаллы раствора), то число степеней свободы равно 1 (C = 2 + 1-2 = 1). При достижении температуры t2 (рис.35) сплав затвердевает, и при низких температурах существуют только твердые растворы. Другие сплавы в этой системе затвердеют также. 1 найденная критическая точка переносится на диаграмму, состав сплава на горизонтальной оси, температура на вертикальной оси наносится на график, и если критическая точка с тем же названием (что отражает тот же физический процесс) соединяется с гладкой кривой,, образуя непрерывный твердый раствор (рисунок, Б) 35.
то система сплава имеет диаграмму состояния с Людмила Фирмаль
Начало затвердевания сплава происходит при температуре, соответствующей Ликвидусу (Pu-35.6). Температура, при которой заканчивается кристаллизация, соответствует линии Солидуса, а в интервале температур между жидкой и Солидусной линиями сосуществуют 2 фазы (рис.35). Рассмотрим более подробно процесс кристаллизации сплавов, содержащих компонент в на 50% (рис. 36).Кристаллизация сплава начинается при температуре%.Ниже температуры%, сплав является двухфазным (жидким и некристаллическим).2-фазное состояние, характерное для процесса кристаллизации, существует в интервале температур −14 (см. рис.36).
53 линия ТП, ЕТК. Рисунок 36.Приведена фазовая диаграмма в случае равномерной растворимости компонентов А и в в твердом состоянии. 固体状態の成分aおよびｂの 均一一な溶解度の場合の状態図。 Однако каждой температуре соответствует определенное количество и концентрация фаз. Чтобы определить состав фазы, находящейся в равновесии при температуре, которая находится между линиями Ликвидуса и Солидуса, например/или 3, необходимо пройти этот температурный уровень/ 2 или провести линию, параллельную оси концентрации, прежде чем пересечь ее. С линиями Ликвидуса и Солидуса Далее проекция точки пересечения этой оси и оси концентрации
Ликвидуса (да, т) указывает состав жидкой фазы, а точка пересечения с Солидусом(у, у) указывает состав твердой фазы (а-раствор).Соединение конфигурации фаз, находящихся в равновесии, называется колодой. Когда точка, указывающая состав сплава, при определенной температуре переходит в область однофазного состояния Например, на рис. 36 выше линии Ликвидуса или ниже линии Солидуса количество (масса) Динной фазы составляет 100%, а ее состав соответствует исходному составу сплава. l во время процесса кристаллизации изменяется не только фазовый состав, но и количественное соотношение между them.
To определите количественное соотношение фаз, находящихся в равновесии при определенной температуре, используя правила отрезка (рычага).Согласно этому правилу, например, для определения массы или объема твердой фазы необходимо рассчитать отношение длины сегмента, примыкающего к составу жидкой фазы, и общей длины Конода. Определяют количество жидкой фазы, отношение длины прилегающего сегмента к составу твердой фазы и длину Conod. As в результате количество (процент) твердой фазы а при температуре Т2 определяется отношением длины отрезка т2м к длине конуса: а — >-100%, а также массы или объема жидкой фазы W—
-100%.It — все в порядке. Окончание затвердевания капустного сплава соответствует температуре G4.Осажденные кристаллы твердого раствора имеют различный состав в зависимости от температуры. Однако при медленном охлаждении процесс диффузии жидкой и твердой фаз (объемная диффузия) и процесс межфазной диффузии (межфазная диффузия) между ними соответствуют процессу кристаллизации, так что кристаллический состав становится однородным. В этих условиях сплав после затвердевания состоит из однородных зерен твердого раствора (см. фиг. 31 а), состав которого соответствует исходному составу сплава. Неравновесная кристаллизация. Процесс диффузии протекает медленно, так что в реальных условиях охлаждения 、
54 сталь и различные кристаллы не успевают выровняться и становятся неровными. Кристаллы твердого раствора, неоднородные по составу, характеризуются средней концентрацией. 36 находится справа от линии Солидуса 1. Давайте еще раз подумаем о сплаве, содержащем компонент B 50%, который начинает затвердевать при температуре tr, при которой образуется Кристалл B. Их состав соответствует точке K t. При температуре Т2 состав жидкой фазы соответствует точке м, а фаза А соответствует точке И. Но отдельные части кристаллов фазы а, образующиеся при температурах выше температуры Т2, изменяют исходный состав НС, и средний состав кристаллов соответствует точке К2.С понижением температуры средний состав кристалло-твердых * растворов все больше отклоняется от равновесного состояния. при температурах t3 n1 не поддерживается. И К 3.
При построении кривой через точку Ku-K5, характеризуют средний состав Кристалла а при заданной скорости охлаждения. В условиях фазового равновесия, при температуре Г4, выбранный сплав должен solidify. In в неравновесном состоянии этого не происходит, так как жидкость остается в жидкой Т-фазе, а ее количество определяется из соотношения 100%. Т. 2k4; является. если средний состав фазы А соответствует составу взятого сплава, то сплав в конечном итоге затвердеет. Это происходит при температуре t5(точка K 5).при этой температуре периферийная зона кристалла приобретает состав, соответствующий 50% компонента B(см. рис.36). таким образом, в неравновесном состоянии сплав затвердевает ниже равновесной температуры затвердевания. Линия K-K 5 называется неравновесной линией твердой фазы. Каждый сплав при заданной скорости охлаждения характеризуется неравновесной линией твердой фазы. Дендритный (внутрипротоковый) segregation.
As в результате неравновесной кристаллизации изменяется химический состав полученного а-твердого раствора кристаллического сечения. Первичная ось, которая появляется в первый момент кристаллизации, обогащается более тугоплавким компонентом в, поскольку в процессе кристаллизации обычно образуются кристаллы твердых растворов дендритного типа. Причем их состав близок к концентрации, соответствующей начальной концентрации сплава. Такая неоднородность состава сплава внутри отдельных кристаллов называется внутрикожной или дендритной сегрегацией. Чем больше разность температур между твердофазной линией и жидкофазной линией, тем больше разность между составом жидкой фазы и твердофазной линией, что делает этот тип сегрегации более выраженным. Быстрое охлаждение способствует развитию дендритной сепарации. За счет различных травильных свойств сечений твердого раствора、
1 Для простоты принято, что однородность, соответствующая равновесию, поддерживается только в жидкой фазе, а не в твердой фазе, где скорость диффузии значительно ниже. 55 рисунок 37. Микроструктура сплава твердого раствора Co-Ni(x 200）： а-после литья; Б-после деформации и гомогенизации Если составы различны, то неоднородность внутри каждого кристалла может быть легко обнаружена микроанализом(рис.37, а). / / / Дендритная сегрегация может быть демпфирована непрерывным нагревом затвердевшего сплава при определенной температуре. Имеют достаточную скорость диффузии (немного ниже сплошной линии). После такого нагрева или гомогенизации, которая называется диффузионным отжигом, дендритная структура литого сплава больше не обнаруживается, и сплав состоит из однородных кристаллов, твердых растворов(рис.37.6).
Смотрите также:
Решения задач по материаловедению
| Диаграмма состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы | Диаграммы состояния |
| Диаграмма состояния сплавов, образующих химические соединения | Процесс кристаллизации сплавов |
