Строение сплавов, диаграммы состояний��

ЛЕКЦИЯ №3

G_Ж, G_Т – энергия Гиббсона для жидкого и твердого металла;��ΔТ = Т_Н-Т_К,��где Т_К – температура переохлаждения, Т_Н – равновесная температура, при которой могут существовать обе фазы – жидкая и твердая.��Рост зародышей происходит в результате перехода атомов из переохлажденной жидкости к кристаллам.�

Диаграммы состояния

• Диаграмма состояния - графическое изображение фазового состояния сплавов в зависимости от концентрации компонентов и температуры. Это понятие охватывает и равновесные и неравновесные состояния, например, переохлажденные или перегретые. С понятием "диаграмма состояния" не следует отождествлять понятие "диаграмма равновесия фаз", которое отражает равновесное состояние системы, т.е. состояние, когда в системе все превращения полностью завершились. Диаграммами равновесия фаз являются теоретически выведенные диаграммы состояния, т.к. в экспериментальных исследованиях, как правило, не достигается состояния равновесия и изучаются превращения с различным приближением к этому состоянию.
• Тем не менее, диаграммы, построенные по экспериментальным данным в условиях медленного изменения температуры, хорошо согласуются с теоретически построенными диаграммами состояния.

​

• Правило фаз Гиббса - закон термодинамики, который для любой термодинамически равновесной системы устанавливает количественную зависимость между вариантностью, т.е. числом термодинамических степеней свободы системы C, числом компонентов, образующих систему, - K и числом находящихся в равновесии фаз Ф:
• C = K + 2 - Ф .
• В этом уравнении 2 - число внешних параметров, влияющих на состояние сплава, - температура и давление. Эти два параметра имеют главнейшее значение из внешних факторов. Число степеней свободы, или вариантность системы, указывает число независимых переменных, при изменении которых число фаз, находящихся в равновесии, не изменяется.

Фазовый и структурный анализ.

• Фазовый анализ – описание фаз и указание их на ДС.
• Задачи ФА:
• 1. Для любой точки ДС определить химический состав и количество каждой фазы.
• Хим. Состав определяется по правилу концентраций с помощью КОНОД – горизонталь, проведенная через ближайшие границы фазовых областей. Точки пересечения – хим. Состав равновесных фаз.
• Кол-во фаз определяется по правилу обратных отрезков.

• Для любого сплава определить его конечную структуру, т.е. структуру в затвердевшем
• состоянии.
• Построение кривых охлаждения.
• Анализ протекающих в сплаве превращений.

​

С= к-f+1= 2-2+1=1

• Совокупность критических точек начала и конца превращения образуют границу фазовой области.

​

• ДС – представляет расположение всех границ фазовых областей в зависимости от химического состава сплава и его температуры.

​

• Линия начала кристаллизации – ликвидус
• Линия конца кристаллизации - солидус