Теоретическая часть. Сплавы состоят из двух и более химических элементов

Сплавы состоят из двух и более химических элементов. Элементы, образующие сплав, называют компонентами. Свойства сплава зависят от многих факторов, но прежде всего они определяются составом фаз и их количественным соотношением. Эти сведения можно получить из анализа диаграмм состояния. Диаграммы состояния строят для условий равновесия. Равновесное состояние соответствует минимальному значению свободной энергии. Диаграммы состояния в удобной графической форме показывают фазовый состав сплава в зависимости от температуры и концентрации.

Рассмотрим процесс кристаллизации сплава, содержащего 50% компонента В (рисунок 2.1). Кристаллизация сплава начинается при температуре t₁, когда из жидкого сплава выделяются первые кристаллы твердого раствора α. Ниже температуры t₁ сплав является двухфазным (жидкость и α-кристаллы). Двухфазное состояние, характерное для процесса кристаллизации, существует в интервале температур (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Диаграмма состояния для случая неограниченной

взаимной растворимости компонентов

Для определения состава фаз, находящихся в равновесии при любой температуре, лежащей между линией ликвидус и солидус, например t ₂или t ₃, нужно через данный температурный уровень t ₂ или t ₃провести линию, параллельную оси концентраций до пересечения с линиями ликвидус и солидус. Тогда проекция точки пересечения этой линии с линией ликвидус (т и т ₁,) на ось концентраций укажет состав жидкой фазы, а точки пересечения с линией солидус (n и n ₁) – состав твердой фазы (α-раствора).

Если точка, которая показывает состав сплава при данной температуре, попадает в область однофазного состояния, то количество данной фазы (по массе) составляет 100%, а ее состав соответствует исходному составу сплава.

В процессе кристаллизации меняется 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, кдлине коноды. Правило отрезков применимо не только к кристаллизующимся сплавам, но и вообще ко всем двухфазным системам независимо от их агрегатного состояния.

Дата добавления: 2015-07-16