Материаловедение. Диаграмма состояния i рода сплавов, образующих механическую смесь из чистых компонентов
 Скачать 0.66 Mb.
|
|
Диаграмма состояния сплавов I рода, образующих механические смеси из чистых компонентов, представлена на рис. 5.1.  Рис 5.1 Диаграмма состояния I рода сплавов, образующих механическую смесь из чистых компонентов Оба компонента в жидком состоянии неограниченно растворимы, а в твердом состоянии нерастворимы (или ничтожно мало растворимы) и не образуют химических реакций. На этой диаграмме линия MBN - линия ликвидус, линия ДСЕ - линия солидус. Точки М и N - температуры плавления компонентов А и В. При охлаждении жидкого сплава I в интервале между линиями ликвидус и солидус от точки 1 до 2 происходит образование кристаллов компонента А. При охлаждении жидкого сплава II в интервале между линиями ликвидус и солидус от точки 1 до 2 происходит образование кристаллов компонента В. При достижении температуры t1, весь оставшийся жидкий сплав превращается в эвтектическую смесь, состоящую из кристаллов А и В с химическим составом, соответствующим точке С. Точка С называется эвтектической точкой. При температуре t1 и концентрации, соответствующей точке С, до завершения кристаллизации система будет нонвариантной (С = 2 - 3 + 1 = 0). Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (II рода) представлена на рис. 5.2.  Рис 5.2 Диаграмма состояния II рода сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Полная взаимная растворимость в твердом состоянии возможна тогда, когда оба компонента имеют одинаковые кристаллические решетки и атомные диаметры компонентов отличаются по размерам не более чем на 15%. Линия M1N - линия ликвидус, линия M2N - линия солидус. Точки М и N - температуры плавления компонентов А и В. При охлаждении жидкого сплава в интервале температур между линиями ликвидус и солидус (от точки 1 до точки 2) происходит выпадение кристаллов твердого раствора разного химического состава, изменяющегося от точки С до точки 2. При медленном охлаждении концентрация всех зерен твердого раствора выравнивается за счет диффузии между кристаллами. При охлаждении сплава в интервале кристаллизации от t1 до t2 система будет моновариантной (С = 2 - 2 + 1 = 1). Диаграмма состояния сплавов эвтектического типа с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (III рода) представлена на рис.5.3.  Рис 5.3 Диаграмма состояния Ш рода - эвтектического типа с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии Линия MEN - линия ликвидус, линия МДECN - линя солидус. Точки М и N - температуры плавления компонентов А и В. Точка Д - максимальная растворимость компонентов В в компоненте А. Точка С - максимальная растворимость компонента А в компоненте В. Точка Е - эвтектическая точка. При охлаждении жидкого сплава этой концентрации до температуры t1 происходит одновременная кристаллизация твердых растворов и с образованием эвтектики, состоящей из кристаллов и . ЖЕ > Д + с Согласно правилу фаз при температуре t1 до полного затвердевания эвтектического сплава система будет нонвариантной (С = 2 - 3 + 1 = 0). При медленном охлаждении твердого раствора от температуры t1 до комнатной в связи с уменьшением растворимости из него будут выделяться субмикроскопические кристаллы твердого раствора (вторичные). Диаграмма состояния сплавов с перитектическим превращением (IV рода) представлена на рис.5.4. Линия MCN - линия ликвидус, линия MPDN - линия солидус. Точки М и N - температуры плавления компонентов А и В. Точка Р - перитектическая точка. Линия СРД (температура t1) - перитектическая линия. При охлаждении жидкого сплава с концентрацией F, соответствующей точке Р, ранее выпавшие кристаллы твердого раствора взаимодействуют с жидкостью и образуют новую твердую фазу - кристаллы -твердого раствора. Жс+вд>р  Рис 5.4 Диаграмма состояния с перитектикой (IV рода) При температуре t1 система также будет нонвариантной до завершения превращения (С = 2 - 3 + 1 = 0). В сплавах до- и заперитектических при температуре перитектической реакции имеет место избыток жидкой фазы или -твердого раствора соответственно. В интервале концентраций между точками Р и Д образуется структура из твердого раствора и , оставшегося в избытке; а между точками Р и С образуется -твердый раствор и оставшаяся в избытке жидкость, из которой при дальнейшем охлаждении будут выделяться кристаллы . Диаграмма состояния с устойчивыми химическими соединениями (V рода) представлена на рис. 5.5.  Диаграмма железоуглерода   Как пользоваться диаграммой железо-углерод Часто преподы гасят студентов вопросами про использование диаграммы состояния. Ученик не понимает, как диаграммой пользоваться и зачем её вообще нужно изучать. Рассмотрим типичную задачу. Нужно нам изучить состояния сплава, содержащего 0,4% углерода в своем составе. Имеем дело с обычной сталью. Поднимаем перпендикуляр из точки, соответствующей количеству углерода в 0,4%.  Видим, что система, в диапазоне от 0 до 700 градусов, представляет собой твердую смесь перлита и цементита. В точке 4 происходит переход и в диапазоне от 700 до 800 градусов и мы попадаем в зону аустенита и феррита. В диапазоне от 800 до 1450 градусов сплав имеет состав аустенита, а переход состоялся в точке 3. В диапазоне от 1450 до 1520 градусов рассматриваемый сплав начинает постепенно плавиться и представлен аустенитом и жидким раствором. Переход происходил в точке 2. Ну и всё что выше - это уже жидкость, где произошла гомогенизация. Вот такие данные можно выцепить. Часто возникают вопросы, что именно происходит в точках перехода (которые у нас отмечены 1,2,3 и 4). Там мы имеем адский коктейль. Нестабильную смесь. Например, в точке 4 будет месиво из феррита, перлита и аустенита. Пропорции тут можно определить только лабораторным испытанием. Ещё может появиться вопрос, а что у нас, например, на отрезке 2 - 3. Тут ответ очевиден - там 100% аустенита. Т.е. 0,4% углерода внедрились в структуру гамма железа и застыли. Сложнее ситуация на отрезках, типа 0 - 4. Там у нас феррит + перлит. Но чего сколько? Ответ кроется в понимании характерных точек. Перлит у нас в точке S. Значит, просто смотрим насколько далеко точка 4 от точки S. |