Диаграмма состояния с полиморфными, эвтетктоидными, перитектоидными превращениями. Правило Курнакова

Министерство образования и науки Украины

Донбасский государственный технический университет

Кафедра ОМД





















КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА



по дисциплине "Металловедение"

на тему:



"Диаграмма состояния с полиморфными, эвтетктоидными, перитектоидными превращениями. Правило Курнакова"

















Алчевск 2009

	
1.	Связь между свойствами сплавов и типом диаграмм состояния



Н.С. Курнаков показал определенную зависимость между составом и структурой сплава, определяемой типом диаграммы состояния и свойствами сплава (твердостью, электропроводностью и.т.д.).

Свойства сплава зависят от того, какие соединения или какие фазы образовали компоненты сплава (рис. 1).





K

S

Е

N

Е

Рисунок 1. Свойства сплавов и их диаграммы состояния



При образовании непрерывного ряда твердых растворов свойства (твердость, электропроводность и др.) изменяются по криволинейной зависимости (рис. 1, б).

Твердость компонентов А и В ниже, чем твердость сплавов.

При образовании смесей (рис. 1, а) свойства сплава изменяются по линейному закону (аддитивно).

Значение свойств сплавов находятся в интервале между свойствами чистых компонентов.

При увеличении Vохл происходит измельчение структуры, в связи с этим свойства против эвтектики оказываются более высокими (пунктирная линия).

ESK – линия эвтектического превращения.

ТА – температура плавления компонента А.

ТАSТВ – линия ликвидус.

В сплавах с ограниченной растворимостью (рис. 1, в; диаграммы с эвтектическим или перитектическим превращениями) свойства при концентрациях, отвечающих однофазовому твердому раствору изменяются по криволинейной зависимости, а в двухфазовой области – по прямой. Крайние точки на прямой являются свойствами предельно насыщенных твердых растворов.

Линия EN – линия ограниченной растворимости В в А.

При образовании химического соединения (рис. 1, г) на кривой концентрация – свойства, будет иметься максимум (или минимум) – а на прямой перелом.

Зная характер взаимодействия между двумя металлами и тип диаграммы состав – свойства, можно легче и быстрее определить состав сплава, обеспечивающий наилучшие свойства.



	2.	Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых имеют полиморфные превращения



Полиморфизм – это свойство металлов в зависимости от температуры и давления существовать в состояниях с различными кристаллическими решетками.








Рисунок 2. Диаграмма состояния с полиморфным превращением у одного из компонентов: ТпА – температура полиморфного превращения компонента А (Fe, Sn, Co, Mk, Ti, Zr и др.), ТАаТВ – линия ликвидус, ТАбТВ – линия солидус, ТпА-С2 – линия начала полиморфного превращения, ТпА-С1 – линия окончания полиморфного превращения.



После затвердевания все сплавы состоят из γ-твердого раствора (твердый раствор В в Аγ). С понижением температуры ниже ТпА-С2: Аγ превращается в Аα (модификации). В области С1-С2 в равновесии находится две фазы α+γ, где α – твердый раствор В в Аα.



Сплав 1



Процесс кристаллизации кратко.



Сплав 2



Полная кристаллизация ниже t2.

В точке t3 начинается полиморфное превращение γ↔α, а в точке t4 заканчивается.

Состав α-твердого раствора изменяется по линии ТпА-С1.

После охлаждения структура – α.



Сплав 3



Начало кристаллизации аналогично сплаву I и II. В точке t3 начало полиморфного превращения γ↔α, которое до конца не происходит.

Находим количество фаз при комнатной температуре:



,



.





Рисунок 3. Диаграмма состояния с полиморфным превращением у двух компонентов: ТАаТВ – линия ликвидус, ТАбТВ – линия солидус, ТпАсТпВ – линия начала полиморфного превращения γ↔α, ТпАdТпВ – линия оканчания полиморфного превращения γ↔α

Все превращения образуют неограниченные твердые растворы (сначала γ, а затем при полиморфном превращении γ↔α).






Рисунок 4. Диаграмма состояния с полиморфным превращением у одного из компонентов и с эвтектическим превращением: ТАСТВ – линия ликвидус, ТАECPТВ – линия солидус, ECP – линия эвтектического равновесия: , ТпА – температура полиморфного превращения компонента А: А1α↔А2δ





Рисунок 5. Диаграмма состояния с полиморфным превращением двух компонентов и с эвтектическим превращением: ТАСТВ – линия ликвидус, ТАECFТВ – линия солидус, ТпА – температура полиморфного превращения компонента А: А1α↔А2δ



Если до и после превращения количества жидкости практически равны-то это полиморфное превращение.

ЕСF – эвтектическое равновесие: 

ТпВ – линия полиморфного превращения: В1β↔В2γ.





Рисунок 6. Диаграмма состояния с полиморфным превращением у одного из компонентов и с перитектическим превращением: ТАFТВ – линия ликвидус, ТАPSТВ – линия солидус, PSF – линия перитектического равновесия: , ТпА – температура полиморфного превращения: А1 ↔ А2, линия TпАPSF – начало полиморфного превращения, линия окончания полиморфного превращения ТпА-S: α1↔α2.



Сплав 1 – рассмотреть кратко.



Сплав 2



Ниже t1 происходит выделение кристаллов α1.

При t2 перитектическое превращение:  (полиморфное превращение).




Сплав 3



При t2 – перитектическое превращение: .

Ниже t3 структура α2 заканчивается полиморфное превращение.



Сплав 4 – аналогично.





Рисунок 7. Диаграмма состояния с полиморфным превращением двух компонентов и с эвтектоидным превращением: ТпА и ТпВ – начало полиморфных превращений А и В, ECF – линия эвтектоидного равновесия, эвтектоидное превращение заключается в том, что из одной твердой фазы образуется две твердые фазы: , ТпАE – конец полиморфного превращения компонента А, ТпВF – конец полиморфного превращения компонента В, EN – линия ограниченной растворимости компонента В в А.



Сплавы:

Е'С – доэвтектоидные: α+эвт-д (α+β).

С – эвтектоидный: э (α+β).

CF' – заэвтектоидные: β+э (α+β).

Фазы: α+β.

Разновидность эвтектоидного превращения: 




Рисунок 9. Диаграмма состояния с полиморфным превращением у 2-х компонентов и с перитектоидным превращением



Линия ликвидус и солидус (указать).

ТпАРТпВ – начало полиморфного превращения γ↔α; γ↔β.

ТпА – начало полиморфного превращения компонента А.

ТпВ – начало полиморфного превращения компонента В.

FTпВ – конец полиморфного превращения компонента В: γ↔β.

ТпАD – конец полиморфного превращения: γ↔α (А).

PDF – линия перитектоидного равновесия: γР + βF ↔ αD.



Сплав 1



Интервал 1–2 – полная кристаллизация: Ж↔γ.

Ниже t3 из γ твердого раствора выделяется кристаллы β-фазы.

Ниже t4 за счет взаимодействия двух старых твердых фаз (перитектоидне превращение) образуется новая кристаллическая фаза: γР+βF↔αD.



Сплав 2



При t4: γР + βF ↔ αD + βF(изб) ост.




Рисунок 10. Микроструктура сплава



Сплав 3



При t4: γР + βF ↔ αD + γР (изб) ост.

При понижении температуры γост без превращений переходит в α-фазу.

Разновидность перитектоидного превращения: α + β ↔ AnBm.





α+β

AnBm







Рисунок 11.

	

	

	
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





2