Контрольная работа по "Металлургии"

Вариант 3

1. Начертите диаграмму состояния системы, изображенную в задании (рис. 4). Укажите фазы во всех областях диаграммы. Опишите фазовые превращения в сплаве состава 25%В – 75%А при медленном охлаждении.

        Определите для заданного сплава:

а) химический состав фаз (концентрации компонентов в фазах) при температурах t1, t2, t3, t4, t5, t6;

б) число степеней свободы при эвтектическом превращении и в интервале t3 – t5;

в) количество каждой фазы в процентах при температурах t4, t6.

[pic 1]

2. Опишите природу, особенности строения и свойства электронных соединений. Какие элементы образуют фазы этого типа? Приведите примеры.

Решение:

        Укажите фазы во всех областях диаграммы:

[pic 2]

        Опишите фазовые превращения в сплаве состава 25%В – 75%А при медленном охлаждении.

[pic 3]

        В (⋅)1 сплав находится в жидком состоянии, т.е. существует только одна фаза – жидкий раствор углерода в железе. Следовательно, число степеней свободы, согласно правилу фаз Гиббса, будет равно: С = к + n – ф (где к – число компонентов, для системы железо-цементит, к = 2, двухкомпонентная система; n – число внешних переменных факторов, в данном случае при рассмотрении равновесия в металлических сплавах, находящихся под воздействием атмосферного давления, единственным внешним переменным фактором является температура, поэтому n = 1; ф – число фаз) С = 2 + 1 – ф = 3 – ф = 3 – 1 = 2. При двух степенях свободы равновесие в системе не нарушается даже при одновременном изменении температуры и концентрации сплава в определенных пределах. При понижении температуры в сплаве не будет происходить никаких превращений, и температура будет падать быстро, кривая охлаждения идет круто вниз до (⋅)1. На участке кривой указываем фазовое состояние сплава «L» и число степеней свободы, равное 2 (L, С = 2 + 1 – 1 = 2).

        (⋅)2 соответствует пересечению вертикали с линией диаграммы состояния, соответствующей началу кристаллизации фазы β. Следовательно, в сплаве появляется вторая фаза – β, число степеней свободы уменьшается (С = 2 + 1 – 2 = 1), кривая охлаждения станет более пологой до температуры, соответствующей следующей критической точке 3. На участке 2 – 3 фазовое состояние отвечает «L + β», а число степеней свободы, равно 1. При изменении температуры в пределах точек 2 и 3 изменяется соотношение между жидкой и твердой фазами, но равновесие не нарушается.

        (⋅)3 соответствует эвтектическому превращению – происходит эвтектическая кристаллизация, в которой участвуют три фазы: L, β, γ. Следовательно, число степеней свободы С = 2 + 1 – 3 = 0 и система нонварианта, три фазы могут находится в равновесии только при строго постоянной температуре. На кривой охлаждения это отражено отрезком 3 – 3’. На отрезке 3’ – 4 в равновесии находятся две фазы: β+γ и число степеней свободы равно С = 2 + 1 – 2 = 1.

        (⋅)4 соответствует эвтектоидному превращению, в котором участвуют только твердые фазы: β, γ, α. Следовательно, число степеней свободы С = 2 + 1 – 3 = 0 и система нонварианта, три фазы могут находится в равновесии только при строго постоянной температуре. На кривой охлаждения это отражено отрезком 4 – 4’. Ниже точки 4’ в равновесии находятся две фазы: α+γ и число степеней свободы равно С = 2 + 1 – 2 = 1.

а) химический состав фаз (концентрации компонентов в фазах) при температурах t1, t2, t3, t4, t5, t6:

t1: L, СL = 25% В (75% A);

t2: L + β, СL = 40% В (60% А), Сβ = 15% В (85% А);

t3: L, β, γ, СL = 44% В (56% А), Сβ = 19% В (81% А), Сγ = 60% В (40% А);

t4: β+γ, Сβ = 16% В (84% А), Сγ = 68% В (32% А);

t5: β, γ, α, Сβ = 15% В (85% А), Сγ = 70% В (30% А), Сα = 16% В (84% А);

t6: α+γ, Сα = 4% В(96% А), Сγ = 74% В (26% А).

б) число степеней свободы при эвтектическом превращении и в интервале t3 – t5:

t3: соответствует эвтектическому превращение – происходит эвтектическая кристаллизация, в которой участвуют три фазы: L, β, γ. Следовательно, число степеней свободы С = 2 + 1 – 3 = 0 и система нонварианта.