14.Трехкомпонентные системы.

Цель: ознакомление с трехкомпонентными системами

1.Способы изображения диаграмм трехкомпонентных систем.

2.Основные типы фазовых диаграмм тройных систем.

Ключевые слова: Компонент, фаза, структура, состав, диаграмма, правидо фаз, кристаллизация, степень свободы, ликвидус, солидус.

Способы изображения диаграмм трехкомпонентных систем.

В технике широко используют сплавы, образованные тремя и большим числом компонентов. Для характеристики фазовых превращений в тройных сплавах применяют тройные диаграммы состояния. Такие диаграммы представляют собой пространственные фигуры, на плоском основании которых изображается состав сплавов, а по вертикальной оси откладывается температура.

Составы тройных сплавов чаще всего изображают на плоскости равностороннего треугольника, который называют концентрационным треугольником (рис.54). На сторонах этого треугольника лежат точки, выражающие составы двойных сплавов, в вершинах треугольника – точки, соответствующие чистым компонентам. Любая точка, лежащая внутри треугольника, соответствует составу тройного сплава. За 100% массы удобнее всего принять длину стороны треугольника, тогда масса компонентов в тройном сплаве определится отрезками, параллельными сторонам треугольника.

На рис. 54, а показано, как определить химический состав сплава Х . Сплавы, составы которых лежат на прямой, параллельной одной из сторон треугольника, содержат одинаковое количество одного из компонентов. Например, в сплавах М, К и L (рис. 54, б) содержится 30% компонента В. В сплавах, составы которых лежат на прямой, проходящей через одну из вершин треугольника, сохраняется постоянным колич которых лежит на линии ВЕ (рис.54,в), содержится одинаковое количество компонентов А и С.

К тройным системам так же, как к двойным, применимо правило отрезков. Легко доказывается, что в случае разделения сплава на две фазы (структурные составляющие) состав его должен лежать на прямой, соединяющей составы указанных фаз (структурных составляющих). При этом полученные отрезки обратно пропорциональны массам фаз.

Рассмотрим случай разделения сплава состава точки О массой 5 кг на две части, имеющие составы М и К (рис. 55), масса части

М равна 3кг, а части К – 2кг. Следовательно, .

ественное соотношение двух компонентов. Например, в сплавах,

В случае разделения сплава на три части различного состава для определения количественных соотношений пользуются правилом центра тяжести (рис. 55,б).

Сплав О, состоит из фаз М, К и Н массой соответственно 3,2,4 кг. Массы фазы М определяется отношением Оm/ Мm, масса фазы К – отношением Ок/Кк, а массы фазы Н – отношением Оh/Hh. Следует обратить внимание на то, что состав О обязательно должен лежать внутри треугольника, в нашем случае МКН, вершины которого указывают состав частей сплава.

В тройных системах границы между однофазными, двухфазными и трехфазными областями представляют собой криволинейные поверхности. Четырехфазному равновесию соответствует горизонтальная плоскость.

Кроме поверхностей ликвидуса и солидуса, которые могут иметь любую кривизну, все остальные криволинейные поверхности будут линейчатыми, т.е. при пересечении этих поверхностей горизонтальными плоскостями образуются прямые линии. Эти прямые являются конодами-линиями, соединяющими составы двух из имеющихся при температуре данной горизонтали фаз.

Если при данной температуре в сплаве существуют три фазы, то образуется конодный треугольник, каждая сторона которого соединяет составы двух из имеющихся фаз, при этом по правилу центра тяжести состав сплава должен лежать внутри конодного треугольника.

Состав жидкого раствора в процессе кристаллизации тройных сплавов изменяется по поверхности ликвидуса или по линиям пересечения двух поверхностей ликвидуса (линиям двойных эвтектик) в системах, имеющих эвтектические реакции, или по линиям двойных перитектик в системах с перитектическими превращениями.

Состав твердых растворов в процессе кристаллизации изменяется по поверхности солидуса или граничным линиям промежуточных линейчатых поверхностей. Пользуясь только пространственной моделью системы, нельзя точно определить составы ненасыщенных твердых растворов в процессе кристаллизации.