Construcția de diagrame de fază

(Laborator Durata 4 ore;

de formare acasă # 9472; 4 h)

1 detalii aplicative și teoretice pe scurt
privind problemele studiate

aliaj de metal numita substanță obținută prin topirea a două sau mai multe materii prime, în mod avantajos din metal. În plus față de alierea metalelor sunt produse prin sinterizare, prin electroliză sau prin alte metode.

Rolul în aliaje de inginerie mult mai important decât metalele pure. Acest lucru se datorează faptului că aliaje au un set mai divers de proprietăți, care variază foarte mult în funcție de compoziția aliajului. Proprietățile mecanice ale multor aliaje, spre deosebire de metal pur poate fi variat considerabil de tratamente termice și alte.

Substanțele care se formează dintr-un aliaj numit componente din aliaj. Deoarece aliajul componentelor pot fi atât elemente pure și compus chimic stabil. Faza solidă principală poate forma în timpul aliajelor de cristalizare, soluții solide; produse chimice; alierea mecanică a componentelor amestecului.

Pentru a înțelege natura aliajelor și a proprietăților lor ar trebui să fie familiarizați cu diagrama de stare dintre cele mai simple aliaje - dublu. Aceste aliaje constau din două componente.

O diagramă de stare este o diagramă care reflectă modificarea compoziției structurii și fază a acestor componente din aliaj în funcție de conținutul lor (concentrație) și temperatura T (Figura 2).

Aliaje, cum ar fi metalele pure, construite din granule care pot fi observate la un microscop optic. În funcție de natura componentelor de aliere în aliajele pot fi observate în formă de boabe următoarelor faze:

- un amestec de granule de componente pure (în cazul în care acestea nu fie în conflict la orice interacțiune);

- soluții solide ale unei componente în cealaltă, atunci când rețeaua de cristal în boabele construite atomilor din cele două componente, una fiind solvent și celălalt - solubil;

- componente compuși chimici din aliaj unul față de celălalt, având zăbrele lor intrinsecă diferită de structurile cristaline ale componentelor inițiale.

La formarea soluțiilor solide de componente în funcție de natura lor, pot fi dizolvate într-un altul este limitat sau nelimitat. Prin solubilitate limitată în rețeaua unui component poate fi dizolvat doar o parte, de obicei, în funcție de temperatura, cantitatea de atomi alt component. Restul aliajului luat pentru un component cu un solvent sau în sine și formele devine cu zabrele granulatiei în care atomii alt component dizolvat condensat sau a doua componentă intră într-o reacție chimică. Luați în considerare exemplele de diagrame de stare și sunt prezentate în fazele lor și componentele structurale.

afirmă aliaje Diagrama - amestecuri mecanice - este prezentat în figura 2, precum și. Acesta este cazul în care componentele A și B sunt solubile reciproc în stare lichidă și în solidul nu se dizolvă și nu reacționează chimic.

În stare solidă (sub linia CDE) toate aliajele acestui sistem constau din granule de componente pure A + B. Proprietățile aliajelor în acest caz depinde de proprietățile componentelor și cantitățile relative ale acestora în fiecare aliaj, și variază liniar între componentele A și B.

Dacă solubilitate mutuală nelimitată a componentelor într-o stare solidă obținută prin diagrama de stare prezentată în figura 2b. În acest caz, o serie continuă de aliaje - soluții solide # 945; concentrație variabilă.

Este cunoscut faptul că atunci când este dizolvat în rețeaua cristalină a celuilalt component este denaturată atomi în acestea și având tensiuni interne, cu atât mai mare cât sunt mai mari străine ( „străine“) atomi zăbrele. Toate acestea împiedică mișcarea dislocațiilor în boabelor în timpul deformării plastice și îmbunătățește rezistența aliajului.

În legătură cu proprietățile aliajelor notate soluții solide nemarginite variază în legea curbiliniu.

Figura 2 prezintă o diagramă de stare reflectă comportamentul componentelor de aliere cu solubilitate limitată.

În acest caz, în stare solidă (sub linia ACDEB) există trei regiuni structural faze: zona delimitată (# 945, (stânga) și # 946; (Dreapta) și între soluțiile de suprafață amestecuri mecanice ale acestor soluții (# 945 + # 946; ).

In zonele ocupate de o singură soluție, proprietățile variază în legile curbilinii, iar în zona mixtă - de una liniară.

Procedura de construire a diagramelor de fază a analiza exemplul construirii diagramei de fază a sistemului Cu - Ni, componentele care sunt dizolvate unul în celălalt, fără a legat atât în ​​stări lichide și solide. Coordonata primului construct sistem (Figura 3.6). Pe axa y este marcat schimbarea temperaturii pe axa x - pentru a modifica compoziția aliajului. La stânga și la dreapta capetele axelor corespund componentelor Cu și Ni pur. Orice punct între Cu și Ni pe abscisă reflectă dintr-un (concentrație aliaj) compoziția aliajului.

Pentru a stabili temperatura de transformare de fază (punctele critice) ale aliajelor trebuie să fie:

- să pregătească o serie de aliaje, cum ar fi I. II. III. IV. V, compoziția care este marcată în figura 3b (în acest caz, I și V sunt componentele sistemului Cu și Ni);

- se topesc și aliajele lor dețin răcirea lentă, reducând dependența de temperatură fixarea timpului de răcire;

- construirea unei curbe de răcire fiecare aliaj sunt prezentate în figura 3, de asemenea.

Studierea fazei aliajelor de stat I. II. III. IV, V, la o temperatură deasupra punctelor I. I“, I //. I ///. 2 arată că, în aceste condiții, toate aliajele sunt într-o stare lichidă. La o temperatură de la punctul I (cupru), punctul 2 (nichel) și la temperaturi variind de puncte / „- 2“. 1 „“ - 2 „“ aliaje sunt stat în două faze - dețin fază lichidă (F) și cristalele care sunt desemnate pentru aliajele # 945;. La temperaturi sub punctele I. 2“, 2“, 2“, 2 aliaje sunt stare cristalină singură fază. Evident, temperatura punctele I. 2“. 2 ', 2 sfârșitul temperaturilor de cristalizare sunt aliajele acestor temperaturi ale sistemului începutul și sfârșitul transformărilor de fază au temperaturi critice .;

- urmată de transferul obținut de temperatura critică (punct) de pe aliajul ordonatei corespunzător (Figura 3b);

- conectarea puncte având aceeași entitate fizică, obținem diagrama de fază a cuprului de sistem - nichel. Curba II / I „I /// 2. ce caracterizează temperatura peste care aliajul este în stare lichidă se numește linia lichidus. Curba I 2«2»2«2»corespunde cu temperatura sub care aliajul este în stare solidă, se numește linie . solidus Figura 3b prezintă schema aliajelor barilor de cristal examinate I. II III IV, V (cercuri negre - atomi de cupru, alb - atomi de nichel) ...

Trebuie remarcat faptul că în construcția diagramelor de fază, cu excepția metodei termic este adesea necesar să se utilizeze metode de cercetare mai subtiri (microstructurale, cu raze X, chimice și colab.). Acest lucru este necesar în special pentru aliajele complexe, având diverse transformări de fază în stare solidă.