Формирование структуры материалов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
исталлизации изменяются и концентрация, и количество каждой фазы (количество жидкой фазы уменьшается, а твёрдой увеличивается). В любой точке диаграммы, когда в сплаве одновременно существуют две фазы, можно определить количество обеих фаз и их концентрацию, используя правило отрезков.
Первое положение правила отрезков гласит:
чтобы определить концентрацию компонентов в фазах через данную точку, характеризующую состояние сплава, проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими данную область диаграммы; проекции точек пересечения на ось концентраций показывают составы фаз.
Для того чтобы определить количественное соотношение фаз в сплаве при заданной температуре пользуются вторым положением правила отрезков:
количество фаз будет обратно пропорционально длине отрезков, отсекаемых линией, соответствующей составу данного сплава, на горизонтальной прямой, соответствующей заданной температуре.
Рассмотрим фазовые превращения сплава, содержащего 40% алюминия (Al ) и 60% кремния (Si ), используя диаграмму состояния Al- Si (рис.14). Для построения кривой охлаждения данного сплава проведём вертикальную линию, соответствующую этому сплаву (рис.14).
Точки пересечения этой линии с линиями диаграммы обозначим цифрами 1, 2, 3 и спроецируем их на ось координат температура-время (рис. 14). Участок выше точки 1 соответствует охлаждению жидкости, которое происходит при постоянном повышении температуры, поэтому он будет выглядеть в виде наклонной линии (рис.15).
Участок 1-2 будет соответствовать процессу кристаллизации твёрдого раствора ? из жидкости. Так как образование кристаллов происходит с выделением тепла, то на этом участке наклон кривой охлаждения уменьшается (рис.16).
Горизонтальная линия на диаграмме состояния показывает, что в сплавах системы Al-Si кристаллизация заканчивается эвтектической реакцией, происходящей при температуре 577 оС. При этой реакции из жидкости, содержащей 88,3 % Al и 11,7 % Si, одновременно выделяются кристаллы твёрдых растворов ? и ?. Так как эвтектическая реакция происходит при постоянной температуре, то на кривой охлаждения этот процесс будет представлен горизонтальным участком 2-2? (рис.17).
Рис. 14 Диаграмма состояния Al-Si
В точке 2 кристаллизация сплава заканчивается, следовательно участок 2?-3 соответствует процессу охлаждения твёрдого сплава, состоящего из кристаллов твёрдого раствора ? и эвтектики (? + ?), и представляет собой наклонную кривую (рис.18).
Рис. 15. Построение участка кривой, соответствующего охлаждению жидкости
Рис. 16. Построение участка кривой 1-2
Рис. 17 Построение участка кривой 2-2?
Рис. 18. Диаграмма состояния Al-Si, кривая охлаждения сплава, содержащего 60% Si
Описывать фазовые превращения необходимо следующим образом:
Выше точки 1 происходит охлаждение жидкости. Так как в сплаве присутствует одна фаза - жидкость, состоящая из двух компонентов - Al и Si, то согласно правилу фаз число степеней свободы на этом участке составит c=k-f+1=2-1+1=2.
При температуре точки 2 начинается процесс кристаллизации. На участке 1-2 из жидкости выделяются кристаллы твёрдого раствора ? (c=k-f+1=2-2+1=1). Так как кристаллизация происходит с выделением тепла, то изменяется наклон кривой охлаждения.
По достижении температуры точки 2 (577 оС) в жидкости содержится 88,3 % Al + 11,7 % Si, в результате чего происходит эвтектическая реакция с выделением эвтектики (? + ?). Так как в сплаве одновременно присутствуют три фазы - жидкость, кристаллы ? и кристаллы ?, то это состояние нонвариантного равновесия (c=k-f+1=2-3+1=0). Этому процессу соответствует горизонтальный участок кривой охлаждения.
Ниже температуры точки 2 сплав полностью находится в твёрдом состоянии. На участке 2?-3 происходит охлаждение сплава, состоящего из кристаллов твёрдого раствора ? и эвтектики (? + ?). Этот сплав является заэвтектоидным.
Определим состав фаз и их количественное соотношение для данного сплава, содержащего 40% алюминия (Al ) и 60% кремния (Si ), при температуре 900оС. Для этого в соответствующей области диаграммы проведём горизонтальную линию, соответствующую температуре 900оС, до пересечения с линиями диаграммы. Полученные точки пересечения обозначим b, a, c (рис.18).
Так как точка b находится на линии ликвидус, то согласно правилу отрезков она показывает состав жидкости - 63 % Al + 37 % Si.
Так как точка c находится на линии солидус, то согласно правилу отрезков она показывает состав твёрдой фазы - кристаллов твёрдого раствора ? - 3% Al + 97% Si.
Для определения количественного соотношения фаз - жидкости и кристаллов твёрдого раствора ? воспользуемся вторым положением правила отрезков:
Количество жидкости будет равно /bс*100%= (97-60)/(97-37)*100% = 37/60*100% = 61,7 %
Количество кристаллов твёрдого раствора ? будет равно/bс*100%= (60-37)/(97-37)*100% = 23/60*100% = 38,3%
Диаграмма состояния железо-углерод.
Диаграмма состояния железо-углерод (железо-цементит) характеризует особенности процесса кристаллизации, фазовый состав и микроструктуру жезезоуглеродистых сплавов - сталей и чугунов. Она построена в координатах температура - концентрация компонентов (рис.19).
Рис. 19 Диаграмма состояния железо-углерод
Железо - это металл, имеющий полиморфные превращения при температурах 911оС и 1392оС. Полиморфные модификации железа принято обозначать Fe? (ОЦК-решётка) и Fe? (ГЦК-решётка). При температуре 911оС Fe? - Fe?, а при температуре 1392 оС Fe? - Fe?. Кроме того, при ?/p>