Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Правило отрезков



В любой точке диаграммы, когда в сплаве одновременно существуют две фазы, можно определить концентрацию обеих фаз и их количество. Для этого служит так называемое правило отрезков или правило рычага.

В точке а, показывающей состояние сплава К при температуре t1 (риc. 1), сплав состоит из кристаллов сурьмы и жидкости. Выше точки l сплав находится в однофазном состоянии, и концентрация компонентов в этой фазе (т.е. в жидкости) определяется проекцией точки a. При охлаждении из, сплава выделяются кристаллы сурьмы, и состав жидкости изменяется в сторону увеличения в ней свинца. При температуре t1 концентрация сурьмы в жидкости определяется проекцией точки в; это максимальное количество сурьмы, которое может содержать жидкость при t1.

По достижении эвтектической температуры жидкость принима­ет эвтектическую концентрацию. Следовательно, при охлаждении сплава К концентрация жидкости меняется по кривой 1с. Выделяющиеся кристаллы свинца имеют постоянный состав - это чистый свинец, концентрация которого лежит на вертикальной оси BN.

Первое положение правила отрезков формулируется следующим образом: чтобы определить концентрацию компонентов в фазах, через данную точку, характеризующую состояние сплава, проводят горизонтальную линию до пересечений с линиями, ограничивающими данную область: проекции точек пересечения на ось концентраций показывают составы фаз.

Второе положение правила отрезков формулируется так; для того чтобы определить количественное соотношение фаз, через заданную точку проводят горизонтальную линию. Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорционально количествам этих фаз.

В качестве примера определим концентрацию (состав) фаз и количественное соотношение фаз для сплава с содержанием 60 % Sb и 40 % Pb при 350 °С.

В соответствии с первым положением правила отрезков, концентрация твердой фазы определится проекцией точки а на ось абсцисс, т.е. она равна 100 % Sb, состав жидкой фазы определится проекцией точки в на ось абсцисс, что соответствует 30 % Sb.

В соответствии со вторым положением правила отрезков весовое количество фаз сплава при температуре 350 °С определится отрезками: ва - вес кристаллов Sb, ас - вес жидкой фазы, вс - вес всего сплава.

Спроектировав концентрационные отрезки на ось абсцисс, получим: ва = 60 - 30 = 30 %; ас =100 - 60 = 40 %; ВE=100-30=70 %.

Следовательно, весовое количество сурьмы QSb и жидкости Ql, определится соотношением отрезков:

QSb ва Qс ▪ ва

— = ----- ,откуда QSb = ------ ▪100 %;

Qс BE BE

Ql ac Qc ▪ ac

— = —; Ql = —— ▪100 %;

Qc BE BE

Qс - количеcтво всего сплава.

Вид диаграммы определяется характером взаимодействий, которые возникают между компонентами в жидком и твердом состояниях.

Наиболее типичные диаграммы состояния металлических систем приведены на рис. 5.

1. Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов (I типа, риc. 5,а).

Оба компонента в жидком состоянии неограниченно раствори­мы, а в твердом - нерастворимы и не образуют химических соединений,

Компоненты: А и В (К = 2). Фазы: жидкость L, кристаллы А и кристаллы В (Ф = 3).

Линия A1CB1 является линией ликвидус, линия ДСЕ - линией солидус и линией эвтектического превращения. На линии ДСЕ из жидкости концентрации точки С одновременно выделяются кристаллы А состава точки Д и кристаллы В состава точки Е. т.е.

Lc = кр.Ад + кр.ВЕ

Эта механическая смесь называется эвтектикой.

Сплавы, лежащие левее точки С, называют доэвтектическими, а сплавы, лежащие правее точки С, - заэвтектическими.

Доэвтектические сплавы состоят из смеси кристаллов А и эвтектики (кр.А + Э), заэвтектические - из смеси кристаллов В и эвтектики (кр.В + Э).

2. Диаграмма состояния для сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состояния (II типа, рис.5,б).

Оба компонента неограниченно растворимы в жидком и твердом состоянии и не образуют химических соединений.

Компоненты: А,В (К - 2). Фазы: L, кристаллы α (Ф=2),

линия АmВ -линия ликвидус, линия АnВ - линия солидус.

Если два компонента неограниченно растворяются в жидком и твердом состояниях, то возможно существование только двух фаз -жидкого раствора L и твердого α-раствора. Следовательно, трех фаз быть не может, кристаллизации при постоянной температуре не наблюдается и горизонтальной линии на диаграмме нет. Диаграмма состоит из трех областей: жидкость, жидкость - твердый раствор и твердый раствор.

При двух компонентах и двух фазах система моновариантна (С=K-f + l = 2-2+l=l), т.е. если изменяется температура, то изменяется и концентрация компонентов в фазах; каждой температуре соответствуют строго определенные составы Фаз.

Концентрация и количество фаз у сплава, лежащего между линиями ликвидус и солидус, определяется правилом отрезков.

Следует обратить внимание на то, что во всем интервале кристаллизации (между линиями ликвидус и солидус) из жидкого сплава выделяются кристаллы, более богатые тугоплавким компонентом.

3. Диаграмма состояния для сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии (III типа, рис. 5,в).

Оба компонента неограниченно растворимы в жидком состоянии, ограниченно - в твердом и не образуют химических соединений.

Компоненты А и В (К = 2), Фазы ( L, кристаллы α, кристаллы β (Ф = 3), кристаллы α - твердый раствор компонента В в компоненте А, кристаллы β - твердый раствор компонента А в компоненте В.

Линия A1CB1 - линия ликвидус.

Линия A1ECFB1 - линия солидус.

Линия ECF - линия эвтектического превращения:

Lc = кр.αЕ + кр. βЕ

└ эвтектика ┘

Линия ES - линия ограниченной растворимости в твердом состоянии компонента В в компоненте А.

Линия FM - линия ограниченной растворимости в твердом состоянии компонента А в компоненте В.

Структурные составляющие, образующиеся в процессе охлаждения сплавов данной системы, показаны на рис 5,в.

4. Диаграмма состояния для сплавов, образующих химическое соединение (IV типа, рис. 5,г).

Если компоненты А и В образуют химическое соединение AnBm, то, следовательно, на n + m его атомов приходится n атомов А и m атомов В.

Компоненты А и В (К =2).Фазы: кристаллы А, кристаллы AnBm и L или кристаллы АnBm кристаллы В и L.

Линия A1CДС'B1 - линия ликвидус

Линия ДCEД1E1 - линия солидус

Линия ДСЕ - линия эвтектического превращения:

Lc =кр.Ад + кр.АnВmЕ , (Ф = 3)

└ (эвтектика) ┘

Линия Д1C'E1 - линия эвтектического превращения:

Lc' = кр.АnBmД1. + кр.BЕ1 , (Ф = 3)

└ (эвтектика) ┘

Диаграмму состояния, приведенную на рис. 2,г. следует рассматривать как сложную, состоящую ив двух простых диаграмм:

1.Компонент А - химические соединение AnBm.

2.Компонент В - химическое соединение AnBm.

Точка Д' - сингулярная точка, где образуется химическое соединение AnBm.




Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.