Egy elemi bevezetés anyagok (p

* 3.2.2. A fázis szabály

Különböző ötvözeteket jellemzi összetételük (Vol. E. A mennyiségi komponensek aránya). A kohászat általában tekinthető sem az egyes ötvözetek és rendszereket.

Rendszer - egy gyűjtemény végtelen számú ötvözetek által alkotott ezeket a fémeket (és nemfémek). A tanuló kohászat ötvözetek, melyek között számos elemet. Ezért, amikor azt mondjuk, „Cu-Zn rendszer” vagy „Fe-Ni-rendszer,” ez azt jelenti, hogy a kezelt ötvözetek álló ezen elemek.

A bonyolult rendszerek, amelyek több fázisból, ott van a fázisok közötti határfelületen. A ötvözetek a fázisok lehetnek tiszta fémek, folyékony, vagy szilárd oldatok, kémiai vegyület. A fázisokat különböznek egymástól az aggregált állapotban (folyékony és szilárd alumínium - két különböző fázisa), a kémiai összetétel, azaz koncentrációja a komponensek egyes fázisokban, kristályrácsban típusú .. (Iron FCC és BCC - szintén két különböző fázisa). A komponensek lehetnek tiszta fémek (elemek), vagy egy stabil kémiai vegyület. A kohászati ​​komponensek alapján általánosan érthető elemek (fémek és nemfémek) képező ötvözet. Következésképpen, a tiszta fémek egykomponensű rendszerek, ötvözetek két elem - kétkomponensű, stb ...

többkomponensű ötvözetek állapotdiagram képviseli a térbeli alakzatok a sík, amelyek alapján képviseli az összetétele a ötvözetek, és a függőleges tengelyen pedig a hőmérséklet. Például, egy háromkomponensű ötvözet fázisdiagramok bázis formájában egy háromszög, amelynek oldalai a relatív koncentrációja a komponensek.

Anyagtudományi általában úgy két-komponensű rendszerek. Így jön és azokban az esetekben, ha foglalkozik ötvözetek számos összetevőből áll: az alap rendszer elkülönítjük, és a fennmaradó összetevők minősülnek ötvöző elemek.

A több szabadsági fokkal. A szabadsági foka határozza meg a független változók száma (például hőmérséklet, ötvözött koncentráció, nyomás), amely változtatható bizonyos határokon belül zavarása nélkül egyensúlyt. Ez az úgynevezett egyensúlyi állapot az ötvözet, amely nem változik az idővel. Egyensúlyban a tárolt több együttélő fázisban. Ha ez a feltétel csak változtatni a hőmérséklet (egy változó), majd a számot a szabadsági fok egyenlő egy; ha a hőmérséklet és összetétele a fázisok legyen állandó, akkor a száma szabadsági fokkal egyenlő nullával.

Törvények összes változás a rendszerben, attól függően, hogy a belső és külső feltételek vonatkoznak a fázis szabályt. Fázis szabály megállapítja lehetséges fázisok száma, és a feltételeket, amelyek mellett ezek létezik a rendszerben, azaz a. E. A ötvözet az adott komponensek száma. A fázis szabály közötti kapcsolatot fejezi ki a fázisok száma, az alkatrészek száma és a szám a szabadsági fok a rendszer:

ahol C - szabadsági fokkal, K - az alkatrészek száma F - száma együtt élő fázisok, - a külső változó tényezők (hőmérséklet, nyomás). Ha vesszük a nyomás állandó, akkor megengedett, hogy úgy a fém rendszerek (B = 1), t. E. Ha a külső tényezők figyelembe véve csak a hőmérséklet, a

Tekintsük a lehetséges esetek egyensúly egykomponensű rendszerek.

Ha egy-komponensű rendszer (például fém szempontjából) van egy egy fázis (folyadék vagy kristályos, t. E. A tömör fém), akkor K = 1 és F = 1. Ezután szerint az (3.2.2), C = 1 + 1-1 = 1 ,. E., Van egy szabadságfokot. Ez azt jelenti, hogy lehetséges, hogy meleg vagy hideg a fém egy bizonyos hőmérséklet-tartományban, miközben megőrzi annak egyfázisú (folyékony vagy szilárd).

Ha az olvadáspont a rendszerben, két fázisban (például folyékony és szilárd fém), akkor K = 1, F = 2, és ennek következtében, a C = 1 + 1-2 = 0 ,. E. Nincs audio szabadsági fok . Ez az egyensúly csak akkor lehetséges, állandó hőmérsékleten. Következésképpen, az olvadási hőmérséklet és a szolidusz-hőmérséklete egykomponensű rendszerek, mint például a tiszta fémek, mindig állandó, és addig, amíg nincs egyetlen fázisú (szilárd megolvasztott rész megszilárdul fűtés vagy hűtés folyékony rész), a hőmérséklet állandó marad.

