Reja: Metall qotishmalar tuzilishi Metall qotishmalarning fazasi Metall qotishmalardagi fazalar turlari

Metall qotishmalardagi fazalar turlari
Holat diagrammasi - o'rganilayotgan tizimning har qanday qotishmasining konsentratsiyasi va haroratiga bog'liq holda holatining grafik tasviri.
Har qanday qotishmani o'rganish mos keladigan tizimning holat diagrammasini qurish va tahlil qilish bilan boshlanadi. Holat diagrammasi qotishmaning fazalari va tarkibiy qismlarini o'rganish imkonini beradi. Holat diagrammasidan foydalanib, issiqlik bilan ishlov berish va uning rejimlarini, quyish haroratini, issiq plastik deformatsiyani o'rnatish mumkin.
Har qanday tizimda muvozanatda bo'lgan fazalar soni ichki va tashqi sharoitlarga bog'liq. Tizimdagi barcha o'zgarishlarning qonuniyatlari fazalar qoidasi yoki Gibbs qonuni deb ataladigan umumiy muvozanat qonuniga bo'ysunadi. Fazalar qoidasi tizimning erkinlik darajalari soni C (dispersiya), K komponentlar soni va muvozanatda bo'lgan tizim fazalari soni P o'rtasidagi bog'liqlikni ifodalaydi.
Mustaqil termodinamik parametrlar erkinlik darajalari deb ataladi, ular faza holatlari o'zgarmasligi uchun (eski fazalar yo'qolmaydi va yangilari paydo bo'lmaydi) o'zboshimchalik bilan (ma'lum oraliqda) qiymatlarni belgilash mumkin.
Odatda, metallar va qotishmalardagi barcha transformatsiyalar doimiy atmosfera bosimida sodir bo'ladi. Keyin faza qoidasi quyidagicha yoziladi: C = K - F + 1.
Fazalar qoidasi tenglamasi holat diagrammalarini qurishning to'g'riligini sozlash imkonini beradi.
Faza - tizimning bir hil qismi bo'lib, u o'tish paytida tizimning boshqa qismlaridan (fazalaridan) interfeys orqali ajralib turadi, u orqali moddaning kimyoviy tarkibi yoki tuzilishi keskin o'zgaradi.
Bir hil suyuqlik bir fazali tizim, ikkita kristallning mexanik aralashmasi esa ikki fazali tizimdir, chunki har bir kristal bir-biridan tarkibi yoki tuzilishi jihatidan farq qiladi va ular bir-biridan interfeys orqali ajratiladi.
Komponentlar tizimni tashkil etuvchi moddalardir.
Holat diagrammalarini qurish turli eksperimental usullar bilan amalga oshiriladi. Ko'pincha termal tahlil qo'llaniladi. Ushbu tizimning bir nechta qotishmalari ularning tarkibiy qismlarining turli massa nisbatlari bilan tanlanadi. Qotishmalar o'tga chidamli tigellarga joylashtiriladi va pechda isitiladi. Qotishmalar eritilgandan so'ng, qotishmalari bo'lgan tigellar asta-sekin sovutiladi va sovutish tezligi qayd etiladi. Olingan ma'lumotlarga asoslanib, issiqlik egri chiziqlari vaqt-harorat koordinatalarida chiziladi. O'lchovlar natijasida bir qator sovutish egri chiziqlari olinadi, ularda burilish nuqtalari 20b va harorat to'xtashlari fazaviy o'zgarishlar haroratida kuzatiladi. Fazasiz o'zgarishlarga mos keladigan haroratlar tanqidiy nuqtalar deb ataladi. Kristallanishning boshlanishiga mos keladigan nuqtalar likvidlanish nuqtalari, kristallanishning oxiri esa solidus nuqtalari deyiladi. O'rganilayotgan tizimning turli qotishmalari uchun olingan sovutish egri chiziqlari koordinatalarda holat diagrammasini quradi; abscissa - komponentlar konsentratsiyasi, ordinata - harorat.
Kristallanish jarayonida fazalarning konsentratsiyasi ham, har bir faza miqdori ham o'zgaradi. Diagrammaning istalgan nuqtasida, qotishmada bir vaqtning o'zida ikkita faza mavjud bo'lganda, ikkala fazaning miqdorini va ularning konsentratsiyasini aniqlash mumkin. Bu dastagi qoidasi yoki chiziq qoidasi yordamida amalga oshiriladi.
Segmentlar qoidasi. Ushbu diagramma qotishmalarni o'z ichiga oladi, ularning tarkibiy qismlari o'zaro eruvchanligi ahamiyatsiz bo'lgan deyarli sof donalarining aralashmalarini hosil qiladi. Abscissa qotishma tarkibidagi B komponentining foizini ko'rsatadi.
