Основные равновесные диаграммы состояния двойных сплавов

Основные равновесные диаграммы состояния двойных сплавов

• Основная диаграмма равновесия двойного сплава Рассмотрим типичный пример диаграммы состояния бинарной системы, уделив особое внимание фазовому превращению твердых состояний. Приведена диаграмма состояния сплава, в котором компоненты полностью растворены в жидком и твердом состоянии. Полное взаимное растворение в твердом состоянии возможно, если оба компонента имеют одинаковую кристаллическую решетку, а размер атомного диаметра компонента практически не изменяется.3.4) представляет собой простую форму, состоящую из 2 линий

Ликвидуса и Солидуса, пересекающихся друг с другом в точках кристаллизации чистых компонентов А и В. Все сплавы затвердевают в определенном температурном интервале (с = 1).на рисунке такого ажиотажа присутствуют системы Ni-Cu, Ag Au. Mo-V, Mo-W и др. Я На XF г х ^ хо ХС х долларов −6.、％ Рисунок 3.4.Диаграмма состояния сплава, в котором состояние компонентов полностью растворено в жидком и твердом состоянии Рассмотрим 1 затвердевание сплава этого состава xc(см. Рисунок 3.4).Жидкий раствор при температуре fj начинает кристаллизоваться. можно предположить,

что осажденные кристаллы coszat имеют тот же состав, что и жидкость. Людмила Фирмаль

Но сильно концентрированные кристаллы с более тугоплавким компонентом B начинают осаждаться из жидкого раствора композиции xc при температуре T. При дальнейшем охлаждении до температуры t2 кристаллы твердого раствора композиции xb уравновешиваются с жидкостью композиции xa, концентрированной в компоненте A. При медленном охлаждении это является необходимым условием для получения состояния равновесия, при котором компонент A из жидкости диффундирует в кристалл композиции x и изменяет свой состав на x6.By к концу возбуждения при температуре t3 все кристаллы будут иметь одинаковый состав Толстая линия на рисунке показывает, как состав жидкости и твердого раствора при кристаллизации изменяется от температуры r до t3.In в процессе кристаллизации изменяется

не только состав фаз, но и количественное соотношение жидкой и твердой фаз. Когда кристаллизация завершена, необходимо наблюдать однофазную структуру. Обычно, когда процесс кристаллизации протекает при ускоренном охлаждении, как в случае, когда получают литейные детали и слитки, диффузное расположение состава кристаллов, осажденных при температурах выше t3, не успевает произойти и в каждом из них, а также в отдельных кристаллах. Внутренняя часть кристалла обогащена легкоплавким компонентом в и внешним компонентом ом А.

•  Это явление неоднородности химического состава носа! Название следа сжижения. Первые кристаллы на поверхности слитка Последняя, где компонент B концентрируется и формируется в середине слитка, обогащается компонентом А. В результате этого макроса сжижение происходит в слитки. Ликвидация играет отрицательную роль, особенно если вредные примеси распределены неравномерно. Высокий уровень вредных примесей может привести к преждевременному разрушению деталей. С помощью диаграммы состояния можно отслеживать фазовые превращения любого сплава и показывать состав и количественное соотношение фазы при любой температуре. Это делается с помощью 2 простых правил.

Ранее было показано, что химический состав кристаллов, выделяющихся при падении температуры ртути, изменяется от твердого до xf(см. рис. 3.4). в то же время состав жидкой фазы изменяется от xc до xf вдоль линии Ликвидуса. Это дает основание для составления правил (правил концентрации) для определения состава фаз. Чтобы определить концентрацию компонентов 2-фазы, проведите горизонтальную линию (конод), характеризующую состояние сплава, до определенной точки (см. рис.3.4) и до точки пересечения с границей этой области.

Проекция точек пересечения («и/>) на горизонтальную ось диаграммы показывает фазовые конфигурации (xa и xb). Людмила Фирмаль

Правила определения количественного соотношения фаз(правило отрезка).Через эту точку с проведите горизонтальную линию. Отрезок этой линии между точками с и точками А и в, определяющий состав фаз (конодов), обратно пропорционален объему этих фаз. В0 / АВ = ВС / ас. Эти правила действительны в любой 2-фазной области диаграммы состояний, а ns имеет смысл в однофазной области. Используйте эти 2 правила и включите еще больше прав А rxx в, Ш Г 6 О! И интернет Рисунок 33.Диаграмма состояния сплава.

Компонент растворяется в твердом состоянии и образует эвтектику Перед фазой можно»прочитать» сложные диаграммы, состоящие из множества ветвей и областей. 3.5) диаграмма состояния сплава, в котором компоненты ограничительно растворяются в твердом состоянии и образуют eutectic. An сплав, состав которого находится в воздушной области, кристаллизуется точно так же, как и на предыдущей диаграмме состояния (см. рис.3.4).То есть в этих областях образуется однородный твердый раствор.

