Диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов

Диаграмма состояния представляет собой графическое представление фазового состояния сплава и его критической точки в зависимости от температуры и концентрации в равновесии.

• Показывает состояние сплава с изменениями температуры, давления и химического состава.

Фазовая диаграмма служит основой для определения фазового превращения, состава и количества фаз, структурных составляющих сплава, определяющих его механические, физические, химические и технические свойства. 
Собственность.

• Диаграмма состояния представляет собой 1 из основных компонентов при синтезе нового сплава. Они позволяют прогнозировать механические и технические характеристики, разрабатывать технологические процессы литья, термообработки и пластической обработки 1 или другого сплава. 

Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (сплавы твердые растворы с неограниченной растворимостью)

Диаграмма состояния и кривые охлаждения сплавов системы представлены на рисунке

Сначала получается тепловая кривая. Полученная точка переносится на диаграмму и приобретает диаграмму состояния, соединяющую начальную точку кристаллизации сплава и конечную точку кристаллизации.

Давайте проанализируем полученную цифру.

Количество компонентов: k = 2  (компоненты a и b). 
Количество фаз: f = 2  (жидкий l, твердый раствор Кристалла）
Основная линия на рисунке: acb-это линия Ликвидуса, а сплав над этой линией-жидкое состояние. АДБ Солидус, и сплав под этой линией в твердом состоянии. 

Характеристика сплава системы：

• Чистые компоненты а и в кристаллизуются при постоянной температуре. Кривая охлаждения компонента в представлена на рисунке.  5. 1,  б. 
• Остальные сплавы кристаллизуются так же, как и сплав i. Кривая охлаждения показана на рисунке 1. 5. 1,  б. 
• Процесс кристаллизации сплава i: до пункта 1, Сплав охлажен в жидкости state. At при температуре, соответствующей точке 1, начинает формироваться центр кристаллизации твердого раствора α.

Точка перегиба (критическая точка) регистрируется на кривой охлаждения, что связано с уменьшением скорости охлаждения за счет выделения скрытой теплоты crystallization. In разделы 1-2, процесс кристаллизации продолжается с уменьшением в temperature. In в соответствии с фазовым законом 2-компонентной системы, в присутствии 2-фазы (жидкого и α-твердого раствора кристалла) число степеней свободы равно 1. 

При достижении температуры соответствующей точке 2 сплав затвердевает, а при дальнейшем понижении температуры сплав в твердом состоянии охлаждается, состоящий из однородных кристаллов α-твердого раствора. 

Количественный структурно-фазовый анализ сплава. 
Используя диаграмму состояния, можно определить не только количество фаз, но и их состав и количественное соотношение в сплаве при любой температуре. Для этого используйте правила сегмента. Для количественного структурно-фазового анализа горизонталь (конус) рисуется в заданной точке до пересечения с ближайшей линией на диаграмме (Ликвидус, Солидус или ось компонентов). 

Определение фазового состава в точке m：
Чтобы определить его, проведите горизонтальную линию через точку m, пока она не пересечется с Ликвидусом и Солидусом, которые являются ближайшими линиями на диаграмме. Состав жидкой фазы определяется проекцией горизонтального пересечения с линией Ликвидуса р на концентрационную ось. 
Состав твердой фазы определяется проекцией горизонтального пересечения с линией Солидуса q (или осью компонента) на ось концентрации. Состав жидкой фазы изменяется вдоль линии Ликвидуса, в то время как состав твердой фазы изменяется вдоль линии Солидуса. При понижении температуры фазовый состав изменяется в сторону уменьшения содержания компонента В. 

б) определение количественного соотношения жидкой и твердой фаз при заданной температуре (точка м) ：
Количественная масса фазы обратно пропорциональна сегменту коноды. Рассмотрим точку m и конус, проходящий через ее сегмент. Количество всего сплава (qsp) определяется сегментом pq. 

Линия, примыкающая к Ликвидусу pm, определяет количество твердой фазы. Сегмент mq, примыкающий к Солидусу (или компонентной оси), определяет количество жидкой фазы. 

