ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Диаграммы плавкости двух- и трехкомпонентных систем из "Основы физической химии Издание 2" В действительности в процессе кристаллизации происходит переохлаждение металла, т. е. металл остается жидким при температурах, которые ниже температуры плавления Тц. При достижении фактической температуры кристаллизации 7 начинается процесс кристаллизации, и в результате выделения скрытой теплоты кристаллизации температура повышается, приближаясь к Тп. Разность температур Т —7 ц = А7 называется степенью переохлаждения. Она зависит от природы металла и скорости охлаждения. С увеличением скорости охлаждения степень переохлаждения возрастает. [c.134] Считали, что металлы и их сплавы склонны к переохлаждению в пезначительной степени. Однако тщательные исследования показали, что при определенных условиях металлы и их сплавы могут быть значительно переохлаждены. [c.135] Рассмотрим наиболее типичные диаграммы состояния (плавкости). Простейшая диаграмма состояния двух компонентов А и В, которые неограниченно растворимы в жидком состоянии и не растворимы в твердом, показана на рис. 32. Все линии, как этой, так и других диаграмм состояния, представляют собой геометрическое место критических точек, получаемых на основе термических кривых охлаждения чистых компонентов, а также сплавов различного состава. [c.135] Кривая tiEt2, отвечающая температурам начала кристаллизации сплавов, называется линией ликвидуса (т. е. жидкости), или ликвидусом. Линия MEN, отвечающая температурам конца кристаллизации растворов различного состава, называется линией солидуса (т. е. твердого тела), или солидусом, ti и /г — соответственно температуры плавления чистых компонентов А и В. [c.135] Кристаллизация сплава / протекает следующим образом. Когда температура будет несколько ниже температуры точки 1, из жидкой фазы начнут выпадать кристаллы чистого компонента А, в результате чего жидкая фаза будет обедняться компонентом (концентрация компонента В будет увеличиваться). Изменение состава жидкой фазы характеризуется кривой 1—В. При температуре точки 2 состав жидкой фазы можно представить точкой п, а при температуре точки 3 — точкой Е. Концентрации сплава состава точки Е называется эвтектической, из него кристаллизуется эвтектика . Последняя представляет собой механическую смесь мелких кристаллов компонентов А и В, одновременно выделяющихся из жидкой фазы. [c.135] После окончательного затвердевания микроструктура сплава / будет состоять из первичных кристаллов компонента А и более мелких кристаллов компонентов А и В, входящих в состав эвтектики. [c.136] После охлаждения сплава от температуры точки 3 до температуры точки 4 и далее (до комнатной) в нем никаких превращений не будет и микроструктура будет состоять из кристаллов компонента А и кристаллов эвтектики. [c.136] Сплав II является эвтектическим, и в нем не будет происходить никаких превращений вплоть до температуры точки Е, когда начнется образование эвтектики. Жидкая фаза эвтектического состава будет пересыщена одновременно обоими компонентами, поэтому из жидкости будут одновременно выпадать кристаллы этих компонентов. [c.136] В сплаве III кристаллизация начнется при температуре несколько ниже температуры точки 5. При этом из жидкой фазы будут выделяться первичные кристаллы компонента В, в результате чего концентрация этого компонента в сплаве будет уменьшаться. [c.136] Когда температура будет равна температуре точки 7, жидкая фаза достигнет эвтектической концентрации и после некоторого переохлаждения начнется кристаллизация эвтектики. Дальнейшее понижение температуры сплава станет возможным, когда полностью исчезнет жидкая фаза. После полного затвердевания микроструктура сплава III будет состоять из первичных кристаллов компонента В и эвтектики. [c.137] Рассмотрим кристаллизацию сплавов I и //. Как только температура сплава / будет несколько ниже температуры точки I, из жидкой фазы начнут выпадать первичные кристаллы химического соединения АтВп. Так как в химическом соединении АтВп процентное содержание компонента В выше, чем в сплаве I, то содержание компонента В в растворе будет постепенно уменьшаться. [c.138] При температуре точки 3 жидкая фаза будет иметь эвтектическую концентрацию. Эвтектика в этом случае состоит из кристаллов химического соединения АтВп и компонента А. [c.138] В зависимости от способности химического соединения АтВп к диссоциации форма максимума на диаграмме состояния, соответствующего температуре его плавления, может быть пологой или острой (рис. 34). Экспериментально установлено, что при значительной способности соединения к диссоциации при температуре, близкой к точке плавления, максимум будет пологим (рис. 34, точка о), при малой способности к диссоциа- ц ции — острым (рис. 34, точка о). [c.139] На рис. 35 показана диаграмма состояния системы с образующимся неустойчивым химическим соединением А-тВп состава точки С. Диаграмма такого типа называется также диаграммой со скрытым максимумом (показана пунктиром). [c.139] Химическое соединение АтВп устойчиво только до температуры з. При указанной температуре (или несколько большей) оно распадается. При этом образуются две фазы раствор состава точки О и кристаллы компонента В. Такое плавление называется инконгруент-ным, т. е. плавлением, при котором составы исходной твердой фазы и получаемой жидкой не совпадают. [c.139] В точке 3 жидкая фаза состава точки О взаимодействует с выпавшими ранее кристаллами компонента В. При этом образуется химическое соединение АтВп- Превращение, сопровождающееся взаимодействием одной жидкой и одной твердой фаз и образованием твердой фазы называется перитектическим. [c.140] В результате перитектического превращения жидкий раствор как фаза исчезает, при дальнейшем охлаждении твердого сплава от /з до комнатной температуры он будет состоять из двух фаз кристаллов компонента В и химического соединения АтВп- В сплаве II химическое соединение начинает образовываться при постоянной температуре tз. Так как жидкая фаза находится в избытке, то в результате превращения исчезнут кристаллы компонента В. После перитектического превращения останутся две фазы жидкость сплава точки О и кристаллы химического соединения. [c.140] Когда исчезнут кристаллы компонента В, система перейдет из безвариантной в одновариантную (С=1), при дальнейшем охлаждении из жидкого раствора будут выпадать кристаллы химического соединения АтВп- Изменение состава жидкого раствора будет характеризоваться кривой ОЕ. [c.140] Перитектические превращения происходят при кристаллизации железоуглеродистых сплавов и сплавов цветных металлов. По верхнему левому углу диаграммы Ре—С (рис. 36) можно судить о том, что во всех сплавах, содержащих менее 0,50% углерода, протекают перитектические превращения. [c.141] Когда исчезнет жидкая фаза состава точки В, система из трехфазной перейдет в двухфазную, и возможным будет дальнейшее охлаждение, в процессе которого кристаллы a-Fe (С) будут превращаться в кристаллы y-Fe (С). При температуре, ниже температуры точки 4, сплав будет состоять из кристаллов твердого раствора у-Ре(С). [c.142] Вернуться к основной статье