Свойства решетки этого компонента, и P с атомной решеткой компонента B Растворимость Компонент A компонента B определяется линией FQ, и эта растворимость ns не наблюдается в выбранном масштабе, так как она изменяется или почти не изменяется. Твердый раствор компонента в компонента А является не только ограниченным, но и твердым раствором различной растворимости. Линия EP-ego-это линия растворимости, которая определяет равновесное содержание по температуре растворенного компонента. определено максимальное содержание компонента в в фазе а Если точка Е и охлаждение уменьшились до точки Р Рассмотрим преобразование сплава / состава х/.

После полного затвердевания в точке 2 кристалл имеет состав x и удерживается до точки 3.При дальнейшем охлаждении концентрация компонента B в твердом растворе снижается до состава, соответствующего точке P. В этом сплаве фазовое состояние можно определить при любой температуре, например, температуре TP. Используя правила определения состава фаз, проведите горизонтальную линию через точку m до тех пор, пока она не пересечет ближайшую линию диаграммы состояния EP и FQ. Проекция точек пересечения a и b на концентрационную ось указывает на фазовый состав.

Твердый раствор а представляет собой композицию, соответствующую xa и твердому раствору (Q3).количественное соотношение р-и А-фаз r определяется в сегментах a и mb соответственно (в масштабе всего сегмента ah). При снижении концентрации твердого раствора компонент в осаждается в виде твердого раствора с составом Р, соответствующим Q. осажденные кристаллы твердого раствора Р называются вторичными и представляют собой Rn. It подчеркивает, что он выпал из твердого раствора, и что он выпал из жидкости. Конечная структура этого сплава состоит из 2 фаз: a + pn (рис. 3.6, а).

Твердый раствор, содержащий компонент B в количествах, меньших P, подвергается охлаждению ns ниже линии Солидуса оси. Среди всех сплавов на этом рисунке выделяется сплав III(см. Рисунок 3.5).Этот сплав называют эвтектическим (наиболее растворимым). при одновременном выделении 2 твердых фаз определенной концентрации кристаллизуется: состав твердого раствора и состав точки Е и твердый раствор (3 состава точки F. As в результате, 2 смеси Этап называется эвтектический. Эвтектическая реакция протекает следующим образом: Рисунок 3.6.Схема структуры сплава характеристика а)б)） Йк ^±АЭ 4-пп. В 2-компонентном сплаве одновременно сосуществуют 3 фазы, поэтому эвтектическая реакция изотермична и состав реакционной фазы постоянен.

Число степеней свободы в системе равно нулю： С^К+1-Ф= 2 + 1-3 = 0 Эвтектика характеризуется определенным количественным соотношением фаз, которое определяется отрезком «e / Pr = SG / CE». 3.6, пластинчатая эвтектика показана графически. Эвтектические кристаллы а и Р имеют форму пластинок, которые равномерно чередуются друг с другом, образуя колонии. Когда эвтектика охлаждается при температуре ниже точки с, состав 0-фазы ns изменяется, а состав a-фазы, входящей в эвтектику, изменяется вдоль линии EP, образуя Кристалл 2-го порядка 0H(см. рис. 3.5). При температуре 20-25°С состав эвтектики сплава будет состоять из следующих фаз:+ pc + pe.

Чай не преуспевает в наблюдении фазы микроскопа под микроскопом. Поскольку эвтектика включает в себя этапы системы определенного состава и количественного соотношения, то эвтектику (а + + р) принято рассматривать как 1 структурный компонент со своими характеристиками (не забывайте, что она состоит из 2 этапов).Диаграммы состояния просто отражают Тем не менее, композиционная композиция часто указывает на это. В эвтектическом пресплаве II(см. рис. 3.5) перед эвтектическим превращением кристаллы осаждаются из жидкого раствора в интервале температур 4-5.

As в результате этого осаждения жидкая фаза богата компонентами B. In это соединение, при охлаждении до температуры точки 5, образует в сплаве 2 фазы специфического состава cc + Zhc. Количество венозной фазы определяется сегментом 5E, а количество твердой фазы определяется сегментом 5C. При температуре (эвтектической температуре) точки 5 жидкая часть сплава превращается в эвтектику. При дальнейшем охлаждении эвтектического предварительного сплава концентрация фазы а changes. It выделяется сначала при охлаждении в интервале температур 4-5 точек вдоль эвтектики, а также линии EP.

Окончательная структура сверхгревтектического сплава показана на рисунке. 3.6.6. Для эвтектики и сплава IV кристаллизация в температурном интервале точки 6-7 сопровождается выделением Бозатного компонента в, представляющего собой 0-фазу, что приводит к обеднению раствора этим элементом. Состав осажденного Кристалла Р изменяется от точки 6 ’до точки F, а состав жидкой фазы изменяется от точки 6 до точки C. 