Диаграмма состояния сплавов с отсутствием растворимости компонентов в компонентов в твердом состоянии (механические смеси)

Диаграмма состояния и кривые охлаждения типичных сплавов системы представлены на рисунке

• Проведем анализ диаграммы состояния. Количество компонентов: k = 2  (компоненты a и b). 
• Количество фаз: f = 3  (Кристалл компонента a, Кристалл компонента b, жидкая фаза). 
• Основная линия графика：
• * Линия liquidus line состоит из acb, 1 точка сходится на 2 ветви. 
• * Линии солидуса ecf, параллельные оси концентрации, стремятся к оси компонентов, но не достигают их •
• Типичный сплав системы. 
• а) чистые компоненты, кристаллизуются при постоянной температуре, на рис 5. 3 б показана кривая охлаждения компонента А. 
• б) эвтектический сплав-сплав, соответствующий концентрации компонентов точки с (сплав i). Кривая охлаждения этого сплава подобна кривой охлаждения. 
• 5. 3 Б) эвтектика-тонкоизмельченная механическая смесь разнородных кристаллов, которые кристаллизуются одновременно при постоянной температуре, самой низкой для рассматриваемой системы .

При образовании сплавов из механических смесей эвтектика состоит из компонентов а и кристаллов в: эвтектика. (возврат каретки. Возврат каретки.）

Эвтектический процесс кристаллизации сплава:к пункту 1, Сплав охлажен в жидкости state. At при температуре, соответствующей точке 1, начинается одновременная кристаллизация 2-х различных компонентов. Кривая температуры отмечена на кривой охлаждения. Процесс протекает при постоянной температуре. Это объясняется тем, что число степеней свободы становится равным нулю по фазовому закону 2-компонентной системы, в которой имеется 3 фазы (жидкости и кристаллы компонентов А и в). 

В точке 1 / процесс кристаллизации завершен. Менее 1 балла/
Сплав охлаждается и состоит из неоднородно дисперсных кристаллов компонентов a и b. C) другие сплавы в системе аналогичны сплаву ii. Рисунок 5. 3. См. Кривую охлаждения сплава для процесса кристаллизации b.  alloy ii: до пункта 1, Сплав охлажен в жидкости state. At при температуре, соответствующей точке 1, начинает формироваться центр кристаллизации избытка b, а на кривой охлаждения наблюдается точка перегиба (критическая точка), которая связана с уменьшением скорости охлаждения за счет выделения скрытой теплоты crystallization. In разделы 1-2, процесс кристаллизации продолжается с уменьшением в temperature. In в соответствии с фазовым законом 2-компонентной системы, при наличии 2-фазы (жидкой и компонента в-кристалла) число степеней свободы равно 1. 

При охлаждении состав жидкой фазы изменяется на эвтектический по линии Ликвидуса. В области 2-2 происходит кристаллизация эвтектики (см. Кристаллизация эвтектического сплава). Ниже пункта 2 сплав, состоящий из кристаллов, сначала охлаждается. 
Избыток кристаллизованного компонента В и эвтектики. 

Схема микроструктуры сплава представлена на рисунке

При проведении количественного структурно-фазового анализа конноды, проведенные через определенные точки, пересекают линию Ликвидуса и ось компонента, поэтому состав твердой фазы составляет 100% компонента А или 100%компонента В. 

Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии

Диаграмма состояния и кривые охлаждения типичных сплавов системы представлены на рисунке ниже

• Количество компонентов: k = 2  (компоненты a и b). 
• Количество фаз: f = 3  (жидкая фаза твердого раствора и Кристалл (раствор компонента а компонента А) и  (раствор компонента а компонента Б））;
• Основная линия графика：
• * Линия состоит из двух ветвей, сходящихся в 1 точке линии Ликвидуса, 2. 
• * Стереоскопическая линия adcfb. It состоит из 3-х секций. 
• * dm-линия максимальной концентрации компонента b компонента a. 
• * fn-линия максимальной концентрации компонента a компонента b. 
• Типичный сплав системы. 

