Типы фаз в металлических сплавах. Правило фаз; правило рычага

Диаграмма состояния - это графическое изображение состояния любого сплава изучаемой системы в зависимости от его концентрации и температуры.

Изучение любого сплава начинается с построения и анализа диаграммы состояния соответствующей системы. Диаграмма состояния дает возможность изучать фазы и структурные составляющие сплава. Используя диаграмму состояния, можно установить возможность проведения термической обработки и ее режимы, температуры литья, горячей пластической деформации.

В любой системе число фаз, которые находятся в равновесии, зависит от внутренних и внешних условий. Закономерности всех изменений, происходящих в системе, подчинены общему закону равновесия, который называется правилом фаз или законом Гиббса. Правило фаз выражает зависимость между числом степеней свободы С (вариантностью) системы, числом компонентов К и числом фаз системы Ф, находящихся в равновесии.

Степенями свободы называют независимые термодинамические параметры, которым можно придавать произвольные (в некотором интервале) значения так, чтобы не изменялись фазовые состояния (не исчезали старые фазы и не появлялись новые).

Обычно все превращения в металлах и сплавах происходят при постоянном атмосферном давлении. Тогда правило фаз записывают так: С = К - Ф + 1.

Уравнение правила фаз позволяет корректировать правильность построения диаграмм состояния.

Фаза - это однородная часть системы, которая отделена от других частей системы (фаз) поверхностью раздела при переходе через которую химический состав или структура вещества изменяется скачком.

Однородная жидкость является однофазной системой, а механическая смесь двух кристаллов - двухфазной, так как каждый кристалл отличается от другого по составу или по строению и они отделены один от другого поверхностью раздела.

Компонентами называются вещества, образующие систему.

Построение диаграмм состояния осуществляют различными экспериментальными методами. Часто пользуются методом термического анализа. Отбирают несколько сплавов данной системы с различным соотношением масс входящих в них компонентов. Сплавы помещают в огнеупорные тигли и нагревают в печи. После расплавления сплавов тигли со сплавами медленно охлаждают и фиксируют скорость охлаждения. По полученным данным строят термические кривые в координатах время-температура. В результате измерений получают серию кривых охлаждения, на которых при температурах фазовых превращений наблюдаются точки перегиба и температурные остановки. Температуры, соответствующие не фазовым превращениям, называются критическими точками. Точки, отвечающие началу кристаллизации, называют точками ликвидуса, а концу кристаллизации - точками солидуса. По полученным кривым охлаждения для различных сплавов изучаемой системы строят диаграмму состояния в координатах; по оси абсцисс - концентрация компонентов, по оси ординат - температура.

В процессе кристаллизации изменяются и концентрация фаз, и количество каждой фазы. В любой точке диаграммы, когда в сплаве одновременно существуют две фазы, можно определить количество обеих фаз и их концентрацию. Для этого служит правило рычага или правило отрезков.

Правило отрезков. Данная диаграмма охватывает сплавы, компоненты которых образуют смеси своих практически чистых зерен при ничтожной взаимной растворимости. На оси абсцисс отложена процентная доля компонента В в сплаве.

Фазовое строение сплавов на диаграмме зависит от температуры. При термодинамическом воздействии компонентов друг на друга снижается температура их перехода в жидкое состояние, достигая некоторого минимума при определенном для каждой пары компонентов составе. Состав сплава можно определить, спроецировав точку С на ось абсцисс (точка Вэ). Сплав двух компонентов, который плавится при минимальной температуре, называется эвтектическим или эвтектикой.

Эвтектика является равномерной смесью одновременно закристаллизовавшихся мелких зерен обоих компонентов. Температура, при которой одновременно плавятся или кристаллизуются оба компонента, называется эвтектической температурой.

Количественные изменения в сплавах данной системы компонентов при кристаллизации подчиняются правилу отрезков.

Чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, характеризующую состояние сплава, проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими данную область; проекции точек пересечения на ось концентраций показывают составы фаз.

Проведя через заданную точку горизонтальную линию можно определить количественное соотношение фаз. Отрезки данной линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.

Правило отрезков в двойных диаграммах состояния используются только в двухфазных областях. В однофазной области имеется лишь одна фаза; любая точка внутри области характеризует ее концентрацию.

