Диаграмма состояния с полиморфными, эвтетктоидными, перитектоидными превращениями. Правило Курнакова - контрольная работа

Рисунок 1. Свойства сплавов и их диаграммы состояния

При образовании непрерывного ряда твердых растворов свойства (твердость, электропроводность и др.) изменяются по криволинейной зависимости (рис. 1, б).

Твердость компонентов А и В ниже, чем твердость сплавов.

При образовании смесей (рис. 1, а) свойства сплава изменяются по линейному закону (аддитивно).

Значение свойств сплавов находятся в интервале между свойствами чистых компонентов.

При увеличении V_охл происходит измельчение структуры, в связи с этим свойства против эвтектики оказываются более высокими (пунктирная линия).

ESK – линия эвтектического превращения.

Т_А – температура плавления компонента А.

Т_А SТ_В – линия ликвидус.

В сплавах с ограниченной растворимостью (рис. 1, в; диаграммы с эвтектическим или перитектическим превращениями) свойства при концентрациях, отвечающих однофазовому твердому раствору изменяются по криволинейной зависимости, а в двухфазовой области – по прямой. Крайние точки на прямой являются свойствами предельно насыщенных твердых растворов.

Линия EN – линия ограниченной растворимости В в А .

При образовании химического соединения (рис. 1, г) на кривой концентрация – свойства, будет иметься максимум (или минимум) – а на прямой перелом.

Зная характер взаимодействия между двумя металлами и тип диаграммы состав – свойства, можно легче и быстрее определить состав сплава, обеспечивающий наилучшие свойства.

2. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых имеют полиморфные превращения

Полиморфизм – это свойство металлов в зависимости от температуры и давления существовать в состояниях с различными кристаллическими решетками.

Рисунок 2. Диаграмма состояния с полиморфным превращением у одного из компонентов: Т_пА – температура полиморфного превращения компонента А (Fe, Sn, Co, Mk, Ti, Zr и др.), Т_А а Т_В – линия ликвидус, Т_А б Т_В – линия солидус, Т_пА -С₂ – линия начала полиморфного превращения, Т_пА -С₁ – линия окончания полиморфного превращения.

После затвердевания все сплавы состоят из γ -твердого раствора (твердый раствор В в А _γ ). С понижением температуры ниже Т_пА -С₂ : А _γ превращается в А _α (модификации). В области С₁ -С₂ в равновесии находится две фазы α+γ, где α – твердый раствор В в А _α .

Сплав 1

Процесс кристаллизации кратко.

Сплав 2

Полная кристаллизация ниже t_2.

В точке t₃ начинается полиморфное превращение γ↔α, а в точке t₄ заканчивается.

Состав α-твердого раствора изменяется по линии Т_пА -С₁ .

После охлаждения структура – α.

Сплав 3

Начало кристаллизации аналогично сплаву I и II. В точке t₃ начало полиморфного превращения γ↔α, которое до конца не происходит.

Находим количество фаз при комнатной температуре:

,

.

Рисунок 3. Диаграмма состояния с полиморфным превращением у двух компонентов: Т_А а Т_В – линия ликвидус, Т_А б Т_В – линия солидус, Т_пА с Т_пВ – линия начала полиморфного превращения γ↔α, Т_пА d Т_пВ – линия оканчания полиморфного превращения γ↔α

Все превращения образуют неограниченные твердые растворы (сначала γ, а затем при полиморфном превращении γ↔α).

Рисунок 4. Диаграмма состояния с полиморфным превращением у одного из компонентов и с эвтектическим превращением: Т_А СТ_В – линия ликвидус, Т_А ECPТ_В – линия солидус, ECP – линия эвтектического равновесия: , Т_пА – температура полиморфного превращения компонента А: А_1α ↔А_2δ

Рисунок 5. Диаграмма состояния с полиморфным превращением двух компонентов и с эвтектическим превращением: Т_А СТ_В – линия ликвидус, Т_А ECFТ_В – линия солидус, Т_пА – температура полиморфного превращения компонента А: А_1α ↔А_2δ

Если до и после превращения количества жидкости практически равны-то это полиморфное превращение.

ЕСF – эвтектическое равновесие:

Т_пВ – линия полиморфного превращения: В_1β ↔В_2γ .

Рисунок 6. Диаграмма состояния с полиморфным превращением у одного из компонентов и с перитектическим превращением: Т_А FТ_В – линия ликвидус, Т_А PSТ_В – линия солидус, PSF – линия перитектического равновесия: , Т_пА – температура полиморфного превращения: А₁ ↔ А₂ , линия T_пА PSF – начало полиморфного превращения, линия окончания полиморфного превращения Т_пА -S: α₁ ↔α₂ .

Сплав 1 – рассмотреть кратко.

Сплав 2

Ниже t₁ происходит выделение кристаллов α₁ .

При t₂ перитектическое превращение: (полиморфное превращение).

Сплав 3

При t₂ – перитектическое превращение: .

Ниже t₃ структура α₂ заканчивается полиморфное превращение.

Сплав 4 – аналогично.

Рисунок 7. Диаграмма состояния с полиморфным превращением двух компонентов и с эвтектоидным превращением: Т_пА и Т_пВ – начало полиморфных превращений А и В , ECF – линия эвтектоидного равновесия, эвтектоидное превращение заключается в том, что из одной твердой фазы образуется две твердые фазы: , Т_пА E – конец полиморфного превращения компонента А , Т_пВ F – конец полиморфного превращения компонента В , EN – линия ограниченной растворимости компонента В в А .

Сплавы:

Е'С – доэвтектоидные: α+эвт-д (α+β).

С – эвтектоидный: э (α+β).

CF' – заэвтектоидные: β+э (α+β).

Фазы: α+β.

Разновидность эвтектоидного превращения:

Рисунок 9. Диаграмма состояния с полиморфным превращением у 2-х компонентов и с перитектоидным превращением

Линия ликвидус и солидус (указать).

Т_пА РТ_пВ – начало полиморфного превращения γ↔α; γ↔β.

Т_пА – начало полиморфного превращения компонента А .

Т_пВ – начало полиморфного превращения компонента В .

FT_пВ – конец полиморфного превращения компонента В : γ↔β.

Т_пА D – конец полиморфного превращения: γ↔α (А ).

PDF – линия перитектоидного равновесия: γ_Р + β_F ↔ α_D .

Сплав 1

Интервал 1–2 – полная кристаллизация: Ж↔γ.

Ниже t₃ из γ твердого раствора выделяется кристаллы β-фазы.

Ниже t₄ за счет взаимодействия двух старых твердых фаз (перитектоидне превращение) образуется новая кристаллическая фаза: γ_Р +β_F ↔α_D .

Сплав 2

При t₄ : γ_Р + β_F ↔ α_D + β_{F (изб) ост.}

Рисунок 10. Микроструктура сплава

Сплав 3

При t₄ : γ_Р + β_F ↔ α_D + γ_{Р (изб) ост.}

При понижении температуры γ_ост без превращений переходит в α-фазу.

Разновидность перитектоидного превращения: α + β ↔ A_n B_{m .}

Рисунок 11.

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