Диаграмма состояния с полиморфными, эвтетктоидными, перитектоидными превращениями. Правило Курнакова

Министерство образования и науки Украины

Донбасский государственный технический университет

Кафедра ОМД

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине "Металловедение"

на тему:

"Диаграмма состояния с полиморфными, эвтетктоидными, перитектоидными превращениями. Правило Курнакова"

Алчевск 2009

1. Связь между свойствами сплавов и типом диаграмм состояния

Н.С. Курнаков показал определенную зависимость между составом и структурой сплава, определяемой типом диаграммы состояния и свойствами сплава (твердостью, электропроводностью и.т.д.).

Свойства сплава зависят от того, какие соединения или какие фазы образовали компоненты сплава (рис. 1).

Е

N

Е

S

K

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>аТ>В> – линия ликвидус, Т>А>бТ>В> – линия солидус, Т>пА>-С>2> – линия начала полиморфного превращения, Т>пА>-С>1> – 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>-С>2>: А>γ> превращается в А>α> (модификации). В области С>1>-С>2> 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 t>3> начинается полиморфное превращение γ↔α, а в точке t>4> заканчивается.

Состав α-твердого раствора изменяется по линии Т>пА>-С>1>.

После охлаждения структура – α.

Сплав 3

Начало кристаллизации аналогично сплаву I и II. В точке t>3> 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>аТ>В> – линия ликвидус, Т>А>бТ>В> – линия солидус, Т>пА>сТ>пВ> – линия начала полиморфного превращения γ↔α, Т>пА>dТ>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: А>1> ↔ А>2>, линия T>пА>PSF – начало полиморфного превращения, линия окончания полиморфного превращения Т>пА>-S: α>1>↔α>2>.

Сплав 1 – рассмотреть кратко.

Сплав 2

Ниже t>1> происходит выделение кристаллов α>1>.

При t>2 >перитектическое превращение: (полиморфное превращение).

Сплав 3

При t>2> – перитектическое превращение: .

Ниже t>3> структура α>2> 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 t>3> из γ твердого раствора выделяется кристаллы β-фазы.

Ниже t>4> за счет взаимодействия двух старых твердых фаз (перитектоидне превращение) образуется новая кристаллическая фаза: γ>Р>+β>F>↔α>D>.

Сплав 2

При t>4>: γ>Р >+ β>F>> >↔ α>D>> >+ β>F>>(изб) ост.>

Рисунок 10. Микроструктура сплава

Сплав 3

При t>4>: 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

    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