Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
3. ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ, ОБРАЗУЮЩИХ НЕОГРАНИЧЕННЫЕ ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫДиаграмма состояния для случая полной взаимной растворимости компонентов А и В в жидком и твердом состояниях и изменение энергии Гиббса в зависимости от концентрации и температуры даны на рис. 35. При температуре выше линии В области ниже линии Между линиями ликвидус и солидус в равновесии находятся жидкая фаза и
Рис. 35. Диаграмма состояния системы, состоящей из двух компонентов, неограниченно растворяющихся в жидком и твердом состояниях (а), и энергия Гиббса к кривым изменения свободной энергии жидкого Построение диаграммы состояния методом термического анализа приведено на рис. 36. Температура охлаждаемого чистого компонента А равномерно понижается до При охлаждении сплава 1 температура понижается до Начиная от температуры
Рис. 36. Построение диаграммы состояния для случая неограниченной растворимости компонентов А и В в твердом и жидком состояниях: а — кривые охлаждения;
Рис. 37. Диаграмма состояния для случая неограниченной растворимости компонентов А и В в твердом и жидком состояниях понижающейся температуре, так как согласно правилу фаз в двухкомпонентной системе при наличии двух фаз (жидкой и кристаллов При достижении температуры Если найденные критические точки перенести на диаграмму, где по оси абсцисс нанесен состав сплава, а по оси ординат — температура, и одноименные критические точки (т. е. отражающие одинаковый физический процесс) соединить плавными кривыми, то получится диаграмма состояния системы сплавов А и В, образующих непрерывный ряд твердых растворов (рис. 36, б). Начало затвердевания сплавов происходит при температурах, соответствующих линии ликвидус Температура окончания кристаллизации соответствует линии солидус В интервале температур между линиями ликвидус и солидус сосуществуют две фазы — жидкий сплав и Каждой температуре между линиями ликвидус и солидус соответствуют определенные количество и концентрация фаз (рис. 37). Для определения состава фаз, находящихся в равновесии при любой температуре, лежащей между линиями ликвидус и солидус, нужно через данный температурный уровень Линии В процессе кристаллизации изменяется не только состав фаз, но и количественное соотношение между ними. Для определения количественного соотношения фаз, находящихся в равновесии при данной температуре, пользуются правилом отрезков (рычага). Согласно этому правилу, например, для определения массового или объемного количества твердой фазы необходимо вычислить отношение длины отрезка, примыкающего к составу жидкой фазы, к длине всей коноды; для определения количества жидкой фазы — отношение длины отрезка, примыкающего к составу твердой фазы, к длине коноды. Следовательно, количество твердой фазы а (в процентах) при температуре определяется отношением отрезка Выделяющиеся кристаллы твердого раствора имеют переменный состав, зависящий от температуры. Однако при медленном охлаждении процессы диффузии в жидкой и твердой фазах (объемная диффузия), а также процессы взаимной диффузии между ними (межфазная диффузия) успевают за процессом кристаллизации, поэтому состав кристаллов выравнивается. В этих условиях сплав после затвердевания будет состоять из однородных кристаллических зерен твердого раствора (см. рис. 31, а), а их состав будет соответствовать исходному составу сплава. Неравновесная кристаллизация. Процесс диффузии протекает медленно, поэтому в реальных условиях охлаждения состав в пределах каждого кристалла и разных кристаллов не успевает выравниваться и будет неодинаковым. Неоднородные по составу кристаллы твердого раствора можно характеризовать средней концентрацией, которая на рис. 37 лежит справа от линии солидус. Рассмотрим сплав, содержащий 50 % компонента В, начинающий затвердевать при температуре При температуре
Рис. 38. Микроструктура твердого раствора так как в сплаве останется жидкая фаза, количество которой определяется из соотношения 100. Сплав окончательно затвердевает тогда, когда средний состав Дендритная (внутрикристаллитная) ликвация. В результате неравновесной кристаллизации химический состав образующихся кристаллов а-твердого раствора по сечению оказывается переменным. В процессе кристаллизации обычно образуются кристаллы твердого раствора дендритного типа, поэтому оси первого порядка, возникающие в начальный момент кристаллизации, обогащены более тугоплавким компонентом В. Периферийные слои кристалла и межосные пространства, кристаллизующиеся в последнюю очередь, будут обогащены компонентом А, понижающим температуру плавления сплава, и их состав близок к концентрации, соответствующей исходной концентрации сплава. Такую неоднородность состава сплава внутри отдельных кристаллов называют внутрикристаллитной, или дендритной, ликвацией. Чем больше разность температур между солидусом и ликвидусом, тем больше дифференциация по составу между жидкой и твердойфазами и тем сильнее проявляется этот вид ликвации. Быстрое охлаждение способствует развитию дендритной ликвации. Вследствие разной травимости участков твердого раствора, имеющих неодинаковый состав, неоднородность внутри каждого кристалла может быть легко выявлена при микроанализе (рис. 38, а). Дендритная ликвация ухудшает технологические и механические свойства сплавов. Дендритная ликвация может быть ослаблена продолжительным нагревом затвердевшего сплава при температурах, обеспечивающих достаточную скорость диффузии (несколько ниже солидуса). После такого нагрева, называемого диффузионным отжигом, или гомогенизацией, дендритная структура литого сплава уже не выявляется и сплав состоит из однородных кристаллов твердого раствора (рис. 38, б).
|
1 |
Оглавление
|