"Диаграммы состояния с ограниченной растворимостью, в которых происходят эвтектические, перитектические, эвтектоидные, перитектоидные превращения"
Диаграмма состояния с ограниченной растворимостью при повышениях и понижениях температурах, с полиморфным превращением у одного из компонентов, с перитектическим, эвтектическим и эвтектоидным превращениями
ТАSРТВ – линия ликвидус.
ТАЕSFDKTB – линия солидус.
Линия РDК – перитектического равновесия: Жр + ?к ? Аn ВmD..
Линия ESF – линия эвтектического равновесия: ЖS ? ?E + Аn ВmF.
Линия HRC – линия эвтектоидного равновесия: ?R ? ?H + 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 (DFCC?) – нестойкое химическое соединение АnВm.
Линия KW – линия ограниченной растворимости компонента А в – фазе (или компоненте В).
Сплавы с концентрацией компонентов между точками HR (или H?R?) – доэвтектоидные.
Сплав, проходящий через точку R (R?) – эвтектоидный.
Сплавы R?E? – заэвтектоидные.
Сплавы E?S? – доэвтектические.
Сплав, проходящий через точку S – эвтектический.
Сплавы S?С? – заэвтектические.
Сплав проходящий через точку D претерпевает чисто перитектическое превращение с образованием нестойкого химического соединения АnВm.
Рассмотрим некоторые сплавы:
Сплав 1
Жр + ?к ? АnВm (100%) – перитектическое соединение.
Сплав 2
Жр + ?к ? АnВm + ?изб.
Сплав 3
Жр + ?к ? 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 + (? + Аn Вm)
При температуре t4 ?-фаза, входящая в эвтектику, превращается в эвтектоид ? ? ? + АnВm
Окончательная структура сплава: АnВm + эвт-ка [эвт-д (? + 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 + (? + Аn Вm)
В интервале температур 2 – 3 из ?-фазы выделяются избыточные кристаллы АnВm, связанно это с уменьшением растворимости В в ?-фазе (линия ER): ? ? Аn Вm.
При температуре несколько ниже т. 3 – происходит эвтектоидное превращение, ?-фаза распадается на две новые: ? ? + Аn Вm
В интервале температур 3 – 4, в соответствии с линией HN (ограничивает растворимость компонента В в А (?-фазе)) из ?-фазы выделяются избыточные кристаллы хим. соединения: ? ? АnВm.
Сплав 5
При t1 имеется равновесный набор фазовых и концентрационных флуктуаций.
При t2 размер и количество флуктуаций увеличивается по отношению к ?-фазе.
Ниже t2 начинается процесс кристаллизации.
При t3: т. f – описывает состав ?-твердого раствора.
Точка q – описывает состав жидкой фазы.
Количественное соотношение фаз: конода fq.
Жидкая фаза меняет состав по линии ликвидус – qS, а ?-фаза по линии солидус – fE.
Температура t4 соответствует эвтектическому равновесию жидкости состава – S, и ?-фазы точки – Е.
Количественное соотношение фаз выше t4: конода ES
Ниже точки 4 жидкая фаза претерпевает эвтектическое превращение с образованием эвтектики: ЖS ? ? + Аn Вm, таким образом, ЖS = э (? + Аn Вm) = 33% (см. выше); ?-фаза до и после превращения = 67%.
При охлаждении до точки 5 из ?-фазы выделяются соединения АnВm (связанно с ограничением растворимости компонента В в ?-фазе по линии ER) (выделяющиеся кристаллы называют вторичными).
Структура сплава в интервале 4 – 5: ? + эвт-ка (? + АnВm) + АnВmII.
При температуре несколько ниже t5 происходит эвтектоидное превращение, ?-фаза распадается с образованием двух фаз: ? ? ? + Аn Вm
Для расчета структуры после превращения за коноду принимаем RC – 100%.
Эта структура будет присутствовать до комнатной температуры (эвтектоид (? + АnВm) + эвтектика (эвтектоид(? + АnВm) + АnВm) + АnВmII).
Количество фаз при tкомн: NC? – конода ? =?%, Аn Вm =?%.
Кратко рассмотрим ряд диаграмм
Рисунок 2. Диаграмма состояния
Линия KSN – линия эвтектоидного превращения (I-го):
?S ? ?к + ?N
I эвтектоид
Линия PCD – линия эвтектоидного превращения (II-го):
?С ? ?Р + ?.D
II эвтектоид
Фаза ? – стойкое химическое соединение с переменным составом (АnВm).
Линия HIR – линия перитектоидного превращения:
?H + ?R ? ?J
Рассмотрим кристаллизацию и ход превращения сплавов.
Сплав 1
Выше т. 1 сплав находится в жидком состоянии.
Интервал 1 – 2 – происходит выделение кристаллов ?-фазы.
Интервал 2 – 3 – существует ?-фаза.
Интервал 3 – 4 – происходит выделение нестойкого химического соединения ? (Аn Вm).
В т. 4 происходят эвтектоидное превращение:
? + ? ? ? + (? + ?)
эвтектоид
В т. 5 происходит перитектоидное превращение:
? + ? ? ? + ?ост.
Сплав II и III – рассмотреть студентам.
Рисунок 3. Диаграмма состояния
Линия солидус – ТА12456ТВ.
Линия 123 – претектическое равновесие:
– перетектическая реакция Ж + ? ? АnВm
Линия 456 – эвтектическое равновесие:
– эвтектическая реакция Ж ? АnВm + В
Сплавы:
45 – доэвтектические;
5 – эвтектический;
56 – заэвтектические.
Линия 789 – эвтектоидное равновесие (7 8 9).
АnВm ? ? + В
эвтектоид
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%):
Линия солидус – ТА5623ТВ.
Линия 123 – перитектическое равновесие:
.
Ж + ? ? ?
Линия 456 – перитектическое равновесие:
.
Ж + ? ? ?
Линия 789 – эвтектоидное равновесие:
? ? ? + ?
Сплав 1
Ниже т. а – начало кристаллизации, из Ж выделяются кристаллы ?-фазы.
При т. б – претектическое превращение:
Ж4 + ?6 ??5 + ?6(ост)изб.
При т. в-эвтектоидное равновесие:
?7 + ?8(ост)изб ? ?7 + ?9 + ?7
эвтектоид
Структура после полного охлаждения:
? + эвтектоид (? + ?).
Литература
Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М., 1972, 1980
Гуляев А.П. Металловедение. М., 1986
Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов. М., 1983
Антикайн П.А. Металловедение. М., 1972