Diagrammadagi qotishmalarning fazaviy tuzilishi haroratga bog'liq. Komponentlarning bir-biriga termodinamik ta'siri ostida ularning suyuq holatga o'tish harorati pasayadi, har bir juft komponent uchun ma'lum tarkibda ma'lum bir minimal darajaga etadi. Qotishma tarkibini C nuqtani abscissa o'qiga proyeksiya qilish orqali aniqlash mumkin (B e nuqta). Minimal haroratda eriydigan ikki komponentli qotishma evtektik yoki evtektik deyiladi.
Evtektika - bu ikkala komponentning bir vaqtning o'zida kristallangan nozik donalarining bir xil aralashmasi. Ikkala komponentning bir vaqtning o'zida erishi yoki kristallanishining harorati evtektik harorat deb ataladi.
Turli qotishmalar o'z tarkibida (ya'ni, tarkibiy qismlarning miqdoriy nisbati) farqlanadi. Metallurgiyada alohida qotishmalarni emas, balki tizimlarni hisobga olish odatiy holdir.
Tizim Bu metallar (va metall bo'lmaganlar) tomonidan hosil qilingan cheksiz ko'p miqdordagi qotishmalarning to'plamidir. Metallurgiyada qotishmalar o'rganiladi, ular bir nechta elementlarni o'z ichiga oladi. Shuning uchun ular "Cu-Zn tizimi" yoki "Fe-Ni tizimi" deganda, bu elementlardan tashkil topgan qotishmalarni ko'rib chiqayotganini anglatadi.
Bir necha fazalardan iborat murakkab tizimlarda fazalar o'rtasida interfeyslar mavjud. Qotishmalarda fazalar sof metallar, suyuq yoki qattiq eritmalar, kimyoviy birikmalar bo'lishi mumkin. Fazalar bir-biridan agregatsiya holati (suyuq va qattiq alyuminiy ikki xil faza), kimyoviy tarkibi, ya'ni har bir fazadagi komponentlarning konsentratsiyasi, kristall panjara turi (fcc va bcc panjarali temir) bilan farqlanadi. ikki xil faza ham bor). Komponentlar sof metallar (elementlar) yoki barqaror kimyoviy birikmalar bo'lishi mumkin. Metall fanida komponentlar deganda odatda qotishma hosil qiluvchi elementlar (metalllar va metall bo'lmaganlar) tushuniladi. Binobarin, sof metallar bir komponentli sistemalar, ikki elementli qotishmalar ikki komponentli va hokazo.
Ko'p komponentli qotishmalarning davlat diagrammalari fazoviy raqamlar bo'lib, ularning tekis asosida qotishmalarning tarkibi tasvirlangan va harorat vertikal o'q bo'ylab chizilgan. Masalan, uchlamchi qotishma uchun fazalar diagrammasining asosi uchburchak shakliga ega bo'lib, uning yon tomonlarida komponentlarning nisbiy konsentratsiyasi chizilgan.
Materialshunoslikda ko'pincha ikki komponentli tizimlar ko'rib chiqiladi. Ko'pgina komponentlarning qotishmalari bilan ishlashda ham shunday bo'ladi: asosiy tizim izolyatsiya qilingan, qolgan komponentlar esa qotishma elementlar sifatida qaraladi.
Eng mashhur diagramma "temir-uglerod" dir. Temirning uglerodli qotishmalari texnologiyada keng qo'llaniladi, ularning barchasi ikkita katta sinfga bo'linadi: po'latlar (uglerod miqdori 2,14% gacha) va quyma temir (uglerod miqdori 2,14% dan ortiq). Temir uglerod bilan bir qator kimyoviy birikmalarni hosil qiladi: Fe3C, Fe2C va boshqalar. Davlat diagrammasi odatda Fe3C birikmasi - sementit uchun tasvirlangan, shuning uchun tizimning tarkibiy qismlari temir va sementitdir. Sementit - temir karbid Fe3C tarkibida 6,67% uglerod mavjud. Uglerod miqdori yuqori bo'lgan qotishmalar juda nozik va amaliy qo'llanilmaydi. Temir-uglerod tizimida quyidagi fazalarning mavjudligi mumkin: suyuq faza, ferrit va ostenitning qattiq eritmalari, sementit va grafitning kimyoviy birikmalari. Ferrit - a-temir tarkibidagi uglerodning qattiq eritmasi, Fea (C) bilan belgilanadi; ostenit b-temirga uglerod singdirishning qattiq eritmasi bo'lib, fevral (C) bilan belgilanadi.