Название: Конструкционные материалы: Сборник лабораторных работ «Диаграммы состояния двойных сплавов»(А.Т.Булатова)

Жанр: Авиационные технологии и управление

Просмотров: 1332


1.2. понятие о диаграммах состояния и правило фаз

Диаграмма состояния - это графическое изображение фазового и структурного состояния сплавов конкретной системы в зависимости от температуры и концентрации компонентов. Диаграммы состояния имеют большое теоретическое и практическое значение. Они позволяют для любого сплава данной системы определить картину фазовых превращений, выбрать температуры нагрева при термической обработке, оценить механические, физические и технологические свойства. Диаграммы равновесного состояния показывают устойчивые состояния, которые при данных условиях обладают минимумом свободной энергии и соответствуют нагреву и охлаждению с очень малыми скоростями.

Общие закономерности существования устойчивых фаз выражаются правилом фаз Гиббса. Оно устанавливает связь между числом степеней свободы С, числом фаз Ф, числом компонентов системы К и числом внешних переменных факторов Р. Внешними независимыми переменными являются температура и давление, т.е. Р=2. При постоянном давлении Р=1. Под числом степеней свободы (вариантностью) системы понимается число независимых друг от друга внешних (температура, давление) и внутренних (концентрация) факторов равновесия, которые могут принимать различные значения без изменения числа фаз в системе. При Р=1 правило фаз Гиббса имеет следующий вид:

С = К - Ф + I.

Если в двухкомпонентной системе (К=2) идет реакция с участием трех фаз (Ф=3), то чисто степеней свободы равно 0 (система нонвари-антна, С=0). Это значит, что нельзя менять ни один из независимых факторов (ни температуру, ни концентрацию фаз),пока не закончится это реакция. Иначе говоря, трехфазная реакция в двухкомпонентной системе протекает при постоянной температуре. Двухфазные реакции в двухкомпонентной системе протекают при переменной температуре, так как система моновариантна (С=1).

Правило фаз используется для контроля экспериментально построенных диаграмм состояния и построения кривых охлаждения (нагрева) сплава.

 

 

- 21 -

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Цель работы.

Разбор диаграммы состояния сплавов.

Контрольные вопросы

Цель выполнения работы?

Что характеризует диаграмма состояния сплавов?

Как строится диаграмма состояния сплавов?

В чем практическая ценность изучения диаграмм состояния сплавов?

Что характеризуют критические точки и линии?

Что такое твердый раствор, механическая смесь и химическое соединение?

Как строятся кривые охлаждения?

Какие процессы происходят при эвтектическом превращении?

Какие превращения протекают на линии "Q S" (рис.2.1)?

 

По диаграмме состояния (рис.2.1) покажите, какие сплавы обладают хорошей жидкотекучестью, а какие пластичностью?

Что такое кристаллизация?

Что характеризует горизонтальная площадка на кривой охлаждения сплава (рис.2.1)?

 

ВАРИАНТЫ ЗАДАЧ 1-16

 

Подпись:

 

1

 

кристалликов Pb. Ниже 246°С никаких превращений в сплавах не происходит.

Микроструктура доэвтектических сплавов состоит их темных кристаллов свинца и мелкозернистой пестрой эвтектики.

В микроструктуре заэвтектических сплавов на фоне мелкозернистой эвтектики видны светлые резко очерченные кристаллы сурьмы. При микроисследовании сплавов, прилегающих к чистым компонентам, следует учитывать явление коалесценции, т.е. присоединение РЬ или Sb из эвтектики к избыточным кристаллам РЬ или Sb.

При анализе этой диаграммы следует, как и в предыдущих диаграммах, использовать правило фаз и правило отрезков. Такой анализ предлагается провести самостоятельно при выполнении диаграмм. Здесь ограничимся лишь примером. В заэвтектическом сплаве, содержащем 50\% Sb и 50\% РЬ при 20°С,весовая доля эвтектики составляет

q3= 100-50 = 50 =0.575. 100-13 87

а доля зерен Sb составляет

qSb= 50-13 = 37 =0.425. 100-13 87