Диаграммы состояния (стр. 2 из 2)
2.3 Первое правило отрезков (правило концентраций)
Чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, характеризующую состояние сплава, проводят горизонтальную линию (коноду) до пересечения с линиями (ликвидус и солидус) ограничивающими данную область; проекции точек пересечения на ось концентраций показывают концентрацию компонентов в фазах (или составы фаз).
Таким образом, химический состав твердой фазы a (для температуры т.3) описывается точкой пересечения коноды с линией солидус, то есть в точке - а (82% В, остальное - 18% А).
Точка встречи коноды и линии ликвидус (т. б) описывает равновесное состояние жидкости, то есть её химический состав (Ж-фаза содержит: 43% В, остальное - 57% А).
При t4 - жидкость имеет состав точки - д, а a- твердый раствор имеет состав точки - г.
При температуре t5 процесс кристаллизации заканчивается.
Таким образом, делаем вывод: состав твердой фазы изменяется по линии солидус (от точки s до точки t5), а состав Ж фазы изменяется по линии ликвидус (от точки t2 до точки е).
В процессе кристаллизации изменяется не только состав фаз, но и количественное состояние между ними. Для определения количественных соотношений фаз, находящихся в равновесии при данной температуре пользуются вторым правилом отрезков (или рычага).
2.4 Второе правило отрезков (правило рычага)
Для того чтобы определить количественное соотношение фаз, через заданную точку проводят горизонтальную линию (коноду). Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.
Для температуры t3:
точка 3 определяет состояние сплава, точка б - состав Ж фазы; точка а - состав a - твердой фазы, отрезок ба - определяет всё количество сплава (конода, её длину принимают за 100% объёма сплава); отрезок 3а характеризует количество жидкой фазы; отрезок б3 определяет количество кристаллов (a - твердой фазы).
aа = 3б/ба*100%=30/100*100%=30%,
Жб=3а/ба*100%=70/100*100%=70%,
Жб=100-aа=100% -30%=70%.
При t4: aг =4д/дг*100% = 60/100*100% = 60%,
Жд=4г/дг*100% = 40/100*100% = 40%,
Жг=100/дг*100% = 100% -60% = 40%.
Отрезки, примыкающие к жидкой фазе, характеризуют количество твердой фазы. Отрезок коноды, примыкающий к твердой фазе, характеризует количество жидкой фазы.
Окончание затвердевания сплава соответствует температуре t5. Выделяющиеся кристаллы твердого раствора имеют переменный состав, зависящий от температуры (t2: as; t3: aа; t4: aг; t5: a5).
Однако при медленном охлаждении процессы диффузии в жидкой и твердой фазе (объемная диффузия), а также процессы взаимной диффузии между ними (межфазная диффузия) успевают за процессом кристаллизации, поэтому состав кристаллов выравнивается.
В этих условиях сплав после затвердевания будет состоять из однородных кристаллических зерен твердого раствора (рисунок 3), а их состав будет соответствовать исходному составу сплава (точка 6 (рис.2)).
Рисунок 3. Микроструктура сплава
В сплавах может наблюдаться дендритная ликвация: в кристаллах оси первого порядка будут обогащены тугоплавким компонентом (В), периферийные слои кристалла и межосные пространства, кристаллизующиеся в последнюю очередь, обогащены компонентом легкоплавким (А), понижающим температуру плавления сплава. Быстрое охлаждение способствует дендритной ликвации.
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.