 |
Последовательность расшифровки диаграммы состояния двухкомпонентной конденсированной системы
|
|
|
|
Целесообразная последовательность чтения диаграмм состояния конденсированных систем следующая:
Перечертить диаграмму в масштабе, обозначив ее поля, точки плавления и полиморфных превращений компонентов, назвать каждую линию диаграммы и указать ее физический смысл.
Дать общую характеристику системы, ответив на следующие вопросы.
1. Какова растворимость компонентов в жидком состоянии (ограниченная или неограниченная)?
2. Образуются ли между компонентами химические соединения, при какой температуре, как они плавятся (без разложения или с разложением)?
3. Какие химические соединения образуются (химическая формула, состав в процентах по массе или мольных, химическое название)?
4.Какова растворимость компонентов и химических соединений в твердом состоянии? Если образуются твердые растворы, то какова область их существования и что определяет их кристаллическую решетку?
5. Меняются ли кристаллические модификации компонентов и химических соединений, при каких температурах протекают эти процессы?
6. Какие фазовые взаимодействия протекают на каждой изотерме диаграммы?
7. Каков состав наиболее тугоплавкой и наиболее легкоплавкой системы?
Охарактеризовать свойства каждого из образцов, заданных фигуративными точками на диаграмме, по форме табл. 4. Построить кривые охлаждения этих сплавов.
Таблица 2.
Характеристика свойств образцов, заданных фигуративными точками
| № | Состав, %В | Кол-во фаз | Наименование фаз | Состав каждой фазы, %В | Относит. кол-во каждой фазы, % | Т крист. | число степеней свободы | |
| начало Т н | конец Т к | |||||||
Пример решения задачи
|
|
|
Пример 4. Прочесть диаграмму состояния системы «медь – магний» (рис. 39).
Рис. 39. Диаграмма состояния медь-магний.
Решение. Эта диаграмма состояния двухкомпонентной изобарической конденсированной системы представлена комбинацией геометрических элементов, содержащихся на типовых диаграммах, и предварительное ознакомление с ними позволяет значительно упростить чтение диаграммы.
1. Дать общую характеристику диаграммы состояния.
Температура плавления (кристаллизации) чистой меди Т Сu = 1083°С, а магния T Mg = 650°С. В расплавленном состоянии эти металлы неограниченно растворимы и образуют одну жидкую фазу. Магний кристаллизуется из двухкомпонентного расплава в чистом виде, а медь – в виде твердого раствора α, область существования которого ограничена пределами от 0 до 5 % Mg и в котором «хозяином» кристаллической решетки является медь. Кристаллические модификации компонентов не меняются.
 |
Медь и магний образуют два химических соединения, плавящиеся без разложения (конгруэнтно). Первое из них S 1, содержащее 33 % магния, плавится при температуре 819°С, является основой твердого раствора γ (бертоллида), существующего в области от 32 до 36 % магния. Второе химическое соединение S 2 плавится при 568°С, имеет постоянный стехиометрический состав, содержит 67 % Mg.
Рис. 40. Решение примера 1.
2. Пронумеровать поля диаграммы и дать их наименование.
I – расплав (Ж); II – Ж + α; III – твердый раствор магния в меди (α); IV – α + γ; V – γ + Ж; VI – твердый раствор на базе химического соединения S1 (γ); VII – γ + Ж; VIII – γ + S1; IX – Ж + S2; X – Ж + S2; XI – Ж + Mg; XII – Mg + S2.
3. Заполнить таблицу по форме таблицы 4.
Начальную температуру кристаллизации определяют по линии ликвидус.
Конечную температуру кристаллизации определяют по линии солидус.
Число степеней свободы вычисляют по формуле:
|
|
|
S = К – F + 1.
| № | Состав, %В | Кол-во фаз | Наименование фаз | Состав каждой фазы, %В | Относит. кол-во каждой фазы, % | Т крист. | число степеней свободы | |
| начало Т н | конец Т к | |||||||
Точка 1 расположена на линии эвтектики Е 1, на которой находятся в равновесии три фазы: Ж, α и γ. Следовательно, относительное количество фаз для нее не определяется. В такой ситуации следует записать уравнение равновесия: Ж + α = γ.
Для двухфазной системы (точка 2) относительное количество каждой фазы следует определять по правилу рычага.
|
|
|
