Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


”чебные пособи€ 4 страница




“вердые растворы Ц однородные кристаллические вещества, состо€щие из двух или большего числа компонентов и сохран€ющие однородность при изменении соотношений между компонентами в определенном интервале концентраций. ¬ твердых растворах атомы одного или нескольких компонентов наход€тс€ в кристаллической решетке одного из компонентов, который называетс€ растворителем.

–азличают твердые растворы замещени€, внедрени€, вычитани€. ¬ твердых растворах замещени€, образованных двум€ или несколькими металлами (например, медью и никелем), атомы одного металла (Ni) размещаютс€ в узлах кристаллической решетки другого (Cu) вместо атомов —u. ¬ твердых растворах внедрени€ атомы неметалла (обычно) располагаютс€ в промежутках между атомами металла, которые наход€тс€ в узлах кристаллической решетке. “вердые растворы вычитани€ образуютс€ только на основе химических соединений. ѕри растворении компонента ј в химическом соединении ј и ¬, часть узлов решетки, принадлежащих компоненту ¬, делаетс€ вакантной (вычитаетс€ из решетки).

“вердые растворы обозначаютс€ греческими буквами: a, b, g, d и т.д.

¬ сплавах имеютс€ структурные составл€ющие: эвтектика и эвтектоид.

Ёвтектика Ц тонка€ смесь кристаллов различных компонентов или фаз, одновременно закристаллизовавшихс€ из жидкости определенного (эвтектического) состава при температуре ниже температуры плавлени€ отдельных компонентов.

Ёвтектоид Ц аналогична€ эвтектике структурна€ составл€юща€ металлических сплавов, но в отличие от нее образующа€с€ не из жидкой, а из твердой фазы.

 

 

2.2. ѕќ—“–ќ≈Ќ»≈ ƒ»ј√–јћћ —ќ—“ќяЌ»я

 

—ущность термического метода построени€ диаграммы состо€ни€ сводитс€ к определению критических температур при нагревании или охлаждении металлов и сплавов.  ритическими называютс€ температуры, при которых происход€т фазовые превращени€ в сплаве (начало и конец кристаллизации, полиморфные превращени€ и другие).

¬ процессе охлаждени€ сплава (рис.1.) вначале скорость охлаждени€ велика, затем она уменьшаетс€, т.к. происходит кристаллизаци€ одной из фаз, при которой выдел€етс€ некоторое количество тепла. ѕри кристаллизации

 

 

 

эвтектики происходит остановка охлаж≠дени€ (площадка на кривой охлаждени€), так как выдел€емое тепло, в св€зи с кристаллизацией двух и более фаз одновременно, полнос≠тью компенсирует теплоотвод.

ѕри охлаждении сплавов с различным содержанием компонентов получают р€д кривых, изображающих ход процесса охлаждени€ сплава.

ƒл€ двухкомпонентных систем при построении диаграмм по оси ординат откладываетс€ температура, по оси абсцисс - концентраци€ элементов в сплаве (рис.2).

ќбщее содержание компонентов в сплаве 100 %, и поэтому каж≠дой точке на диаграмме соответствует определенное содержание ком≠понентов.

 ритические температуры начала и конца кристаллизации, полу≠ченные при охлаждении сплавов, перенос€тс€ на координатные оси "температура-концентраци€". «атем плавными лини€ми соедин€ютс€ точки начала и конца кристаллизации сплавов. ѕри наличии эвтекти≠ки в сплаве точки конца кристаллизации сплавов располагаютс€ на одной пр€мой при температуре кристаллизации эвтектики (рис.2.4).

—плавы на, диаграмме состо€ни€, располагающиес€ до точки эв≠тектики (слева направо), называютс€ доэвтектическими, соответствующие точке эвтектики - эвтектическими, располагающиес€ за точ≠кой эвтектики - заэвтектическими. —труктура этих сплавов на приме≠ре системы Zn-Snпоказана на рис.2.3.

–ис. 2.3. —хематическое изображение структуры системы олово-цинк:

 

2.3. јЌјЋ»« ƒ»ј√–јћћ —ќ—“ќяЌ»я

ѕо диаграмме состо€ни€ можно определить критические точки сплава при нагревании и охлаждении и установить его структуру, выбрать сплав, обладающий наилучшими литейными свойствами, правильно назначить режим термической обработки.

ƒиаграмма состо€ни€ сплавов, компоненты которой неограниченно растворимы в жидком состо€нии, нерастворимы в твердом и при кристаллизации образуют эвтектику (рис. 4):

ј≈— - ликвидус, начало кристаллизации сплавов.

¬≈F - солидус, конец кристаллизации сплавов; на этой линии происходит одновременна€ эвтектическа€ кристаллизаци€ компонентов ј и ¬ при посто€нной температуре. Ћини€ называетс€ эвтектической.

ј≈ - начало кристаллизации компонента ј.

≈— - начало кристаллизации компонента ¬.

“очка ≈ называетс€ эвтектической, в ней происходит одновре-
менна€ кристаллизаци€ компонентов при самой низкой и посто€нной
температуре.

 

 ристаллизаци€ и структурообразование сплавов

—плав I - доэвтектический.  ритическа€ точка I - начало кристаллизации компонента ј, две фазы: жидкость и зародыши зерен компонента ј.