Автор: Буслаева Е.М.

<< Назад: Свойства, как показатели качества материала

>> Вперед: Твердые растворы замещения и внедрения; промежуточные фазы; сверхструктуры

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ История России. Шпаргалка

▪ Теория управления. Шпаргалка

▪ Финансовое право. Шпаргалка

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Случайная новость из Архива Магнитные частицы загрязняют мозг 23.09.2016 Частицы магнетита - минерала, обладающего магнитными свойствами - часто находят в живых организмах, и обычно в связи с этим говорят о магнитном чувстве: якобы магнетит, двигаясь под действием геомагнитного поля, раздражает рецепторные клетки, и тем самым животные узнают о том, где север, где юг, и где вообще они находятся. В человеческом организме тоже есть магнетит: его частицы обнаружили в мозге около четверти века назад, и недавно Джо Киршвинк, геофизик из Калифорнийского технологического института, который открыл "человеческий магнетит", сообщил, что наш мозг способен чувствовать и магнитное поле. Однако у магнетита есть существенный минус - он стимулирует появление агрессивных молекул-окислителей, которые повреждают клеточные белки, липиды и ДНК. С другой стороны, известно, что повышенное содержание магнетитовых частиц встречается в мозге больных синдромом Альцгеймера, и что магнетит как-то усиливает токсичность патогенных белковых комплексов, формирующихся в нервных клетках при этом заболевании. И в то же время считается, что весь наш магнетит - биогенный, то есть созданный самим организмом посредством каких-то биохимических реакций. И тогда возникает вопрос, действительно ли магнетитовые частицы нужны для геомагнитного чувства - может, они накапливаются только потому, что в мозге начинаются какие-то патологические процессы, и нервная система не справляется с уборкой опасного мусора. Однако все на самом деле проще: в статье в PNAS исследователи из Ланкастерского университета пишут, что наш магнетит может быть обычным индустриальным загрязнением, попавшим в мозг из внешней среды. Барбара Мар (Barbara Maher) и ее коллеги из Оксфорда, университетов Глазго, Манчестера, Университета Монтаны и Национального автономного университета в Мехико проанализировали посмертные образцы мозга, взятые у нескольких десятков людей, живших в Мехико и в Манчестере. В образцах был магнетит, но большей частью он выглядел совсем не как биологический. Если магнетитовая частица формируется в клетке, то ее форма - тетраэдр или октаэдр, однако те, что нашли в мозгах, выглядели округлыми, шарообразными. Такие наносферы получаются при сильном нагреве - например, при сгорании топлива в автомобильных двигателях или просто на открытом огне. Биогенные тетраэдры и октаэдры тоже были, но на одну биогенную частицу приходилась, по меньшей мере, сотня абиогенных, попавших в мозг из внешней среды. Попутно в нервной ткани обнаружили частицы платины, никеля и кобальта, которые ниоткуда, кроме как извне, попасть в человеческий организм не могли. Размеры всех "внешних" частиц составляют около 150 нанометров, так что они вполне способны проникать в мозг через нос и обонятельные нервные пути. Известно, что в воздухе крупных городов, и особенно вдоль дорог, летает много магнетитовых частиц, так что местные жители легко могут надышаться "магнитной нанопылью". Дает ли это особую чувствительность к магнитному полю, неизвестно; но вообще же с учетом сказанного выше про связь магнетита и болезни Альцгеймера более насущным тут представляется вопрос, как удалить или обезвредить попавшие в мозг частицы, чтобы они не успели навредить нервным клеткам.

Другие интересные новости:

▪ Глобальное потепление помогает археологам

▪ LMX243x - синтезаторы частоты на основе схем ФАПЧ

▪ Лучший подарок - самому себе

▪ Электростимуляция мозга и творческие способности

▪ LT5522 - смеситель для переноса частоты сигнала

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Крылатые слова, фразеологизмы. Подборка статей

▪ статья Секреты резиномотора. Советы моделисту

▪ статья В какой стране появилось слово селфи? Подробный ответ

▪ статья Перегревание, тепловой и солнечный удар. Медицинская помощь

▪ статья Ремонт резиновых рукавов. Простые рецепты и советы

▪ статья Преобразователь, 3/10 вольт 15 миллиампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026