Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [ 21 ] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

опытных данных. Диаграммы состояния строят в координатах температура-концентрация в процентах по массе или реже в атомных процентах.

Для построения диаграмм состояния, особенно для определения те.адператур затвердевания, используют термический анализ. Для изучения превращений в твердом состоянии пользуются различными методами физико-химического анализа (микроанализа, рентгеноструктурного, дилатометрического, магнитного и др.).

Диаграмма состояния сплавов, образующих неограниченные твердые растворы

Диаграмма состояния для случая полной взаимной растворимости компонентов Л и Б в жидком и твердом состояниях дана на рис. 41.

t О га W во ва%в

Рис. 41. Диаграмма состояния для случая неограниченной растворимости компонентов Л и Б в жидком и твердом состояниях: а - кривые охлаждения; б - диаграмма состояния

Рассмотрим построение диаграммы состояния при помощи наиболее часто применяющегося для этой цели метода термического анализа.

Температура охлаждаемого чистого компонента А равномерно понижается до (рис. 41, а; кривая Л), при этой температуре компонент А и затвердевает. На кривой отмечается остановка (горизонтальная линия), так как согласно правилу фаз только в этом случае при постоянной температуре могут существовать

две фазы - твердая и жидкая (С = 1 + 1 - 2 = 0). После затвердевания компонента А, когда С = 1, температура снова равномерно понижается. Аналогично протекает кристаллизация компонента Б (рис, 41, о; кривая Б).

При охлаждении сплава / температура равномерно понижается до (рис. 41, а). При температуре 4 начинается процесс кристаллизации, и на кривой охлаждения отмечается перегиб (критическая точка), связанный с уменьшением скорости охлаждения вследствие выделения скрытой теплоты кристаллизации .

Начиная от температуры из жидкого сплава кристаллизуется твердый раствор. Процесс кристаллизации протекает при понижающейся температуре, так как согласно правилу фаз в двухкомпонеитной системе при наличии двух фаз (жидкой и кристаллов твердого раствора а) число степеней свободы будет равно единице (С = 2 -f 1 - 2 = 1).

При достижении температуры (см. рис. 41, а) сплав затвердевает, и при более низких температурах существует только а-твердый раствор. Аналогично затвердевают и другие сплавы этой системы.

Если найденные критические точки от до .в перенести на диаграмму, где по оси абсцисс нанесены составы сплавов, а по оси ординат температура, и одноименные критические точки (т. е. отражающие одинаковый физический процесс) соединить плавными кривыми, то получится диаграмма состояния системы сплавов компонентов А и В, образующих непрерывный ряд твердых растворов (рис. 41, б).

Начало затвердевания сплавов происходит при температурах, соответствующих линии tAhishh, называемой линией ликвидус.

Температуры окончания кристаллизации соответствуют линии tAti.tJe.B называемой линией соли д у с.

В интервале температур между линиями ликвидус и солидус существуют две фазы - жидкий сплав и твердый раствор к (рис. 42).

Для определения состава фаз, находящихся в равновесии при любой температуре, лежащей между линиями ликвидус и солидус, например , или 4 (см. рис. 41, б), нужно через данный температурный уро-

вень t или 4 провести линию, параллельную оси концентраций до пересечения с линиями ликвндус и со-лидус. Тогда проекция точки пересечения этой линии с линией ликвидус (п и п) на ось концентрациГ! укажет состав жидкой фазы, а точки пересечения с линией солидус (mi и пц) - состав твердой фазы (а-риствора).

Линии mi/ii и 1ЩП2 и др., соединяющие состав фаз, находящихся в равновесии, называют к о н о д а м и. В диаграммах двухкомпонен-тных систем конода - прямая линия (см. рис. 41, б).

В процессе кристаллизации меняется не только состав фаз, ио и количественное соотношение между ними. Для определения количественного соотношения фаз, находящихся в равно-весни при данной теглпературе,

:!ОЛЬЗуЮТСЯ прэвилом ОТрбЗКОВ

(рычага). Согласно этому правилу, например, для определения массового или объемного количества твердой фазы необходимо вычислить отношение длины отрезка, примыкающего к составу жидкой фазы, к длине всей коноды; для определения количества жидкой фазы - отношение длины отрезка, примыкающего к составу

твердой фазы, к длине коноды. Следовательно, количество твердой фазы (в процентах) при температуре tj определится отношением отрезка tmj к длине коноды niitii:

=:ii!!!L.ioo %.

Рис. 42. Схема кристаллизации сплавов, компоненты которых неограниченно растворимы один в другом (номера сплавов указаны на рпс. 41)

Массу или объем жидкой фазы при температуре tj определим из соотношения Ж = ((7/1/пгп)-100 %.

Выделяющиеся кристаллы твердого раствора имеют переменный состав, зависящий от температуры. Однако при медленном охлаждении процессы диффузии в жидкой и твердой фазах (объемная диффузия), а также процессы взаимной диффузии между ними