Главная > Разное > Диаграммы равновесия металлических систем
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Определение равновесия твердая фаза жидкость

Из оказанного в главе 30 следует, что, в то время как в бинарных сплавах мы интересуемся только серией площадей,

разделенных линиями диаграммы, пространственная модель тройной системы может содержать объемы, в которых сплав состоит из жидкости, находящейся в равновесии с одной или с двумя твердыми фазами. В тройной системе поверхности ликвидус-солидус бывают двух видов: 1) поверхности между полностью твердой и частично жидкой областями и 2) поверхности, отделяющие область от области где твердые фазы. Примеры этого были указаны на рис. 182. Таким образом, определение равновесия твердая фаза жидкость в тройной системе может включать исследование сплавов, содержащих относительно много жидкой фазы, что вызывает экспериментальные трудности, которых нет в бинарных системах.

Можно сделать следующие общие замечания. В тех частях диаграммы, где жидкость находится в равновесии с одной твердой фазой (например, в верхнем углу на рис. 182), имеется одна поверхность солидус, определение которой аналогично определению линии солидус твердого раствора в бинарной системе. Точки поверхности солидус тройной системы могут быть установлены микроскопическим изучением закаленных с достаточно высоких температур сплавов или рассмотренным выше методом снятия кривых нагрева и охлаждения. При этом должны быть соблюдены все меры предосторожности, подробно описанные для бинарных сплавов. Эта часть исследования выполняется относительно легко.

На рис. 182 видно, что сплавы, расположенные дальше от углов диаграммы, проходят при охлаждении последовательно через стадии (жидкость) (жидкость + А) (жидкость + А + В). Аналогичная последовательность имеется и при перитектичеекой реакции. Для данного сплава температура, при которой появляется первая твердая фаза, соответствует поверхности ликвидус, которая иногда называется поверхностью первичного выделения. Температура, при которой появляется вторая твердая фаза, соответствует поверхности вторичного выделения. Эту температуру иногда трудно определить точно. Если рассматриваемая фаза является твердым раствором, то для того, чтобы переход от поверхности первичного к поверхности вторичного выделения происходил в равновесных условиях, необходимо, чтобы в твердой фазе происходила диффузия. Если охлаждение недостаточно медленное, истинное равновесие не успевает установиться, и имеется тенденция к занижению значений температуры вторичного выделения так же, как в случае определения точки солидус бинарных сплавов с помощью

кривой охлаждения. Эта трудность не может быть преодолена снятием кривой нагрева, потому что при нагревании в области (жидкость + А + В) диффузия в твердом состоянии может пройти только, если соблюдаются условия равновесия. Лучше всего охлаждать сплав очень медленно с энергичным перемешиванием до температуры остановки, соответствующей вторичному выделению, затем сделать выдержку немного ниже этой температуры для установления равновесия; после этого может быть снята кривая нагревания при интенсивном перемешивании. Если две остановки находятся в соответствии, очевидно, что получено правильное значение; иногда это можно подтвердить микроанализом.

Применение микроскопического исследования для определения поверхности вторичного выделения возможно при условии, что сплавы не являются слишком летучими или химически активными; их структуры, существующие при высокой температуре, не должны маскироваться изменениями, происходящими при закалке или во время быстрого охлаждения. Если эти условия удовлетворяются, то исследование заключается в закалке или быстром охлаждении сплава после отжига. Отжиг должен обеспечивать равновесие, и его нужно проводить при последовательно повышающихся температурах. Отметим, что продолжительность отжига в такого рода работе может быть гораздо длительнее, чем продолжительность отжига, необходимая при определении точек солидус в бинарной системе. Как объяснялось в главе 19, если гомогенный сплав нагревается немного выше точки плавления обычно в течение получаса, то при этом образуется жидкость в количестве, которое может быть обнаружено микроанализом. С другой стороны, если нагревается тройной сплав, состоящий из жидкости, а также твердых фаз то это часто приводит к образованию грубой структуры, которая может потребовать длительного отжига для того, чтобы стать двухфазной типа (жидкость Когда относительное количество жидкости у поверхности вторичного выделения достаточно велико, при кристаллизации возможна сегрегация кристаллов, и в таком случае микроскопический метод оказывается бесполезным.

Все изложенное относится к диаграммам эвтектического типа.

В тройных сплавах, в которых происходит перитектическая реакция, кристаллы одной фазы покрываются пленкой другой фазы и для установления равновесия требуется больше времени. В этом случае термический анализ оказывается

недостаточно точным и следует пользоваться микроскопическим методом исследования.

Выше мы видели, что в бинарной системе сплавы в области эвтектики при медленном охлаждении должны полностью затвердевать при эвтектической температуре. Эвтектическую температуру можно легко установить систематическим исследованием серии сплавов. Совершенно аналогично в тройной системе сплавы, претерпевающие эвтектическое превращение (жидкость твердые фазы), будут полностью затвердевать при температуре тройной эвтектики; эта температура также легко устанавливается. Подобно тому как в двойной системе обычно полностью не завершается трехфазная перитектическая реакция (жидкость твердые фазы), так в тройной системе редко полностью завершается четырехфазная перитектическая реакция (жидкость твердые фазы).

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление