Диаграммы состояния с ограниченной растворимостью, в которых происходят эвтектические, перитектические, эвтектоидные, перитектоидные превращения

Министерство образования и науки Украины

Донбасский государственный технический университет

Кафедра ОМД

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине "Металловедение"

на тему:

"Диаграммы состояния с ограниченной растворимостью, в которых происходят эвтектические, перитектические, эвтектоидные, перитектоидные превращения"

Алчевск 2009

    Диаграмма состояния с ограниченной растворимостью при повышениях и понижениях температурах, с полиморфным превращением у одного из компонентов, с перитектическим, эвтектическим и эвтектоидным превращениями

Рисунок 1. Диаграмма состояния

Т>А>SРТ>В> – линия ликвидус.

Т>А>ЕSFDKT>B> – линия солидус.

Линия РDК – перитектического равновесия: Ж>р> + γ>к> ↔ А>n> В>mD>>..>

Линия ESF – линия эвтектического равновесия: Ж>S> ↔ β>E> + А>n> В>mF>>.>

Линия HRC – линия эвтектоидного равновесия: β>R> ↔ α>H> + А>n> В>mC>>.>

Линия ER – линия ограниченной растворимости компонента В в -фазе (или компонента А>>).

Линия HN – линия ограниченной растворимости компонента B в  – фазе (или компоненте А>>).

Линия ДС (DFCC΄) – нестойкое химическое соединение А>n>В>m>.

Линия KW – линия ограниченной растворимости компонента А в  – фазе (или компоненте В).

Сплавы с концентрацией компонентов между точками HR (или H΄R΄) – доэвтектоидные.

Сплав, проходящий через точку R (R΄) – эвтектоидный.

Сплавы R΄E΄ – заэвтектоидные.

Сплавы E΄S΄ – доэвтектические.

Сплав, проходящий через точку S – эвтектический.

Сплавы S΄С΄ – заэвтектические.

Сплав проходящий через точку D претерпевает чисто перитектическое превращение с образованием нестойкого химического соединения А>n>В>m>.

Рассмотрим некоторые сплавы:

Сплав 1

Ж>р> + γ>к> ↔ А>n>В>m> (100%) – перитектическое соединение.

Сплав 2

Ж>р> + γ>к> ↔ А>n>В>m> + γ>изб.>

Сплав 3

Ж>р> + γ>к> ↔ А>n>В>m> + Ж>изб.>

На участке 2 – 3 – из Ж>изб> при охлаждении выделяется А>n>В>m>. При t>3> оставшаяся жидкость, имеющая состав точки S превращается в эвтектику: А>n>В>m> + Ж>ост> ↔ А>n>В>m> + (β + А>n> В>m>)

При температуре t>4> β-фаза, входящая в эвтектику, превращается в эвтектоид β ↔ α + А>n>В>m>

Окончательная структура сплава: А>n>В>m> + эвт-ка [эвт-д (α + А>n> В>m>) + А>n> В>m>].

Сплав IV

Состав Ж-фазы уменьшается по линии ликвидус от т. 1 до т. S.

Состав твердой фазы А>n>В>m> по линии ликвидус DF (стрелочки).

В интервале температур 1 – 2 сплав состоит из: Ж + А>n>В>m>.

При температуре ниже t>2> происходит эвтектическое превращение: А>n> В>m> + Ж ↔ А>n> В>m> + (β + А>n> В>m>)

В интервале температур 2 – 3 из β-фазы выделяются избыточные кристаллы А>n>В>m>, связанно это с уменьшением растворимости В в β-фазе (линия ER): β ↔ А>n> В>m>.

При температуре несколько ниже т. 3 – происходит эвтектоидное превращение, β-фаза распадается на две новые:  ↔ α + А>n> В>m>

В интервале температур 3 – 4, в соответствии с линией HN (ограничивает растворимость компонента В в А (α-фазе)) из α-фазы выделяются избыточные кристаллы хим. соединения: α ↔ А>n>В>m>.

Сплав 5

При t>1> имеется равновесный набор фазовых и концентрационных флуктуаций.

При t>2> размер и количество флуктуаций увеличивается по отношению к β-фазе.

Ниже t>2 >начинается процесс кристаллизации.

При t>3>: т. f – описывает состав β-твердого раствора.

Точка q – описывает состав жидкой фазы.

