Оглавление:
Типы фаз в металлических сплавах. Правило фаз; правило рычага
- Тип фазы в металлическом сплаве. Правило фаз; правило рычага Диаграмма состояния представляет собой графическое представление состояния любого сплава в исследуемой системе в зависимости от его концентрации и температуры. Изучение любого сплава начинается с построения и анализа диаграммы состояния соответствующей системы. Диаграмма состояния позволяет исследовать фазы и структурные компоненты сплава. С помощью диаграмм состояния можно задать режим термообработки и ее режим, температуру литья, возможность горячей пластической деформации
В любой системе количество фаз в равновесии зависит от внутренних и внешних условий. Закон всех изменений, происходящих в системе, подчиняется закону общего равновесия, называемому фазовым правилом или законом Гиббса. Фазовый закон выражает зависимость между числом степеней свободы системы C (деформация), числом компонентов K и числом фаз системы f в равновесии. Степени свободы являются независимыми термодинамическими параметрами, которые позволяют задавать произвольные (через определенные
промежутки времени) значения так, что фазовое состояние не изменяется (старая фаза не исчезает, новая фаза не изменяется) Людмила Фирмаль
. Обычно все превращения металлов и сплавов происходят при постоянном атмосферном давлении. Тогда правило фазы записывается следующим образом: C=K-f+1. Уравнение фазового правила позволяет корректировать правильность диаграммы состояния. Фаза-это однородная часть системы, отделенная от другой части системы (фазы) границей раздела, в которой резко изменяется химический состав или структура вещества. Однородная жидкость представляет собой однофазную систему, механическая смесь двух кристаллов представляет собой двухфазную смесь, каждый кристалл отличается по составу или структуре, они взаимно расположены по границе раздела. Компоненты-это вещества, которые образуют систему.
Построение диаграммы состояния осуществляется различными экспериментальными методами. Часто используют метод термического анализа. Выберите несколько сплавов системы с различными массовыми соотношениями их компонентов. Сплав помещают в огнеупорный тигель и нагревают в печи. После плавления сплава тигель с сплавом медленно охлаждается, и скорость охлаждения фиксируется. По полученным данным построены тепловые кривые в координатах время-температура. В результате измерения получена серия кривых охлаждения, а точка 20b превращения и температурная остановка наблюдаются при температуре фазового превращения.
- Температура, соответствующая нефазному преобразованию, называется критической точкой. Точка, соответствующая начальной точке кристаллизации, называется жидкой точкой, а конец кристаллизации-твердой точкой. По полученным кривым охлаждения различных сплавов исследуемой системы построена диаграмма состояния с координатами. В процессе кристаллизации изменяется как концентрация фазы, так и количество каждой фазы. Если в любой точке диаграммы в сплаве одновременно присутствуют две фазы, то можно определить количество обеих фаз и их концентрацию. Для этого используйте рычаг или сегментное правило. Сегмент правил. На этом рисунке показан сплав, в котором компоненты образуют смесь практически чистых частиц с незначительной взаимной растворимостью.
На горизонтальной оси, доля компонента в в сплаве выпадает в осадок. Фазовая структура сплава на рисунке зависит от температуры. Благодаря термодинамическому воздействию компонентов температура их перехода в жидкое состояние снижается и достигает определенного минимума в составе, определяемом для каждой пары компонентов. Состав сплава можно определить, проецируя точку С на абсциссу (точку е). Двухкомпонентные сплавы, которые плавятся при минимальных температурах, называются эвтектическими или эвтектическими. Эвтектика представляет собой однородную смесь мелких частиц, кристаллизованных одновременно из обоих компонентов.
Температура, при которой оба компонента плавятся или кристаллизуются одновременно, называется эвтектической температурой. Людмила Фирмаль
Количественные изменения в сплаве этой системы компонентов в процессе кристаллизации следуют правилам сегмента. Для определения концентрации компонентов в фазе, через эту точку, характеризующую состояние сплава, проводят горизонтальную линию таким образом, чтобы она пересекала линию, ограничивающую эту область. Проведя горизонтальную линию в заданной точке, можно определить количественное соотношение фаз. Отрезок заданной прямой между заданной точкой и точкой, определяющей фазовый состав, обратно пропорционален количеству этих фаз. Правила сегментов на диаграмме двойного состояния используются только в двухфазной области. В однофазной области существует только одна фаза, и любая точка в этой области характеризует ее концентрацию.
Смотрите также:
Методические указания по материаловедению
