Диаграммы состояния
Министерство образования и науки УкраиныДонбасский государственный технический университетКафедра ОМДКОНТРОЛЬНАЯ РАБОТАпо дисциплине МеталловедениеВыполнил:ст. гр. ПМГ-А-08зТупорев Р.Л.Алчевск 20091. Диаграммы состояния и кристаллизация металлических сплавов. Методы построения диаграмм состояния. Правило фаз Гиббса1.1 Диаграммы состоянияДиаграммы состояния, или диаграммы фазового равновесия в удобной графической форме показывают фазовый состав сплава в зависимости от температуры и концентрации. Диаграммы состояния строят для условий равновесия (окончательное состояние). Равновесное состояние соответствует минимальному значению свободной энергии. Это состояние может быть достигнуто только при очень малых скоростях охлаждения или длительном нагреве. Однако истинное равновесие достигается редко, наиболее часто системы находятся в метастабильном состоянии (неустойчивом), и под воздействием внешних факторов могут переходить в другие более устойчивые состояния. Метастабильные состояния нередко сообщают сплавам высокие механические и другие свойства.1.2 Правило фазДиаграммы фазового равновесия характеризуют окончательное состояние сплавов, то есть после того как все превращения в них произошли и полностью закончились. Это состояние зависит от внешних условий (Т0 С; Р, МПа) и характеризуется числом и концентрацией образовавшихся фаз. Закономерность изменения числа фаз в гетерогенной системе определяется правилом фаз.Правило фаз устанавливает зависимость между числом степеней свободы, числом компонентов и числом фаз и выражается уравнениемС = К - Ф + 2,где С - число степеней свободы системы (или вариантность);К - число компонентов, образующих систему;2 - число внешних факторов (Т и Р);Ф - число фаз, находящихся в равновесии.Под числом степеней свободы (вариантностью системы) понимают возможность изменения температуры, давления и концентрации без изменения числа фаз, находящихся в равновесии.При нормальных условиях изменяется только один фактор -Т0С, Р =const, тогда:С=К - Ф + 1.Число степеней свободы не может быть меньше нуля, тогда К-Ф+1>0, а Ф<К+1, то есть число фаз в сплаве, не может быть больше чем число компонентов плюс единица. Таким образом, в двойной системе может быть не более трёх фаз.При С = 0 - существует в равновесии сразу три фазы - имеется нонвариантное равновесие (безвариантное). При таком равновесии сплав может существовать только при условии - постоянная температура и определённый состав всех фаз, находящихся в равновесии. То есть кристаллизация (или превращение) начинается и заканчивается при постоянной температуре. Если С =1 или 2, то кристаллизация или превращение протекает с течением времени в интервале температур.1.3 Процесс кристаллизации сплавовВ жидком состоянии большинство металлов неограниченно растворяется друг в друге, образуя однородный раствор (исключение: Fe - Pb, Cu - Pb).Кристаллизация в сплаве начинается только при переохлаждении, с образованием зародышей и их последующего роста.Любые фазы, образующиеся
