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
ТАSРТВ – линия ликвидус.
ТАЕSFDKTB – линия солидус.
Линия РDК – перитектического равновесия: Жр+ γк ↔ Аn ВmD..
Линия ESF – линия эвтектического равновесия: ЖS↔ βE + Аn ВmF.
Линия HRC – линия эвтектоидного равновесия: βR↔ αH + Аn ВmC.
Линия ER – линия ограниченной растворимости компонента В в b-фазе (или компонента Аb).
Линия HN – линия ограниченной растворимости компонента B в a – фазе (или компоненте Аa).
Линия ДС (DFCC΄) – нестойкое химическое соединение АnВm.
Линия KW – линия ограниченной растворимости компонента А в g – 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 АnВm.
Рассмотрим некоторые сплавы:
Сплав 1
Жр+ γк ↔ АnВm (100%) – перитектическое соединение.
Сплав 2
Жр+ γк ↔ АnВm+ γизб.
Сплав 3
Жр+ γк ↔ АnВm + Жизб.
На участке 2 – 3 – из Жизб при охлаждении выделяется АnВm. При t3 оставшаяся жидкость, имеющая состав точки S превращается в эвтектику: АnВm + Жост ↔ АnВm+ (β + Аn Вm)
При температуре t4β-фаза, входящая в эвтектику, превращается в эвтектоид β ↔ α + АnВm
Окончательная структура сплава: АnВm + эвт-ка [эвт-д (α + Аn Вm) + Аn Вm].
Сплав IV
Состав Ж-фазы уменьшается по линии ликвидус от т. 1 до т. S.
Состав твердой фазы АnВm по линии ликвидус DF (стрелочки).
В интервале температур 1 – 2 сплав состоит из: Ж + АnВm.
При температуре ниже t2 происходит эвтектическое превращение: Аn Вm + Ж ↔ Аn Вm+ (β + Аn Вm)
В интервале температур 2 – 3 из β-фазы выделяются избыточные кристаллы АnВm, связанно это с уменьшением растворимости В в β-фазе (линия ER): β ↔ Аn Вm.
При температуре несколько ниже т. 3 – происходит эвтектоидное превращение, β-фаза распадается на две новые: b↔ α + Аn Вm
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 ↔ АnВm.
Сплав 5
При t1 имеется равновесный набор фазовых и концентрационных флуктуаций.
При t2 размер и количество флуктуаций увеличивается по отношению к β-фазе.
Ниже t2 начинается процесс кристаллизации.
При t3: т. f – описывает состав β-твердого раствора.
Точка q – описывает состав жидкой фазы.
Количественное соотношение фаз: конода fq.
/>--PAGE_BREAK--
Жидкая фаза меняет состав по линии ликвидус – qS, а β-фаза по линии солидус – fE.
Температура t4 соответствует эвтектическому равновесию жидкости состава – S, и β-фазы точки – Е.
Количественное соотношение фаз выше t4: конода ES
/>
Ниже точки 4 жидкая фаза претерпевает эвтектическое превращение с образованием эвтектики: ЖS↔ α + Аn Вm, таким образом, ЖS = э (β + Аn Вm) = 33% (см. выше); β-фаза до и после превращения = 67%.
При охлаждении до точки 5 из β-фазы выделяются соединения АnВm (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 + АnВm) + АnВmII.
При температуре несколько ниже t5 происходит эвтектоидное превращение, β-фаза распадается с образованием двух фаз: β ↔ α + Аn Вm
Для расчета структуры после превращения за коноду принимаем RC – 100%.
/>
Эта структура будет присутствовать до комнатной температуры (эвтектоид (α + АnВm) + эвтектика (эвтектоид(α + АnВm) + АnВm) + АnВmII).
Количество фаз при tкомн: NC΄ – конода α =?%, Аn Вm =?%.
Кратко рассмотрим ряд диаграмм
/>
Рисунок 2. Диаграмма состояния
Линия KSN – линия эвтектоидного превращения (I-го):
γS↔ δк+ εN
I эвтектоид
Линия PCD – линия эвтектоидного превращения (II-го):
γС↔ εР+ β.D
II эвтектоид
Фаза ε – стойкое химическое соединение с переменным составом (АnВm).
Линия HIR – линия перитектоидного превращения:
δH+ εR↔ αJ
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 (Аn Вm).
В т. 4 происходят эвтектоидное превращение:
ε + γ ↔ ε + (δ + ε)
эвтектоид
В т. 5 происходит перитектоидное превращение:
δ + ε ↔ α + εост.
Сплав II и III – рассмотреть студентам.
/>
Рисунок 3. Диаграмма состояния
Линия солидус – ТА12456ТВ.
Линия 123 – претектическое равновесие:
– перетектическая реакция Ж + α ↔ АnВm
Линия 456 – эвтектическое равновесие:
– эвтектическая реакция Ж ↔ АnВm + В
Сплавы:
45 – доэвтектические;
5 – эвтектический;
56 – заэвтектические.
Линия 789 – эвтектоидное равновесие (7 8 9).
/>
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 – ТА5623ТВ.
Линия 123 – перитектическое равновесие:
/>.
Линия 456 – перитектическое равновесие:
/>.
/>Линия 789 – эвтектоидное равновесие:
Сплав 1
Ниже т. а – начало кристаллизации, из Ж выделяются кристаллы δ-фазы.
При т. б – претектическое превращение:
Ж4+ δ6↔α5+ δ6(ост)изб.
При т. в-эвтектоидное равновесие:
α7+ δ8(ост)изб↔ α7+ β9+ α7
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