При концентрации компонента, не превышающей предельных значений (сечения am и nâ), сплав кристаллизуется так же, как и сплав, содержащий твердый раствор с неограниченной растворимостью. См. Кривую охлаждения для сплава i на рисунке 1. Если концентрация компонента 5. 5 b превышает предел (в разделе dcf）

Сплав кристаллизуется как сплав в механической смеси. См. Кривую охлаждения сплава ii На рисунке 2. 5. 5 б

Сплав с концентрацией компонентов, соответствующей точке С, является эвтектическим сплавом. Сплав состоит из мелкодисперсных кристаллов твердых растворов α и β. (возврат каретки. Твердый раствор α+Красный твердый раствор β) кристаллов компонента в чистом виде не существует ни в одном сплаве. 

Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых образуют химические соединения

Диаграмма состояния сплавов представлена на рисунке ниже

Диаграмма состояний является сложной и состоит из нескольких простых диаграмм. Количество компонентов и число фигур зависит от количества соединений, составляющих основные компоненты системы. Количество фаз и внешний вид простого чертежа определяются характером взаимодействия между компонентами. 
eut1 (КР. Возврат каретки. Ambn）;
eut2 (КР. Б + СГ. Амбн). 

Диаграмма состояния сплавов, испытывающих фазовые превращения в твердом состоянии (переменная растворимость)

Диаграмма состояния показана на рисунке. 
По внешнему виду этот рисунок напоминает диаграмму состояния сплава, в котором растворимость компонентов в твердом состоянии ограничена. Разница заключается в том, что линия конечной растворимости компонента не перпендикулярна оси концентрации. При понижении температуры появляется область, в которой вторичная фаза осаждается из однородного твердого раствора. 

На диаграмме:

• df-линия переменной конечной растворимости компонента b в компоненте a. 
  
• ЭК является линией переменной окончательной растворимость компонента а в компоненте В. 

Кривая охлаждения сплава I представлена на рисунке ниже.

Процесс кристаллизации сплава i: до пункта 1, Сплав охлажен в жидкости state. At при температуре, соответствующей точке 1, центр кристаллизации твердого раствора α начинает form. In разделы 1-2, процесс кристаллизации продолжается по мере того как температура уменьшает. Когда вы достигнете

При температуре, соответствующей точке 2, сплав затвердевает, а при дальнейшем понижении температуры сплав охлаждается в твердом состоянии, состоящем из однородных кристаллов твердого раствора α.

При достижении температуры, соответствующей точке 3, оказывается, что твердый раствор α насыщен компонентом в, а при низких температурах растворимость 2-го компонента снижается, поэтому из Альфа-раствора начинают осаждаться избыточные компоненты в виде кристаллов βn. После пункта 3, сплав кристаллы α твердого раствора и
Вторичный Кристалл βn твердого раствора

Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния

Вид диаграммы и свойства сплава зависят от соединений или фаз, образующих компоненты сплава, поэтому между ними должна быть определенная связь. Эта зависимость установлена крнаковым на рисунке ниже.

примеры решения задачи	Лекции
Расчёт найти определения	Учебник методические указания

• С образованием механических смесей свойства изменяются линейно. Величина свойств сплава лежит в интервале между свойствами чистого компонента. 
• При образовании твердого раствора без ограничения по растворимости свойства сплава изменяются в криволинейной форме, а некоторые свойства, такие как электрическое сопротивление, могут существенно отличаться от свойств компонента. 
• При образовании твердого раствора с ограниченной растворимостью характеристики диапазона концентраций, соответствующего однофазному твердому раствору, изменяются по закону кривой, а в двухфазной области изменяются по закону linearity. In кроме того, крайняя точка на линии является свойством очень насыщенного твердого раствора, который образует чистую фазу, эту смесь. 
• При образовании соединения концентрация соединения соответствует максимальному значению на кривой. Эта точка разрушения, соответствующая соединению, называется сингулярностью. 

Смотрите также:

Примеры решения задач по материаловедению

Диаграмма состояния системы медь серебро	Вяжущие материалы
Диаграмма состояния системы алюминий медь	Каменное литье