 ритическа€ точка 2- кристаллизаци€ эвтектики, т.е. из оставшейс€ к этой температуре жидкости одновременно кристаллизуютс€компоненты ј и ¬:

 

 

Ќа кривой охлаждени€ образуетс€ площадка 2-2. —труктура сплавапосле охлаждени€ состоит из зерен компонента ј и эвтектики.

ѕо мере охлаждени€ сплава между точками I и 2 жидкость мен€ет свою концентрацию по линии A≈. „тобы определить состав твердой и жидкой фаз при заданной температуре t1 сплава I (рис.4), необходи≠мо через точку t1 провести коноду, т.е. пр€мую линию, параллельную оси концентрации, до пересечени€ с лини€ми диаграммы и точки пересечени€ спроектировать на ось концентрации. “очка пересечени€ l c линией ликвидус покажет концентрацию компонентов ј и ¬ в жидкой фазе, точка S - в твердой (чистый компонент ј).

 

 

–ис. 2.4. ƒиаграмма состо€ни€ сплавов, компоненты которой неограниченно растворимы в жидком состо€нии, нерастворимы в твердом и при кристаллизации образуют смесь (эвтектику)

 

 

 

 

 

 

–ис. 2.6. ƒиаграмма состо€ни€ сплавов, компоненты которой неограниченно растворимы друг в друге в жидком и твердом состо€ни€х

 

 

–ис. 2.7. ƒиаграмма состо€ни€ сплавов, компоненты которой

неограниченно растворимы в жидком состо€нии, ограниченно в твердом и при кристаллизации образуют смесь (эвтектику)

 

—оотношение масс фаз при заданной температуре можно определить по правилу отрезков.

(1)   (2)   (3)

ѕравило отрезков. ћассы фаз относ€тс€ между собой как обрат≠на€ пропорци€ отрезков коноды. Ќапример, при температуре t1 сплав I имеет 2 фазы: жидкую и твердую с количеством масс Qж и Qтв, соотношение фаз определитс€ выражением (I), а количество жидкой и твердой фаз - соотношени€ми (2) и (3):

 

где - обща€ масса сплава.

—плав II - эвтектический.  ритическа€ точка ≈ - компоненты ј и ¬ кристаллизуютс€ одновременно при посто€нной температуре:

ѕрисутствуют 3 фазы: жидкость эвтектического состава, компо≠ненты ј и ¬. Ќа кривой охлаждени€ образуетс€ площадка 1-1.

—труктура сплава после охлаждени€ состоит из эвтектики (смеси кристаллов компонентов ј и ¬).

—плав III - заэвтектический.  ритическа€ точка - 1 начало крис≠таллизации компонента ¬. ‘азы две: жидкость, кристаллы компонента ¬. ѕо мере охлаждени€ сплава жидкость мен€ет концентрацию по линии ликвидус ≈—. Ќапример, при t2 состав жидкости определитс€ точ≠кой n, спроектированной на ось концентраций, а состав твердой фазы - проекцией точки m.

 ритическа€ точка 2 - кристаллизаци€ эвтектики, т.е. из остав≠шейс€ к этой температуре жидкости при посто€нной температуре кристаллизуютс€ оба компонента:

—труктура сплава после охлаждени€ состоит из зерен компонента ¬ и эвтектики.

ѕравило фаз √иббса устанавливает зависимость между числами фаз системы, ее компонентов и степеней свободы:

(4)

где - число степеней свободы, или вариантность системы;

  - число компонентов системы;

- число фаз, наход€щихс€ в равновесии в данной критической точке.

 

ѕод числом степеней свободы понимаетс€ число независимых па≠раметров системы, которые можно изменить, не измен€€ равновеси€, например, температуру без изменени€ числа фаз. “ак как степень свободы не может быть меньше нул€ и дробным числом, то

.

—ледовательно, в двойной системе в равновесии может находитьс€ не более трех фаз, в тройной - не более четырех и т.д.

Ќапример, определим число степеней свободы у сплава I в 1-й критической точке (рис.4):

т.е. с изменением температуры между точками 1-2 число фаз не изме≠н€етс€, а происходит переход одной фазы (жидкости) в другую (ком≠понент ј). ¬о второй точке

т.е. процесс кристаллизации эвтектики идет при посто€нной темпера≠туре, система нонвариантна. »зменение температуры ведет к измене≠нию количества фаз.

ƒиаграмма состо€ни€ сплавов, компоненты которой растворимы
в жидком состо€нии, нерастворимы в твердом и при кристаллизации
образуют устойчивое химическое соединение (рис.2.5)..

ƒиаграмма рассматриваетс€ как совокупность двух диаграмм состо€ни€, где в роли компонента выступает химическое соединение:

I часть диаграммы - компоненты ј и јт¬n;

II часть диаграммы - компоненты ¬ и јт¬n;

ќбе части диаграммы характеризуютс€ неограниченной раствори≠мостью в жидком состо€нии. ¬ твердом они нерастворимы, при кристал≠лизации образуетс€ эвтектическа€ смесь, состо€ща€ из кристаллов компонента и химического соединени€.

'ƒиаграмма состо€ний сплавов, компоненты которой неограничен-' но растворимы друг в друге в жидком и твердом состо€ни€х (рис.2.6):

јn¬ - ликвидус, начало кристаллизации твердого раствора;

јт¬ - солидус, конец кристаллизации твердого раствора.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-01-29; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 661 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

ѕобеда - это еще не все, все - это посто€нное желание побеждать. © ¬инс Ћомбарди
==> читать все изречени€...

431 - | 456 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.019 с.