Количественное соотношение фаз: конода fq.

Жидкая фаза меняет состав по линии ликвидус – qS, а β-фаза по линии солидус – fE.

Температура t>4 >соответствует эвтектическому равновесию жидкости состава – S, и β-фазы точки – Е.

Количественное соотношение фаз выше t>4>: конода ES

Ниже точки 4 жидкая фаза претерпевает эвтектическое превращение с образованием эвтектики: Ж>S> ↔ α + А>n> В>m>, таким образом, Ж>S> = э (β + А>n> В>m>) = 33% (см. выше); β-фаза до и после превращения = 67%.

При охлаждении до точки 5 из β-фазы выделяются соединения А>n>В>m> (связанно с ограничением растворимости компонента В в β-фазе по линии ER) (выделяющиеся кристаллы называют вторичными).

Структура сплава в интервале 4 – 5: β + эвт-ка (β + А>n>В>m>) + А>n>В>mII>.

При температуре несколько ниже t>5> происходит эвтектоидное превращение, β-фаза распадается с образованием двух фаз: β ↔ α + А>n> В>m>

Для расчета структуры после превращения за коноду принимаем RC – 100%.

Эта структура будет присутствовать до комнатной температуры (эвтектоид (α + А>n>В>m>) + эвтектика (эвтектоид(α + А>n>В>m>) + А>n>В>m>) + А>n>В>mII>).

Количество фаз при t>комн>: NC΄ – конода α =?%, А>n> В>m> =?%.

Кратко рассмотрим ряд диаграмм

Рисунок 2. Диаграмма состояния

Линия KSN – линия эвтектоидного превращения (I-го):

γ>S> ↔ δ>к> + ε>N>

I эвтектоид

Линия PCD – линия эвтектоидного превращения (II-го):

γ>С> ↔ ε>Р> + β>.>>D>

II эвтектоид

Фаза ε – стойкое химическое соединение с переменным составом (А>n>В>m>).

Линия HIR – линия перитектоидного превращения:

δ>H> + ε>R> ↔ α>J>

Рассмотрим кристаллизацию и ход превращения сплавов.

Сплав 1

Выше т. 1 сплав находится в жидком состоянии.

Интервал 1 – 2 – происходит выделение кристаллов γ-фазы.

Интервал 2 – 3 – существует γ-фаза.

Интервал 3 – 4 – происходит выделение нестойкого химического соединения ε (А>n> В>m>).

В т. 4 происходят эвтектоидное превращение:

ε + γ ↔ ε + (δ + ε)

эвтектоид

В т. 5 происходит перитектоидное превращение:

δ + ε ↔ α + ε>ост>.

Сплав II и III – рассмотреть студентам.

Рисунок 3. Диаграмма состояния

Линия солидус – Т>А>12456Т>В>.

Линия 123 – претектическое равновесие:

– перетектическая реакция Ж + α ↔ А>n>В>m>

Линия 456 – эвтектическое равновесие:

– эвтектическая реакция Ж ↔ А>n>В>m> + В

Сплавы:

45 – доэвтектические;

5 – эвтектический;

56 – заэвтектические.

Линия 789 – эвтектоидное равновесие (>7 8 9>).

А>n>В>m>> >↔ α + В

эвтектоид


Сплав 1 – эвтектоидная реакция.

Сплав 3

В т. а – эвтектическое превращение.

В т. б – эвтектоидное превращение.

Для расчета структурных составляющих в интервале температур а – б, примем за коноду отрезок 5 – 6 (100%):

Рисунок 4. Диаграмма состояния

Линия солидус – Т>А>5623Т>В>.

Линия 123 – перитектическое равновесие:

.

Ж + β ↔ δ

Линия 456 – перитектическое равновесие:

.

Ж + δ ↔ α

Л

δ ↔ α + β

иния 789 – эвтектоидное равновесие:

Сплав 1

Ниже т. а – начало кристаллизации, из Ж выделяются кристаллы δ-фазы.

При т. б – претектическое превращение:

Ж>4> + δ>6> ↔α>5> + δ>6(ост)изб>.

При т. в-эвтектоидное равновесие:

α>7> + δ>8(ост)изб> ↔ α>7> + β>9> + α>7>

эвтектоид

Структура после полного охлаждения:

α + эвтектоид (α + β).

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