"Диаграммы состояния с ограниченной растворимостью, в которых происходят эвтектические, перитектические, эвтектоидные, перитектоидные превращения"

Алчевск 2009

1. Диаграмма состояния с ограниченной растворимостью при повышениях и понижениях температурах, с полиморфным превращением у одного из компонентов, с перитектическим, эвтектическим и эвтектоидным превращениями

Рисунок 1. Диаграмма состояния

ТАSРТВ - линия ликвидус.

ТАЕSFDKTB - линия солидус.

Линия РDК - перитектического равновесия: Жр + гк - Аn ВmD..

Линия ESF - линия эвтектического равновесия: ЖS - вE + Аn ВmF.

Линия HRC - линия эвтектоидного равновесия: вR - бH + Аn ВmC.

Линия ER - линия ограниченной растворимости компонента В в -фазе (или компонента А).

Линия HN - линия ограниченной растворимости компонента B в - фазе (или компоненте А).

Линия ДС (DFCCґ) - нестойкое химическое соединение АnВm.

Линия KW - линия ограниченной растворимости компонента А в - фазе (или компоненте В).

Сплавы с концентрацией компонентов между точками HR (или HґRґ) - доэвтектоидные.

Сплав, проходящий через точку R (Rґ) - эвтектоидный.

Сплавы RґEґ - заэвтектоидные.

Сплавы EґSґ - доэвтектические.

Сплав, проходящий через точку S - эвтектический.

Сплавы SґСґ - заэвтектические.

Сплав проходящий через точку D претерпевает чисто перитектическое превращение с образованием нестойкого химического соединения АnВm.

Рассмотрим некоторые сплавы:

Сплав 1

Жр + гк - АnВm (100%) - перитектическое соединение.

Сплав 2

Жр + гк - АnВm + гизб.

Сплав 3

Жр + гк - АnВm + Жизб.

На участке 2 - 3 - из Жизб при охлаждении выделяется АnВm. При t3 оставшаяся жидкость, имеющая состав точки S превращается в эвтектику: АnВm + Жост - АnВm + (в + Аn Вm)

При температуре t4 в-фаза, входящая в эвтектику, превращается в эвтектоид в - б + АnВm

Окончательная структура сплава: АnВm + эвт-ка [эвт-д (б + Аn Вm) + Аn Вm].

Сплав IV

Состав Ж-фазы уменьшается по линии ликвидус от т. 1 до т. S.

Состав твердой фазы АnВm по линии ликвидус DF (стрелочки).

В интервале температур 1 - 2 сплав состоит из: Ж + АnВm.

При температуре ниже t2 происходит эвтектическое превращение: Аn Вm + Ж - Аn Вm + (в + Аn Вm)

В интервале температур 2 - 3 из в-фазы выделяются избыточные кристаллы АnВm, связанно это с уменьшением растворимости В в в-фазе (линия ER): в - Аn Вm.

При температуре несколько ниже т. 3 - происходит эвтектоидное превращение, в-фаза распадается на две новые: - б + Аn Вm

В интервале температур 3 - 4, в соответствии с линией HN (ограничивает растворимость компонента В в А (б-фазе)) из б-фазы выделяются избыточные кристаллы хим. соединения: б - АnВm.

Сплав 5

При t1 имеется равновесный набор фазовых и концентрационных флуктуаций.

При t2 размер и количество флуктуаций увеличивается по отношению к в-фазе.

Ниже t2 начинается процесс кристаллизации.

При t3: т. f - описывает состав в-твердого раствора.

Точка q - описывает состав жидкой фазы.

Количественное соотношение фаз: конода fq.

Жидкая фаза меняет состав по линии ликвидус - qS, а в-фаза по линии солидус - fE.

Температура t4 соответствует эвтектическому равновесию жидкости состава - S, и в-фазы точки - Е.

Количественное соотношение фаз выше t4: конода ES

Ниже точки 4 жидкая фаза претерпевает эвтектическое превращение с образованием эвтектики: ЖS - б + Аn Вm, таким образом, ЖS = э (в + Аn Вm) = 33% (см. выше); в-фаза до и после превращения = 67%.

При охлаждении до точки 5 из в-фазы выделяются соединения АnВm (связанно с ограничением растворимости компонента В в в-фазе по линии ER) (выделяющиеся кристаллы называют вторичными).

Структура сплава в интервале 4 - 5: в + эвт-ка (в + АnВm) + АnВmII.

При температуре несколько ниже t5 происходит эвтектоидное превращение, в-фаза распадается с образованием двух фаз: в - б + Аn Вm

Для расчета структуры после превращения за коноду принимаем RC - 100%.

Эта структура будет присутствовать до комнатной температуры (эвтектоид (б + АnВm) + эвтектика (эвтектоид(б + АnВm) + АnВm) + АnВmII).

Количество фаз при tкомн: NCґ - конода б =?%, Аn Вm =?%.

Кратко рассмотрим ряд диаграмм

Рисунок 2. Диаграмма состояния

Линия KSN - линия эвтектоидного превращения (I-го):

гS - дк + еN

I эвтектоид

Линия PCD - линия эвтектоидного превращения (II-го):

гС - еР + в.D

II эвтектоид

Фаза е - стойкое химическое соединение с переменным составом (АnВm).

Линия HIR - линия перитектоидного превращения:

дH + еR - бJ

Рассмотрим кристаллизацию и ход превращения сплавов.

Сплав 1

Выше т. 1 сплав находится в жидком состоянии.

Интервал 1 - 2 - происходит выделение кристаллов г-фазы.

Интервал 2 - 3 - существует г-фаза.

Интервал 3 - 4 - происходит выделение нестойкого химического соединения е (Аn Вm).

В т. 4 происходят эвтектоидное превращение:

е + г - е + (д + е)

эвтектоид

В т. 5 происходит перитектоидное превращение:

д + е - б + еост.

Сплав II и III - рассмотреть студентам.

Рисунок 3. Диаграмма состояния

Линия солидус - ТА12456ТВ.

Линия 123 - претектическое равновесие:

- перетектическая реакция Ж + б - АnВm

Линия 456 - эвтектическое равновесие:

- эвтектическая реакция Ж - АnВm + В

Сплавы:

45 - доэвтектические;

5 - эвтектический;

56 - заэвтектические.

Линия 789 - эвтектоидное равновесие (7 8 9).

Сплав 1 - эвтектоидная реакция.

Сплав 3

В т. а - эвтектическое превращение.

В т. б - эвтектоидное превращение.

Для расчета структурных составляющих в интервале температур а - б, примем за коноду отрезок 5 - 6 (100%):

Рисунок 4. Диаграмма состояния

Линия солидус - ТА5623ТВ.

Линия 123 - перитектическое равновесие:

Линия 456 - перитектическое равновесие:

Линия 789 - эвтектоидное равновесие:

Сплав 1

Ниже т. а - начало кристаллизации, из Ж выделяются кристаллы д-фазы.

При т. б - претектическое превращение:

Ж4 + д6 -б5 + д6(ост)изб.

При т. в-эвтектоидное равновесие:

б7 + д8(ост)изб - б7 + в9 + б7

эвтектоид

Структура после полного охлаждения:

б + эвтектоид (б + в).

Литература

1. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М., 1972, 1980

2. Гуляев А.П. Металловедение. М., 1986

3. Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов. М., 1983

4. Антикайн П.А. Металловедение. М., 1972