Материаловедение Тройные диаграммы состояния
Обычно сплавы содержат по три, по четыре и более компонентов. О свойствах тройного сплава нельзя судить по свойствам двойных сплавов. В тройных сплавах влияние добавок двух компонентов никогда не является простой суммой влияния этих добавок. Часто два добавленных компонента реагируют друг с другом и дают новое химическое соединение, что придает новые свойства тройному сплаву. Еще чаще третий добавляемый компонент изменяет растворимость второго компонента в первом, то уменьшая ее, то увеличивая. А с изменением растворимости одного компонента в другом тесно связано изменение физических и механических свойств. Фазовое равновесие в системе из трех компонентов А, В и С при всех составах тройных сплавов можно определить, если изучено равновесие в двойных системах А - В, В - С и С - А. Состав тройных сплавов характеризуется тремя переменными концентрациями, из которых две любые являются независимыми переменными, а третья определяется дополнением суммы двух первых до 100%.
Чтобы показать концентрации всех компонентов, входящих в состав как двойного, так и тройного сплава в одинаковом масштабе, диаграммы строят в косоугольных координатах с углом в 60°. Получаемый равносторонний треугольник называют концентрационным треугольником. Возможность использования площади равностороннего треугольника для изображения состава тройных сплавов вытекает из следующей аналогии: 1) сумма трех концентраций во всяком тройном сплаве является величиной постоянной и равной 100% и 2) сумма 3 -х перпендикуляров, опущенных из любой точки внутри равностороннего треугольника на его стороны, является величиной постоянной и равной высоте треугольника.
Вершины концентрационного треугольника изображают чистые компоненты. Стороны указывают состав двойных сплавов. Состав тройного сплава можно определить опустив 3 перпендикуляра на стороны треугольника. Длина каждого перпендикуляра пропорциональна содержанию одного из компонентов. Например, длина Ма пропорциональна содержанию компонента %А, Мb -%В, Мc -%С. Для того чтобы найти точку, изображающую сплав заданной концентрации, например сплав с 10%А, 30%В и 60%С, надо сначала найти геометрическое место фигуративных точек всех сплавов, содержащих 10%А (прямая, параллельная стороне ВС отстоящая от нее на расстоянии 0, 1 от высоты). Так же находится геометрическое место точек, изображающих сплавы, содержащие 30%В. На пересечении двух построенных прямых и лежит сплав, в котором одновременно имеется 10%А и 30%В. Так как сумма всех концентраций равна 100%, то на долю компонента С остается 60%. Таким образом, сплавы, фигуративные точки которых лежат на одной прямой, параллельной какой-нибудь из сторон треугольника, содержат одинаковое количество вещества, изображаемого вершиной, противолежащей этой стороне.
Сплавы, фигуративные точки которых лежат на секущей, проходящей через какую-нибудь вершину, характеризуются постоянным отношением двух компонентов. Вместо того, чтобы измерять концентрации компонентов длинами перпендикуляров, опущенных на стороны, можно измерять их длинами отрезков прямых линий, проведенных через фигуративную точку сплава параллельно сторонам. Так, например, состав сплава, изображаемого точкой М, можно выразить соотношением отрезков Сf, Ad и Be. Измерение по отрезкам, параллельным сторонам, имеет то преимущество, что при таком способе масштаб всех концентраций как двойных, так и тройных сплавов делается одинаковым.
Часто на концентрационный треугольник заранее наносят сетку для отсчета. Любой тройной сплав или смесь трех компонентов могут быть изображены точкой внутри равностороннего треугольника. В тройной системе также справедливо правило рычага. Состав любого сплава, состоящего из фаз состава а и b, лежит на прямой, соединяющей эти точки. Состав сплава с зависит от относительных количеств фаз а и b. Если в сплаве преобладает одна из фаз состав сплава лежит ближе к этой фазе. Исходя из правила аддитивности можно определить, что Qb: Qa=ас: cb (буквой Q обозначено количество той фазы, которая указана индексом).
В тройной системе действует также правило центра тяжести. Если сплав М состоит из фаз состава а, b и с, то его состав лежит внутри треугольника аbс. Точка М лежит в центре тяжести треугольника abc, к соответствующим вершинам которого подвешены грузы, пропорциональные количествам фаз и, b и с.
Пользуясь проекцией диаграммы на концентрационный треугольник и правилом центра тяжести, можно определить количество каждой структурной составляющей в любом сплаве. Например, в сплаве состава х количество избыточной фазы А определяется отношением отрезков ху : Ау. Отношением Ах : Ау определяется количество жидкой фазы состава у, оставшейся к концу выпадения избыточной фазы А. Из этой жидкости выпадает двойная и тройная эвтектики. Поэтому точка у характеризует средний состав смеси этих эвтектик. Состав тройной эвтектики известен (Е), и следовательно, можно определить средний состав двойной эвтектики. Этому составу соответствует точка k на стороне АВ концентрационного треугольника. Построив треугольник Ak. E, вершины которого дают состав структурных составляющих (А, А + В и А + В + С), можно, пользуясь правилом центра тяжести, определить количество каждой из них. Количество А определяется отношением длин ху : Ау, двойной эвтектики (А + В) - lx : lk, тройной эвтектики (А + В + С) - отношением mx : m. E. Точка m характеризует средний состав смеси из А и (А + В), точка l - смеси из А и (А + В + С), точка y - смеси из (А + В) и (А + В + С).
Переход к следующей теме
Скачать презентацию Материаловедение Тройные диаграммы состояния Обычно сплавы содержат
Материаловедение-Тройные сплавы.ppt