до зміни числа фаз, що у рівновазі. До незалежним змінним відносяться концентрації кожного компонента в кожній фазі і зовнішні чинники - температура і тиск;
К - кількість компонентів, що утворюють систему;
Ф - число фаз, що у рівновазі;
n - кількість зовнішніх факторів (температура і тиск). Враховуючи, що всі перетворення в сплавах відбуваються при постійному тиску, для металевих систем змінним зовнішнім фактором буде тільки температура, тобто n = 1.
При С = 0 система не має жодного ступеня свободи (система нонваріантна), тобто фази знаходяться в рівновазі при строго певній температурі і концентрації. p> Якщо С = 1, це означає, що система за даних умов має одну ступінь свободи (система моноваріантна), тобто якщо змінити зовнішній фактор (Температуру), то зміниться концентрація рідкої і твердої фаз, але рівновага не порушиться.
При С = 2 система за даних умов має два ступені свободи, тобто існує область, в якій можна змінити температуру і концентрацію сплаву, не порушуючи рівноваги.
Правила побудови діаграм стану
Діаграмою стану називається графік залежності температур фазових перетворень від концентрацій сплавів.
Діаграми стану будують на основі термічного аналізу, в результаті якого отримують криві охолодження. Розплавлений метал поміщають в калориметр і повільно охолоджують з постійним теплоотводом. Так як фазові перетворення в металах і сплавах супроводжуються тепловими ефектами, то на кривих охолодження в координатах "температура-час" можна спостерігати або зупинки (майданчики) - тоді фазові перетворення відбуваються при постійних температурах, або перегини за рахунок зміни швидкості охолодження - тоді фазові перетворення протікають в інтервалі температур.
Температури початку і кінця фазових перетворень, які визначаються по кривих охолодження, називаються критичними, а відповідні їм точки на кривих охолодження - критичними точками.
Діаграма стану сплавів, компоненти яких не розчиняються один в одному в твердому стані
Сплави, затвердевающие відповідно до даної діаграмою, характеризуються тим, що їх компоненти:
- в рідкому стані розчиняються один в одному в будь-яких співвідношеннях;
- у твердому стані абсолютно не розчиняються один в іншому;
- не утворюють між собою хімічних сполук;
- не мають алотропічних перетворень.
Такий тип діаграми мають, наприклад, сплави: свинець-сурма, срібло-свинець, алюміній-олово, свинець-барій, кадмій-вісмут, олово-цинк.
Розглянемо побудову діаграми стану "свинець-сурма" (Pb-Sb). Для цього беруть чисті свинець і сурму і на їх основі готують ряд сплавів з різним вмістом компонентів. Сплави розплавляють і при повільному охолодженні з постійним теплоотводом записують криві охолодження (рис. 5.1).
Початкові точки кожної кривої охолодження відповідають нульовому відліком часу і відповідають рідкій фазі. Точки зламу і горизонтальні майданчики є критичними точками. Чистий свинець (крива 1) має тільки одну критичну точку при температурі плавлення (327 В° С). Чистий сурма (крива 6) також має одну критичну точку, яка відповідає 631 В° С. Сплав, містить 13% сурми і 87% свинцю (евтектичний сплав), має також одну критичну точку, виражену горизонтальною площадкою при температурі 246 В° С (Крива 3). Всі інші сплави (криві 2, 4, 5) мають по дві критичні точки.
Температури початку кристалізації у цих сплавів різні, а температура кінця кристалізації у всіх сплавів одна і та ж і дорівнює 246 В° С.
Побудова діаграми стану проводиться в координатах "температура-концентрація компонентів ".
В
Рис. 5.1. Побудова діаграми стану В«свинець-сурмаВ» по кривих охолодження
На осі концентрацій крайні точки відповідають чистим компонентам: ліва ордината - 100% Pb, права - 100% Sb. Кожна точка цієї осі характеризує сплав певної концентрації. Проводимо ординати сплавів, для яких побудовані криві охолодження, та переносимо на них критичні точки. оедінів лінією точки початку кристалізації сплавів, олучая лінію АСВ - лінію ликвидус.
Лінією ликвидус називається геометричне місце точок наала кристалізації. Вище цієї лінії всі сплави даної системи знаходяться в рідкому стані. p> Поєднавши точки кінця кристалізації, отримаємо лінію ДСЕ - лінію солидус.
Лінією солидус називається геометричне місце точок кінця кристалізації. Нижче цієї лінії всі сплави знаходяться у твердому стані. Лінія солидус на діаграмах даного типу є лінією евтектичного перетворення, тому що на ній відбувається кристалізація евтектики.
Евтектика являє собою дрібнодисперсний механічну суміш компонентів (Свинцю і сурми) рис. 5.2) Чи фаз. Вона має постійний склад і найменшу температуру плавлення. Затвердіння евтектики відбувається при постійній температурі. br/>В
Рис. 5.2. Мікроструктура евтектичного сплаву, х250 (Pb - 87%, Sb - 13%)
Сплави лівіше точки С н...