Azonban, egy két-komponensű rendszer ötvözet dermedési fordulhatnak elő egyéb feltételek, hiszen az L = 2, F = 2, tehát, C = 2 + 1-2 = 1 ,. E., Van egy szabadságfokot. Ennélfogva az egyensúlyi között a folyékony és a szilárd fázis a megszilárdulás folyamán megmarad a hőmérséklet-tartományban (a hőmérséklet lehet változtatni). A görbe, amely jellemzi az hőmérsékletfüggését az ötvözet az idő (hűtés görbe), a hőmérséklet indul és a végén a megszilárdulást.

3.2.3 * .Diagramma állam eutektikus

Saline (például tengervíz), a víz nem fagy meg 0 ° C-on, és alacsonyabb hőmérsékleten. A megszilárdulási hőmérséklete megoldás ebben az esetben kisebb, mint a tiszta oldószer. Mivel a száma oldott anyag megszilárdulási hőmérséklet (legfeljebb egy bizonyos határig) csökken. Egy bizonyos koncentrációjú oldószerrel nem fagyott, és az egész oldatot teljes egészében; Ennél a koncentrációnál dermedéspont alacsonyabb, mint bármely más. A nátrium-klorid vízben, ez akkor történik, amikor a só mennyisége a vízben 30 tömeg%. Egy ilyen megoldás lefagy -21oS. A megoldás ennek a készítmény nevezik eutektikus. és olvadáspontját az eutektikus hívják az eutektikus pont.

A tankönyv [56] Az eutektikus úgy definiáljuk, mint egy mechanikus keverékét, a két típusú kristályok, míg kristályosítás a folyékony. A szilárd sót gyakorlatilag oldhatatlan jég, így a eutektikus kristályosítási ott egyidejűleg só kristályokat izoláljuk, és jégkristályok alkotnak mechanikus keverékét, só és jégkristályok.

Tekintsük a rendszer az ón-ólom (Sn-Pb). Olvadáspont 327,5oS ólom és ón -232oS. Ugyanakkor, az olvadási hőmérséklete az eutektikus Sn-Pb Sn-38,1% Pb (ismert, mint a „forrasz POS61 jel”, a szám 61 megfelel a százalékos tartalma ón ötvözet) csak 180 ° C, t. E. Alacsonyabb, mint az olvadási hőmérsékletet a tiszta alkatrészeket. És mi lesz, ha fűtött ón ón-20% Pb? Fölé hevítve 180 ° C-on olvad egy vizes oldat, ahol a meg nem olvadt darabokat vannak jelen alapú szilárd oldathoz ólom. Ha egy úgynevezett válasszuk hipereu ötvözet, mint az Sn-60% Pb, a fűtés 180 ° C feletti, hogy készítsen egy folyékony oldatot, amely jelen lesz a meg nem olvadt darabokat a szilárd oldat alapuló ón. Nyilvánvaló, hogy a mennyisége nem olvadt ólom az első esetben, mint az ón mennyiségét a második nem olvadt, hőmérséklet határozza meg, és csökken, amint a növekedés; egy bizonyos hőmérsékleten kapjunk teljesen megolvadt ötvözet. Ahhoz, hogy tartalmazza az összes lehetséges helyzetet, konstruáljuk az alábbi diagram ábrázoljuk az x tengelyen az ólom koncentrációja, és a függőleges tengelyen - a hőmérséklet. A megjelenő végül koordinátasík elhalasztja a kezdete a megszilárdulási hőmérséklet a ötvözetek különböző összetételű (különböző koncentrációjú ólom). Ennek eredményeként, megkapjuk az ábrán látható diagram. 3.2.1.

Vízszintes állapotdiagram késleltetett koncentráció, függőlegesen - hőmérséklet. Minden pont a diagramon megfelel egy bizonyos ötvözet kompozíciót, amely egy bizonyos hőmérséklet egyensúlyi körülmények között. Általában épített diagramok bináris ötvözetek, legalább -, háromalkotós ötvözetek. Használata fázisdiagramok meghatározzák, milyen olvadási hőmérséklet intervallumokban és polimorf átalakulások ötvözetek, mint az ötvözet fázisban van egy adott készítmény egy adott hőmérsékleten, amit ezek a fázisok, és mi a relatív aránya az ötvözetben. Hogy pontosan ez történik - megtalálható minden tankönyv anyagok (lásd a szabály szegmensek és a fázis szabályt.). Egyes vonalak fázisdiagramjából külön neve. Például, egy adott ötvözet összetételétől megfelel a függőleges vonal - ez az úgynevezett ötvözet vonal (ábra 3.2.2.). A görbe, amely meghatározza a hőmérséklet, amely fölött az ötvözet folyékony állapotot nevezik likvidusz vonalat. Ez jelenti a pontok helye a fázisdiagram kezdetének megfelelő megszilárdulás. A görbe megfelel a hőmérséklet, amely alatt az ötvözetet szilárd állapotban nevezzük szoliduszvonal. Ez jelenti a pontok helye a fázisdiagram, a megfelelő vége a megszilárdulási folyamat. A fázisdiagramját vannak más nagyon érdekes sorokat, mint a nyakkendő vonalak. Solvus sor, és mások. Bővebben megismerni azokat lehet a szakirodalomban (lásd. referencia lista végén a fejezetben).