Построение диаграмм состояния. Эвтектическая кристаллизация. Правила отрезков.

Диаграмма состояния представляет собой графическое изображение состояния сплава. Показывает устойчивые состояния, то есть с минимальной свободной энергией, представляет собой теоретический случай, а в практике используется для рассмотрения превращений при малых скоростях нагрева или охлаждения.

 

Экспериментальное построение диаграмм

Построение диаграмм состояния наиболее часто осуществляется при помощи термического анализа.

В результате получают серию кривых охлаждения, на которых при температурах фазовых превращений наблюдаются точки перегиба и температурные остановки.

Температуры, соответствующие фазовым превращениям, называют критическими точками.

Начинается охлаждение, и температуру отмечают через определенные промежутки времени. Имея достаточное количество сплавов, и определив в каждом сплаве температуру превращений, можно построить диаграмму состояний.

Для более точного построения диаграммы состояния в дополнении к термическому методу структуру сплавов разного состава и по разному обработанных термически, изучают с помощью микроскопа, рентгеновских лучей; измеряют разнообразнейшие физические свойства сплавов и т.д.

Диаграммы состояния позволяют определить какую структуру будут иметь медленно охлажденные сплавы, а также решить вопрос о том, можно ли добиться изменение микроструктуры в результате термической обработки сплавов (поскольку технологические и эксплуатационные свойства сплавов тесно связаны с их микроструктурой).

Вид диаграммы определяется характером взаимодействий, которые возникают между компонентами в жидком и твердом состояниях.

Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси
из чистых компонентов (I рода)

Оба компонента в жидком состоянии неограниченно растворимы, а в твердом состоянии нерастворимы и не образуют химических соединений.

Компоненты: вещества А и В (k=2).

Фазы: жидкость L, кристаллы А, кристаллы В (максимально f = 3).

Механическая смесь двух (или более) видов кристаллов, одновременно кристаллизовавшихся из жидкости называется эвтектикой (то есть легкоплавящаяся – греч.)

Структура состояния доэвтектического сплава: А + эвт (А + В), заэвтектического: В + эвт (А + В), эвтектического А+В.

 

Правило отрезков

Первое положение	Чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, характеризующую состояние сплава, проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими данную область; проекции точек пересечения на ось концентраций показывают составы фаз
Второе положение	Для того чтобы определить количественное соотношение фаз, через заданную точку проводят горизонтальную линию. Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.

Рассмотри сплав состава а при температуре t1

1. Концентрация компонента В в расплаве при указанной температуре определяется по точке в.

2. Количество жидкости:

Кол-во кристаллов В: