Варыгин Н.Н., Селянская Н.П., Соколов В.С., Адамова А.Ж., Трембовлер В.А. - Двойные диаграммы состояния первичной и вторичной кристаллизации, страница 3
Описание файла
Документ из архива "Варыгин Н.Н., Селянская Н.П., Соколов В.С., Адамова А.Ж., Трембовлер В.А. - Двойные диаграммы состояния первичной и вторичной кристаллизации", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "материаловедение" из 5 семестр, которые можно найти в файловом архиве МПУ. Не смотря на прямую связь этого архива с МПУ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "материаловедение" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Варыгин Н.Н., Селянская Н.П., Соколов В.С., Адамова А.Ж., Трембовлер В.А. - Двойные диаграммы состояния первичной и вторичной кристаллизации"
Текст 3 страницы из документа "Варыгин Н.Н., Селянская Н.П., Соколов В.С., Адамова А.Ж., Трембовлер В.А. - Двойные диаграммы состояния первичной и вторичной кристаллизации"
Существование одного металла (вещества) в нескольких кристаллических формах носит название полиморфизма или аллотропии. Перекристаллизация, связанная с изменением кристаллической решетки компонентов, сказывается на процессе кристаллизации и па виде диаграммы состояния. Вид диаграммы после полиморфного превращения зависит от изоморфности компонентов, различия атомных радиусов компонентов и близости друг к другу по строению валентной оболочки атомов. При этом возможно образование диаграммы состояния с неограниченной и ограниченной растворимостью, химических соединений и смесей (типа эвтектики и перитектики). На рис.8 изображены различные варианты диаграмм состояния I-УI, в которых при кристаллизации из жидкого состояния высокотемпера-
Рис.8. Диаграммы состояний с полиморфными превращениями
турные модификации компонентов близки по своим свойствам и дают неограниченную растворимость друг в друге с образованием твердого раствора α.
На диаграммах при температуре t1 происходят полиморфные превращения в компонентах А,С,Е,К,М,Р. Например, в диаграмме 8-1 компонент А до температуры t1 имеет кристаллическую решетку компонента AI. При температуре t1 происходит превращение решетки AI в A2. Цифры I и 2 при компонентах AI, CI, EI и так далее обозначают аллотропические модификации компонентов. Компоненты B,D,F,L,N изменяют кристаллическую решетку при температуре t2, компонент К при температурах t2 и t3.
В диаграмме 8-1 после полиморфного превращения компонентов AI и ВI свойства низкотемпературных модификаций компонентов А2 и В2 также близки и они дают неограниченную растворимость
β - твердый раствор с кристаллической решеткой, отличной от твердого раствора α, например, такую диаграмму состояния дают Ti – Zr.
В диаграмме 8-II после изменения кристаллических решеток у компонентов С и D они не растворяются друг в друге, твердый раствор α при температуре tЭ распался на смеси кристаллов компонентов С2 и D2. Превращение на линии α-е-с называется эвтектоидным . Эвтектоидная смесь более дисперсная (мелкая), чем эвтектическая, полученная в результате распада жидкости.
В диаграмме 8-III компоненты Е и F после полиморфного превращения при температурах t1 и t2 ограниченно растворяются друг в друге, образуя твердые растворы α и γ. В интервале концентраций α-С твердый раствор α распадается с образованием эвтектоидной смеси, состоящей из α и γ кристаллов. На этой не диаграмме по линии α-n с понижением температуры уменьшается растворимость компонента F в Е. Из твердого раствора α выведают вторичные кристаллы γII.
В диаграммах 8-1У и 8-У на линиях d-p-b происходят перитектоидные превращения соответственно с образованием твердого раствора β по реакции и неустойчивого химического соединения по реакции . В диаграмме 8-1У по линии b-n изменяется растворимость компонентов К в L с выделением из γ твердого раствора вторичных (мелких) кристаллов βII.
В диаграмме 8-7 раствор α распадается с образованием устойчивого химического соединения MкNs , а на линиях a-e-с и a1-e1-с1 происходят эвтектоидные превращения.
В диаграмме 8-УТ компонент Р претерпевает одно полиморфное превращение при температуре t1, а компонент R дважды при температурах t2 и t3. Компонент с решеткой P1 близок по строению и свойствам к компоненту с решеткой R1 и они неограниченно растворяются друг в друге, образуя твердый раствор α. Компоненты же с решетками Р2 и R2, дают ограниченные растворы β и γ.
Методические указания к выполнению задания по диаграммам состояния
Для выполнения задания по диаграммам состояния каждому студенту выдается диаграмма состояния, которая включает в себя многие из рассмотренных превращений первичной и вторичной кристаллизации сплавов. На диаграмме изображены графически процессы кристаллизации сплавов без указания фаз и структурных составляющих. Студент обязан осмыслить превращения, происходящие на линиях диаграммы, указать фазы и структуры, чтобы по заданному сплаву можно было построить кривую охлаждения и схему кристаллизации. Как показал опыт работы, целесообразно рассмотреть сложную диаграмму, состоящую из диаграмм состояния, разобранных ранее, а также наметить примерную очередность в выполнении задания.
Пример такой диаграммы изображен на рис.9.
1. Разбор диаграммы следует начать с характеристики компонентов, образующих систему. Компонент А плавится при температуре t1 , при температурах t2, t3 и t4 в нем происходят полиморфные превращения, образуя модификации A1, A2 и A3, имеющие различные кристаллические решетки.
Компонент В имеет температуру плавления t5, при температуре t6 он претерпевает полиморфное превращение с модификациями В1 и В2.
2. Далее следует определить фазы, которые образованы компонентами. Ими могут быть твердые растворы и химические соединения. Твердые растворы существуют в интервале концентраций и занимают на диаграмме ограниченную область. Твердый раствор и неустойчивое химическое соединение могут быть образованы по перитектической реакции. В разбираемой диаграмме компоненты А и В выше линии ликвидуса ( t1, d, e, t7, e1, t5) находятся в однофазном жидком состоянии (ж).
В твердом состоянии компонент В растворяется в А, образует твердые растворы α, β и γ. Компонент А растворяется в компоненте ВI, давая твердый раствор ζ.
В интервале концентраций f-y существует σ-фаза, представляющая собой твердый раствор на базе химического соединения АкBδ, температура плавления которого t7. При температуре t10 в интервале концентрации b-d и при температуре t11 в интервале концентраций b1-d1 происходят перитектические превращения с образованием твердого раствора δ и неустойчивого химического соединения по реакциям:
3. Далее, пользуясь конодой, нужно заполнить области, где сплавы находятся в двухфазном состоянии. Для этого, например, воспользуемся сплавом 1. При температуре t9 проведем коноду (горизонталь) до ближайших линий двухфазной области; получим точки к и m, которые по правилу коноды укажут на присутствие в этой области α-твердого раствора и жидкости. Обозначения двухфазных состояний на диаграмме заключены в прямоугольники. Диаграмма с указанием фаз является фазовой.
4. Структурная диаграмма отображает форму, размер и взаимное расположение фаз. Поэтому для заполнения структурной диаграммы следует учитывать переменную растворимость в твердом состоянии, эвтектические и эвтектоидные превращения. В данном случае переменная растворимость в твердом состоянии происходит по линиям b-n и c1-l2. По линии b-n понижается растворимость В в А и из твердого раствора α выделяются вторичные кристаллы δII. Сплавы концентрации n-b' состоят из двух структурных составляющих кристаллов α -твердого раствора и мелких кристаллов δII, которые располагаются внутри кристаллов α (или по их границам).
Сплавы концентрации b-р состоят из трех структурных составляющих крупных кристаллов α и δ и мелких кристаллов δII, которые выделяются из α в интервале температур t10 - t0.
Переменная растворимость осуществляется по линии с1 - l2 в интервале температур t13-t14. Понижение растворимости компонента А в твердом растворе ζ приводит к выделению мелких кристаллов δII из кристаллов ζ.
Эвтектические превращения происходят при температуре t12 на
линии α-l-c, при температуре t13 - нa линии α1-l1-c1. Сплавы концентрации l и l1 состоят из одной структурной составляющей соответственно из Э1 и Э2. В структуре доэвтектических сплавов будет две структурных составляющих: избыточные кристаллы и эвтектика; в сплавах концентрации α - е из δ1+Э1, а в сплавах концентрации α - е из σ1+Э2. Заэвтектические сплавы концентрации е - с имеют структуру . Заэвтектические сплавы концентрации е1 - с1 состоят из трех структурных составляющих . Мелкие кристаллы σII выделяются из кристаллов ζ в интервале температур t13 - t14. При температуре t14 на линии α2-l2-c2 происходит эвтектоидное превращение; кристаллы твердого раствора ζ концентрации l2 распадаются на мелкодисперсную смесь кристаллов σ и β2 (эвтектоид Э3). .
Эвтектика Э2 (σ + ζ) , имеющая в своем составе кристаллы ζ при t14 претерпит изменение и будет состоять из σ + Э3; она называется превращенной эвтектикой Э2пр. .
Из сказанного следует, что при температуре ниже t14 сплавы концентрации α1 - e1 состоят из σ1 + Э2пр; концентрации l1, из Э2пр; концентрации l1 – c1, из ; концентрации c1 – l2 из ; концентрации l2 из Э3 и концентрации l2 - с2 из В2+Э3.