Диаграмма состояния с перитектической кристаллизацией и образованием стойких и нестойких химических соединений

Министерство образования и науки Украины

Донбасский государственный технический университет

Кафедра ОМД

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине

"Металловедение"

на тему:

"Диаграмма состояния с перитектической кристаллизацией и образованием стойких и нестойких химических соединений"

Алчевск 2009

1. Диаграмма состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы и перитектику

 

Рисунок 1. Диаграмма с перитектическим превращением

Линии диаграммы:

Линия T_APT_B – линия ликвидус.

Линия T_AКТT_B – линия солидус.

Линия KW – характеризует предельную растворимость компонента В в А (т. К).

Линия TN – характеризует предельную растворимость компонента А в В.

Линия PKT – линия перитектического превращения. При перитектической температуре существует три фазы постоянного состава: жидкая Ж_Р, твердый раствор α_Ки твердый растворβ_т, что возможно только при постоянной температуре (выполняется условие: С = 2 – 3 + 1 = 0).

Перитектическое превращение заключается во взаимодействии ранее выделившейся твердой фазы с жидкой фазой сплава определенного состава, в результате чего образуется новая твердая фаза.

Рассмотрим процесс кристаллизации некоторых сплавов.

Сплав 1

При t₁ в жидком сплаве имеется равновесный набор фазовых и концентрационных флуктуаций.

При t₂ – количество и размер фазовых и концентрационных флуктуаций возрастает в отношении компонента В (β-фазы).

При t₃ жидкость пересыщается компонентом В, в результате чего начинается процесс рекристаллизации.

Количественное соотношение фаз при t₃:

,

.

Состав жидкой фазы определяется точкой – а, и изменяется по линии ликвидус aP; состав β твердого раствора определяется точкой – б и изменяется по линии бT.

При t₄:

,

.

При температуре несколько ниже t₄ (на 10–30°С) происходит перитектическая реакция:

 

В результате такого превращения все кристаллы β состава точки Т прореагировали с жидкой фазой состава точки Р в результате чего, образовалось структура – 100% α-твердого раствора состава точки К. Строим кривую охлаждения (см. рис. 1).

Сплав 2

Сплав, имеющий концентрацию между точками КТ.

При t₁ – аналогично сплаву I.

При t₂ – количество и размер флуктуаций увеличивается.

При t₃ – начинается процесс кристаллизации:

,

.

При t₄ (канода РТ):

,

.

Перитектическое превращение:

Количественное соотношение фаз после превращения (несколько ниже t₄, канода – КТ):

,

.

Таким образом, для данного сплава будет иметься переизбыток β-фазы (надо 35%, есть 85%), поэтому после реакции в избытке остаются β-кристаллы. Кривая охлаждения и структуры сплавов приведены на рисунке 1.

Сплав 3

Сплав имеющий концентрацию между точка Р и К.

При t₁, t₂, – аналогично сплаву I, II.

При t₄ в равновесии находятся Ж (жидкая фаза) состава точки Р, и кристаллы β состава точки Т:

,

.

Ниже t₃ протекает перитектическое превращение

Количественное соотношение фаз после превращения (канода РК):

,

.

После превращения в сплавах имеется в избытке жидкая фаза. Т.о., процесс кристаллизации сплавов при температуре t_nне заканчивается и при дальнейшем понижении температуры из жидкого сплава кристаллизуется α-твердый раствор. Кривая охлаждения сплава на рисунке 1.