При охлаждении до температуры точки 7 фазовый состав составляет Жс40Г. количество Р-фазы определяется сегментом C７, жидкая фаза определяется сегментом ７Ｆ.Жидкость при температуре точки 7 Тактический, больше фазы » r Оливин (сплав) Пери Поскольку жидкая фаза удерживается вместе с вновь образованной фазой, тактическая реакция не приводит к полному затвердеванию сплава： 4-П / — * ОС 4- В интервале температур 2-3 точки кристаллы фазы а отделяются от остальной жидкой фазы. Полное затвердевание сплава происходит в точке 3, структура сплава становится однофазной, что затрудняет различение кристаллов, образованных прямым отделением от кристалла, и жидкого раствора, образованного в ходе перитектической реакции.

Диаграмма состояния сплава с 1 полиморфным преобразованием компонентов. Очень интересными в практическом плане являются сплавы, в которых один или оба компонента имеют полиморфные свойства. transformations. In эти сплавы в результате термообработки могут получить метастабильное состояние структуры с новыми свойствами. На рисунке показана диаграмма состояния сплава с 1 полиморфным преобразованием компонента. 3.9.Сплав I после полного затвердевания при температуре точки 3 и точки 4 в твердом состоянии в интервале температур точки 2 изменяет кристаллическую структуру. Тур.

Это обусловлено полиморфизмом компонента А, который имеет тип кристаллической решетки АА до температуры в точке А1 и является более высокой температурой, чем а^.кроме того, кристаллическая решетка А7 такая же, как кристаллическая решетка компонента в, в результате чего между ними образуется непрерывная серия твердых растворов. В сплавах, где состав находится между точками xn и xh, преобразование y — > a. если охлаждение не заканчивается, и Рисунок 3.9.Диаграмма состояния сплава с 1 полиморфным преобразованием компонентов Сплав остается двухфазным(4-а).Сплав, состав которого находится справа от точки xb,

не претерпевает метаморфозы в твердом состоянии, его структура однофазна-Y. Диаграмма состояния сплава с полиморфным превращением и эвтектоидным превращением компонента.3. 10 из анализа рисунка, приведенного на рисунке, можно сделать вывод, что после того, как все сплавы в этой системе кристаллизуются в определенном интервале температур, образуется твердый раствор y, а при падении температуры ниже r происходит соэвтектоидное превращение Фигура злая. Диаграмма состояния сплава с полиморфным преобразованием и эвтектоидным преобразованием компонентов ime: ug ^^ e + Rl-смесь из 2 твердых фаз обычно

называют эвтектоидной. Дальнейшее охлаждение следует проводить в связи с изменением растворимости компонентов твердого раствора. Вторичное осаждение твердого раствора. Вторичное осаждение pn и ap, наблюдаемое под микроскопом, показано на структурной схеме сплава, приведенной ниже на рисунке. 3.10. Физико-механические свойства сплава находятся в равновесии. Свойства сплава в основном определяются фазовым составом, который может быть определен диаграммой состояния. Н. С. крнаков впервые показал связь между типом диаграммы и ее свойствами.

Для систем, образующих непрерывный твердый раствор, зависимость свойств от фазового состава показана кривой, а для 2-фазных смесей-прямой линией (рис.3.11).Покажите эти узоры! Над ним. Твердые растворы, такие как твердость HB, удельное сопротивление p и коэрцитивность Hc, всегда превосходят аналогичные свойства исходного компонента. Он фактически использован для того чтобы затвердеть пока поддерживающ пластичность твердого тела solution. So, когда кремний или марганец растворяется в железе(в количестве 2%), его прочность увеличивается в 2 раза, а пластичность снижается всего на 10%.Растворение алюминия в меди

(в количестве 5%) увеличивает прочность сплава в 2 раза, при этом пластичность остается на уровне пластичности меди. Твердые растворы обладают присущими им физическими и химическими свойствами. При растворении Ni (в количестве 30%) в железе он теряет свои ферромагнитные свойства при температуре 20-25°С. растворы, содержащие более 13% Cr, повышают коррозионную стойкость чугуна. Iron. In в связи с этим твердый раствор получил широкое применение не только как конструкционный материал, но и как материал с особыми физическими свойствами.

Технические характеристики твердого раствора очень интересны для практического использования. Сплав в состоянии твердого раствора хорошо обрабатывается давлением и жестко режется. Литейные свойства твердых растворов, как правило, неадекватны. Эвтектические сплавы имеют самую высокую текучесть(см. Рисунок 3.11). Чаще всего мезофаза обладает высокой твердостью, температурой плавления, хрупкостью (карбиды, нитриды, бориды, оксиды и др.). Заметным узором Н. С. Крнаков является основой для разработки композиций сплавов с заданными свойствами.

Однако их применение ограничено, так как эти законы применимы к сплавам в равновесии.

Смотрите также:

Материаловедение — решение задач с примерами

Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов	Аморфное состояние металлов
Влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей	Методы построения диаграмм состояния