Задание: нарисовать диаграмму I рода. Записать конспект (выделено жёлтым цветом). Прочитать со стр.3 (Диаграммы состояния: простой гид) для понимания темы.
Задание: прочитать, изучить, нарисовать диаграмму, записать краткий конспект выделенный жёлтым фоном.
Диаграмма состояния Iрода
При охлаждении в сплавах происходят изменения, образуются новые фазы (твердые, жидкие), структуры. Эти изменения можно проследить на основе анализа диаграмм состояния, которые строятся по кривым охлаждения, и нами не рассматриваются.
| ||
Диаграммой состояния называют графическое изображение, показывающее в состоянии равновесия фазовый состав и структуру сплава в зависимости от концентрации и температуры. Рассмотрим основные диаграммы состояния двойных сплавов.
Диаграммой состояния I рода (типа) характерна для сплавов, компоненты которых образуют механические смеси, при незначительной взаимной растворимости (рисунок 13). Слева направо по оси абсцисс откладывается процентная доля компонента В в сплаве. Процентная доля компонента А увеличивается в противоположном направлении оси абсцисс. Часто ее не показывают, а подразумевают. По оси ординат откладывают значения температуры.Компоненты А и В для этого типа диаграмм взаимно растворяются только в жидком состоянии, а в твердом состоянии не растворяются и не образуют химических соединений. Линия АCВ, выше которой сплавы находятся в жидком состоянии, называется линией ликвидус. Линия DCE, ниже которой сплавы находятся в твердом состоянии, называется линией солидус. Между линиями ликвидус и солидус сплавы переходят из жидкого состояния в твердое. Сплав двух компонентов, который плавится при минимальной температуре, называется эвтектикой, или э втектическим. (А вот более простым и доступным языком: при смешении двух и более компонентов, температура плавления (как раз и есть эвтектическая точка плавления) смеси будет ниже, чем температуры плавления составляющих смесь компонентов в отдельности. По диаграммам состояния (двухкомпонентные, трехкомпонентные) очень хорошо прослеживать изменение состава смеси в процентном отношении при нагревании и при охлаждении. Соответственно, подобные линии называются: солидус и ликвидус) Эвтектика представляет собой тонкую механическую смесь компонентов в составе А и В. Процентное соотношение компонентов в составе сплава можно определить, опустив перпендикуляр из точки С на ось абсцисс. При охлаждении эвтектических сплавов оба компонента одновременно из жидкого состояния кристаллизируются в твердое.
|
|
Левее от эвтектики сплавы называются доэвтектическим и, правее - заэвтектическими. У доэвтектических сплавов область AСD содержит жидкую фазу Ж и кристаллы компонента А. Заэвтектические сплавы в области СBE содержат жидкую фазу Ж и кристаллы компонента В. Ниже линии солидус в области DCBэ, доэвтектические сплавы в твердом состоянии содержат компонент А и эвтектику (А+В), заэвтектические в области CEэ, компонент В и эвтектику (А+В).
Диаграммы состояния: простой гид
Диаграммы состояния - одна из самых неприятных и сложно воспринимаемых тем, которые изучают инженеры материаловеды. Настигает эта великолепная вещь всех, кто изучает физическую химию.
|
|
Я решил, что информация по этому вопросу может оказаться полезной не только инженерам или материаловедам, но и всем читателям, которые так или иначе связаны с науками о материалах.
Поскольку тема довольно сложная и пишется далеко не с "чистого листа", я планирую сделать ряд материалов по этому вопросу. Начну с этой статьи, в которой отражу самые основные вопросы и знания про диаграммы состояний. Если статья будет востребована, то я продолжу и цикл статей и так постепенно опишу весь этот вопрос.
Ну а сегодня обсудим основы:)...Итак, пристегните ремни!
Что вообще такое диаграмма состояния? Тут нет ничего волшебного. Просто нужно один раз вникнуть в вопрос и привыкнуть к специфическому отображению информации.
Диаграмма состояния - это специфический график, на котором отображается процентное содержание компонентов, входящий в сплав, температуры системы, их состояния и критические характерные точки.
Проще всего разобраться в азах вопроса, рассматривая самую простую систему двойной системы с неограниченной растворимость компонентов друг в друге. Напомню, что двойная система - это самый обычный сплав из двух компонентов.
Примем условно, что в нашем случае на примере один компонент сплава - это А, второй компонент В.
Есть и более сложные диаграммы состояния. Например, диаграммы состояния для тройных (и более систем) или диаграммы типа железо-углерод. Диаграмму железо углерод любят все студенты инженеры:))...
Что мы видим перед собой? Координатную плоскость. Пространство двухмерное.
По оси икс отложены концентрации компонентов условного сплава А и В. Концентрации эти в процентах. Теперь самый главный вопрос. Где А, а где В:)? Это первый вопрос, на котором все сыпятся.
|
|
Тут используется хитрый индейский способ, когда на одной оси мы откладываем сразу два компонента. Оно и логично. Ведь система-то равновесная! Если Компонента А - 20%, то В - 80%. И наоборот.
По оси игрек у нас отложена температура системы.
Чтобы найти точку, соответствующую сплаву,в котором А 20%, а В 80%, нужно поставить точку на оси ИКС. Теперь поднимем эту точку до пересечения с перпендикуляром от оси игрек и увидим состояние сплава АВ при нужной температуре. Всё также, как на обычном графике.
Вот точка пересечения и даст нам состояние системы.
А что это за состояние такое?
Под состоянием понимается фазовый состав и физическое состояние системы.
Вот например в нашем случае мы попали в точку, где есть альфа - фаза и есть жидкость (или расплав). И наблюдаем мы эту картинку при 500 градусах. А что это такое за адовое состояние, когда есть и альфа фаза, и жидкость? Это можно представить, как расплавленную частично плитку шоколада. Вроде как и частично твёрдое ооталось, и жидкость уже есть.
Ещё на сегодня отметим, что есть у нас линии Ликвидус и Солидус. Ликувидус сверху, солидус снизу.
Ликвидус показывает линию полного плавления твёрдой фазы, т.е. вот были у нас какие-то кристаллики альфа в расплаве, а по этой линии они ВСЕ расплавились. Всё что выше неё в системе есть жидкость.
Солидус - тоже самое, но про затвердевание. Процесс обратный.
Как видите, тут у нас между солидусом и ликвидусом есть некоторое пространство альфа + жидкость. Но его могло бы и не быть.
Зоны с состояниями определяются экспериментально. Ну а диаграммы есть для каждого из сплавов. Даже для систем типа Торий-Радий:)...
Ну и подытожим наш вводный урок вот такой аналитикой. Практика так сказать.
Есть у нас сплав АВ (А - 20%, В -80%). Нашли его на диаграмме. Поднимаем перпендикуляр вверх. Видим, что сначала прямая у нас пересекла линию солидус при 300 градусах,а потом и ликвидус при 900 градусах. Чем нам это полезно?
Мы видя этот график, знаем, что наш сплав АВ при температуре до 300 градусов представляет собой твёрдый раствор, затем мы имеем зону от 300 до 900 градусов, где есть твердый раствор и появилась жидкость, ну а выше 900 градусов у нас жидкость (или расплав).
