Диаграммы состояния сплавов компоненты которых имеют полиморфные превращения; cвязь между свойствами сплавов и типом диаграмм состояния

Реферат на тему «Диаграммы состояния сплавов компоненты которых имеют полиморфные превращения; cвязь между свойствами сплавов и типом диаграмм состояния»

 

 

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

 

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).

K

S

Е

N

Е

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_АSТ_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_АаТ_В – линия ликвидус, Т_АбТ_В – линия солидус, Т_пА-С₂ – линия начала полиморфного превращения, Т_пА-С₁ – линия окончания полиморфного превращения.

После затвердевания все  сплавы состоят из γ-твердого раствора (твердый раствор В вА_γ). С понижением температуры ниже Т_пА-С₂: А_γ превращается в А_α (модификации). В области С₁-С₂ 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 t₃ начинается полиморфное превращение γ↔α, а в точке t₄ заканчивается.

Состав α-твердого раствора изменяется по линии Т_пА-С₁.

После охлаждения структура  – α.

Сплав 3

Начало кристаллизации аналогично сплаву I и II. В точке t₃ 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_АаТ_В– линия ликвидус, Т_АбТ_В – линия солидус, Т_пАсТ_пВ – линия начала полиморфного превращения γ↔α, Т_пАdТ_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_АСТ_В – линия ликвидус, Т_АECPТ_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_АСТ_В – линия ликвидус, Т_АECFТ_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_АFТ_В – линия ликвидус, Т_АPSТ_В – линия солидус, PSF – линия перитектического равновесия:  , Т_пА – температура полиморфного превращения: А₁ ↔ А₂, линия T_пАPSF – начало полиморфного превращения, линия окончания полиморфного превращения Т_пА-S: α₁↔α₂.

Сплав 1 – рассмотреть кратко.

Сплав 2

Ниже t₁ происходит выделение кристаллов α₁.

При t₂ перитектическое превращение:   (полиморфное превращение). 

 

 

Сплав 3

При t₂ – перитектическое превращение:  .

Ниже t₃ структура α₂ 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_пАE – конец полиморфного превращения компонента А, Т_пВF – 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_пАРТ_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_пАD – 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 t₃ из γ твердого раствора выделяется кристаллы β-фазы.

Ниже t₄ за счет взаимодействия двух старых твердых фаз (перитектоидне превращение) образуется новая кристаллическая фаза: γ_Р+β_F↔α_D.

Сплав 2

При t₄: γ_Р + β_F ↔ α_D + β_{F(изб) ост.}

 

Рисунок 10. Микроструктура сплава

Сплав 3

При t₄: 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_nB_m.

Санкт-Петербург

2013