Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Построение диаграммы состояния по критическим точкам



 

Разберем методику построения диаграммы на примере диаграммы состояния сплавов системы «Pb – Sb» (свинец-сурьма).

После анализа кривых охлаждения для шести сплавов с разной концентрацией компонентов были получены следующие результаты (табл. 3.1).

Диаграмма строится следующим образом: по оси абсцисс откладывается в масштабе процентное содержание исследуемых сплавов (рис. 3.3), а на ординатах, соответствующих этим сплавам, наносятся найденные критические температуры. На ординатах, соответствующих 100 % Pb и 100 % Sb, откладываются критические температуры чистых металлов.

Таблица 3.1

Номер сплава Процент содержания элементов в сплавах, % Критические температуры  
начало кристаллизации окончание кристаллизации  
Pb Sb  
100 % 0 %  
95 % 5 %  
87 % 13 %  
80 % 20 %  
20 % 80 %  
0 % 100 %  

 

100 % Sb 0 % Pb
о – начало кристаллизации х – окончание кристаллизации  

 

Рис. 3.3. Построение диаграммы состояния по критическим точкам

 

Все верхние критические точки (точки начала кристаллизации) соединяются между собой и образуют линию ликвидус. Все нижние (точки конца кристаллизации) образуют линию солидус. В случае небольших отклонений температур линии проводятся как средние между этими отклонениями.

 

3.4. Закономерности кристаллизации сплавов по диаграмме Pb – Sb (диаграмма состояния I рода)

 

Основной особенностью в кристаллизации сплавов Pb-Sb является образование в конце кристаллизации эвтектики, представляющей собой тонкую (мелкодисперсную) механическую смесь кристаллов Pb и Sb, получающуюся путем одновременной кристаллизации обоих компонентов при постоянной температуре и определенной концентрации.

Эвтектический сплав обладает самой низкой температурой плавления. Кроме того, температуры начала и конца кристаллизации эвтектического сплава совпадают, то есть его кривая охлаждения будет похожа на кривую охлаждения чистых металлов (наблюдается только одна площадка – рис. 3.4, сплав III).

У сплавов системы Sb-Pb образование эвтектики происходит на линии ECF (солидус) при 246 °C, ввиду чего эту линию называют линией эвтектического превращения. Состав эвтектики в данной системе равен: 13 % Sb и 87 % Pb. Соответственно сплав, имеющий этот состав, называют эвтектическим сплавом; после затвердевания он имеет структуру эвтектики. Сплавы, имеющие концентрацию менее 13 % Sb (а следовательно, более 87 % Pb), называется доэвтектическими; их кристаллизация, согласно диаграмме, начинается по линии АС с выпадения кристаллов того компонента, которого в жидкой фазе больше, чем в эвтектике, то есть с кристаллов Pb. На кривой охлаждения при этой температуре появляется перегиб (см. рис. 3.4, сплав II). При понижении температуры количество Pb в жидкости будет уменьшаться (а в твердой фазе – увеличиваться) и при температуре 246°С (линия ECF) состав оставшейся жидкой фазы (вследствие выпадения избыточного Pb в виде кристаллов) станет равным 13 % Sb и 87 % Pb и происходит окончательная кристаллизация – образуется эвтектика.

Таким образом, структура доэвтектических сплавов будет состоять из кристаллов Pb и эвтектики.

Сплавы с содержанием Sb > 13 % называются заэвтектическими. Их кристаллизация начинается с выпадения кристаллов Sb, избыточных по отношению к эвтектическому составу, затем идет образование эвтектики, и после окончательного затвердевания их структура будет состоять из кристаллов Sb + эвтектика (рис. 3.4, сплавы IV и V).

По диаграмме состояния можно определить концентрацию компонентов в жидкой фазе при любой температуре (первая часть правила отрезков). Для этого необходимо провести линию, параллельную оси концентраций (канода) до пересечения с линией ликвидус и опустить ее на ось концентраций (рис. 3.4, линии df и ff'). Таким образом, процентное содержание Pb в жидкости при температуре 500 °С равно ~ 62 %, а Sb ~ 38 %.

Количественное соотношение твердой фазы (избыточного компонента) и жидкости в разных сплавах и при разной температуре различно и может быть определено с помощью второй части правила отрезков (рис. 3.3). Для этого проводим каноду при температуре и отмечаем точки на пересечении каноды с осью температур, концентрационной прямой сплава V и линией ликвидус (соответственно точки a, b и c). Тогда соотношение количества твердой и жидкой фазы будет равно:

,

где – количество жидкой фазы;

– количество твердой фазы.

Принимая отрезок bc (длина каноды) за 100 % сплава, получим:

%; %;

Для рассмотренного случая Qж » 33 %, Qтв » 67 %.

 

 
 
Рис. 3.4. Диаграмма состояния и кривые охлаждения сплавов Pb – Sb


Самостоятельная работа

 

1. Пользуясь диаграммой состояния для компонентов, образующих неограниченные твердые растворы (диаграмма состояния II рода), разберите превращения, происходящие при кристаллизации любого сплава. Постройте для этого сплава кривую охлаждения и опишите последовательность его кристаллизации и структуру в твердом состоянии. Продемонстрируйте применение правила отрезков.

2. Разберите превращения, происходящие при кристаллизации сплавов, образующих ограниченные твердые растворы. Проанализируйте не менее 3 сплавов (рекомендуется – доэвтектический, эвтектический и заэвтектический).

3.6. Контрольные вопросы

 

1. На каком физическом явлении основан метод термоанализа?

2. Для какой цели служит этот метод в металловедении?

3. Что такое кривая охлаждения, критическая точка, критическая температура?

4. Как экспериментально определяются критические точки?

 

 

 

 


Поделиться:



Популярное:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-25; Просмотров: 1788; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.021 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь