Формирование структуры материалов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?те А. Изменение структуры этого сплава показано на схеме (рис.9 г).
Кривая охлаждения доэвтектического сплава II (рис.9 в) состоит их следующих участков: (0-1) - охлаждение жидкости; (1-2) - выделение кристаллов твёрдого раствора ? из жидкости; (2-2`) - эвтектическая реакция LE- ? + ? ; (3-4) - охлаждение сплава, состоящего из кристаллов твёрдого раствора ? и эвтектики (? + ?). Изменение структуры этого сплава показано на схеме (рис.9 д).
Рис. 9. Диаграмма состояния третьего рода с эвтектикой (а), кривые охлаждения сплавов (б, в), схемы изменения структур сплавов (г, д)
На диаграмме с перитектикой линия CED - ликвидус, CMND - солидус (рис.10 а). На кривой охлаждения сплава I (рис.10 б) участок (1-2) соответствует выделению кристаллов ? из жидкости, (2-2`) - перитектической реакции L Е + ? - ? , (2`-3) - выделению кристаллов ? из жидкости, (3-4) - охлаждению кристаллов твёрдого раствора ?. Изменение структуры сплава при охлаждении показано на схеме (рис. 10 г).
На кривой охлаждения сплава II (рис. 10 в) участок (1-2) соответствует выделению кристаллов ? из жидкости, (2-2`) - перитектической реакции LЕ + ? - ? ,
(2`-3) -охлаждению твёрдого сплава, состоящего из кристаллов твёрдых растворов ?.и ?. Изменение структуры сплава II при охлаждении показано на схеме (рис. 10 д).
Рис. 10. Диаграмма состояния третьего рода с перитектикой (а), кривые охлаждения сплавов (б, в), схемы изменения структур сплавов (г,д)
Диаграмма состояния четвёртого рода характерна для сплавов, компоненты которых неограниченно растворимы в жидком состоянии и образуют химическое соединение (рис. 11) или твёрдый раствор на базе химического соединения (рис.12).
Рис.11 Диаграмма состояния 4 рода с Рис.12. Диаграмма состояния 4 рода с устойчивым химическим соединением твёрдым раствором на базе химического соединения
Если компоненты сплава нерастворимы в твёрдом состоянии (рис.11), то образуются жидкий расплав, кристаллы компонентов А и В и кристаллы химического соединения AnBm. В этом случае в сплавах в зависимости от состава могут протекать эвтектические реакции:
-А+ AnBm (линия СЕD)- AnBm +В (линия DЕ1 F)
Если компонеты сплава ограниченно растворимы в твёрдом состоянии (рис.12), то образуются жидкий расплав, rристаллы твёрдых растворов ? и ?, кристаллы твёрдого раствора на базе химического соединения ?. В этих случаях в зависимости от состава сплава могут протекать эвтектические реакции:
- ? + ? (линия СЕD)
L- ? + ? (линия DЕ1 F)
Как известно, вид диаграммы состояния зависит от характера взаимодействия компонентов в нём, а, следовательно, между видом диаграммы состояния и свойствами сплава существует определённая связь (рис.13).
Метод изучения изменений свойств в зависимости от изменения состава и построения диаграммы состав-свойства был положен Курнаковым Н.С. в основу разработанного им физико-химического анализа сплавов.
Рис. 13. Связь между диаграммой состояния и некоторыми свойствами сплавов
Анализ фазовых превращений по диаграмме состояния.
Диаграмма состояния сплава позволяет определить характер фазовых превращений при медленном охлаждении или нагреве, а также структуру в твёрдом состоянии для любого сплава, состоящего из данных компонентов. Для этого через точку, соответствующую исследуемому сплаву проводят вертикальную линию и отмечают точки пересечения этой линии с линиями диаграммы (критические точки). По ним строят кривую охлаждения или нагрева и анализируют фазовые превращения. Однофазные области диаграммы показывают, что фазовых превращений не происходит, а происходит только охлаждение или нагрев сплава. Двухфазные области диаграммы характеризуют фазовые превращения. Участки кривой охлаждения или нагрева в двухфазных областях будут иметь меньший наклон, чем в однофазных областях, так как образование новой фазы при охлаждении идёт с выделением тепла, а распад одной из фаз при нагреве происходит с поглощением тепла, то есть скорость охлаждения уменьшается.
Горизонтальные линии показывают, что в сплавах, состоящих из данных компонентов, происходит эвтектическая, перитектическая или эвтектоидная реакция. При эвтектической реакции в результате охлаждения жидкости происходит одновременная кристаллизация кристаллов двух видов. Перитектическая реакция также происходит при кристаллизации - взаимодействие жидкого расплава и ранее образовавшихся кристаллов одной фазы приводит к образованию новых кристаллов. Эвтектоидная реакция происходит в твёрдом состоянии и представляет собой распад одной фазы с образованием двух новых фаз в результате полиморфного превращения. Если вертикальная линия, соответствующая сплаву пересекает горизонтальную прямую, то на кривой охлаждения этому соответствует горизонтальная площадка, показывающая, что в сплаве происходит реакция.
В любой точке диаграммы можно определить количество степеней свободы данной системы, используя закон Гиббса. Состояние любой термодинамической системы (сплава) можно характеризовать следующими параметрами: температурой, давлением, концентрацией компонентов. Если принять, что все превращения в сплаве происходят при постоянном давлении, то закон Гиббса (правило фаз) будет иметь вид:
c=k-f+1,
где с - число степеней свободы системы, то есть число внешних и внутренних факторов (температура, концентрация компонентов), которое можно изменять без изменения числа фаз в системе.
В процессе кр