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

(м е ж ф а 3 н а я диффузия) успевают за процессом кристаллизации, поэтому состав кристаллов выравнивается. В этих условиях сплав после затвердевания будет состоять из однородных кристаллических зерен твердого раствора (см. рис. 42 и 39, а), а их состаь будет соответствовать исходному составу-сплава.

Дендритная (внутрикристаллическая) ликвация. Процесс диффузии протекает медленно, поэтому в реальных условиях охлаждения состав в пределах каждого кристалла и разных кристаллов не успевает выравниваться, и он будет неодинаковым.

В процессе кристаллизации обычно образуются кристаллы твердого раствора дендритного типа. Поэтому оси первого порядка, возникающие в начальный момеит кристаллизации, обогащены более тугоплавким компонентом А. Периферийные слои кристалла и меж-осные пространства, кристаллизующиеся в последнюю очередь, будут обогащены компонентом В, понижающим температуру плавления сплава; их состав близок к концентрации, соответствующей исходной концентрации сплава. Такую неоднородность состава сплава внутри отдельных кристаллов называют внутрикристал-литкой или дендритной ликвацией. Вследствие разной травимости участков твердого раствора, имеющих неодинаковый состав, неоднородность внутри каждого кристалла может быть легко выявлена при микроанализе (рис. 39, е).

Дендритная ликвация может быть ослаблена диф-ф у 3 и о н н ы м отжигом - продолжительным нагревом затвердевшего сплава при температурах, обеспечивающих достаточную скорость диффузии (несколько ниже линии солидус).

Ограниченная растворимость наиболее часто встречается в металлических сплавах. При образовании ограниченных твердых растворов различают два типа диаграмм состояния: с эвтектическим и с перитектиче-ским превращениями.

Диаграмма состояния сплавов, образуюиих ограниченные твердые растворы и эвтектику

Как видно из рис. 43, выше линии ликвидус tjt устойчива лишь жидкая фаза Ж.

Линия iAdCetjB - линия солидус (рис. 43). При температурах ниже линии солидус все сплавы находятся в твердом состоянии.

Между линиями ликвидус к солидус в равновесии находятся две фазы: твердые растворы а (твер.цый раствор компонента В в Л) или р (твердый раствор компонента Л в В) и жидкая фаза Ж-

При температурах, соответствующих линии /С, из жидкого сплава выделяются кристаллы а-тсердого

Го го W 60 80%в

Рис. 43. Диаграммы состояния (о) и кривые охлаждения (б) сплавов, сбравующих ограниченные твердые растворы н эвтектику

раствора; а по линии /дС - кристаллы р (рис. 43, б). Линии /С и 1бС не только соответствуют температурам начала кристаллизации сплавов различного состава, но и показывают степень насыщения жидкой фазы компонентами Л и В, т, е. являются линиями растворимости. Точка d характеризует предельную растворимость компонента В в компоненте Л, а точка е - Л в В при температуре ts, а f и k - при комнатной температуре.

Таким образом, линия df характеризует изменение растворимости компонента Б в Л, а линия ek компонента Л Б Б с изменением температуры; эти линии называют линиями предельной растворимости.

Сплав, соответствующий точке С (в нашем случае 60 % В), затвердевает при постоянной температуре 4-При температуре несколько ниже tg жидкий сплав оказывается насыщенным по отношению к обеим фазам (а- и Р-твердым растворам), так как точка С как бы принадлежит сразу двум ветвям линий ликвидус

(рис. 43, б). Поэтому при температуре tg одновременно с жидким раствором сосуществуют предельно насыщенные кристаллы твердых растворов аир, образующих гетерогенную структуру.

Сплавы, в которых происходит одновременная кристаллизация а- и р фаз нри постоянной и самой низкой для данной системы сплавов температуре, называют эвтектическими.

Структуру, состоящую из определенного сочетания двух (или более) твердых фаз, одновременно кристаллизующихся из жидкого сплава, называют эвтектикой. Эвтектическая структура в условиях сравнительно высоких степеней переохлаждения состоит из мелких кристаллов обеих фаз (а и Р), так как при одновременной кристаллизации их из жидкого сплава рост каждой из них затрудняется (см. рис. 39, в).

Рассмотрим процесс кристаллизации некоторых сплавов. Сплавы, расположенные левее точки d (рис. 43, б) и правее точки е, кристаллизуются так же, как и сплавы с неограниченной растворимостью (см. рис. 41).

После затвердевания сплавы, лежащие левее точки /, состоят только из кристаллов твердого раствора а, а сплавы, лежащие правее точки k, - из кристаллов Р (рис. 43 и 44, сплав /).

Рассмотрим теперь кристаллизацию д о э в т е к -тического сплава на рис. 43 и 44, сплав 3. При достижении температуры несколько ниже 4 в жидкости образуются кристаллы твердого раствора а. Процесс кристаллизации а-раствора будет в интервале температур, так как система имеет одну степень свободы (С = 2 + 1 - 2 = 1).

Процесс выделения а-кристаллов продолжается до температуры 4- Состав кристаллов твердого раствора а в условиях равновесия определяется точками пересечения коноды с линией солидус, а остающейся жидкости - точками пересечения коноды с линией ликвидус. Так, при температуре t., составу жидкой фазы соответствует точка т, а твердой п.

Количество жидкой и твердой фаз определяют по правилу отрезков. При достижении эвтектической температуры 4 кристаллы а-фазы достигают предельной концентрации (точка d) а., а жидкая фаза получает эвтектический состав (точка С) Же- В этих условиях