Вопрос 26 твердые растворы диаграммы состояния сплавов железа с углеродом Диаграмма состояния]
Железо образует с углеродом химическое соединение Fe3C цементит. Так как на практике применяют металлические сплавы с содержанием углерода до 6,67 %, то рассматриваем часть диаграммы состояния от железа до цементита. Поскольку цементит - фаза метастабильная, то и соответствующая диаграмма называется метастабильной (сплошные линии на рисунке).
Сплавы твердые растворы – это твердые фазы, в которых соотношения между компонентов могут изменяться. Являются кристаллическими веществами.
Характерной особенностью твердых растворов является:
наличие в их кристаллической решетке разнородных атомов, при сохранении типа решетки растворителя.
Твердый
раствор состоит из однородных зерен
(рис. 4.3).
Фазой называется часть или совокупность гомогенных частей системы, разделённых границами раздела, обладающие одинаковым составом, структурой, свойствами и при переходе через границу раздела структуры, состав, свойства или структура могут меняться скачкообразно.
Графическим способом описания фаз, находящихся в состоянии равновесия, является диаграмма состояния
Твёрдыми растворами называются фазы переменного состава, в которых атомы одного из компонентов образуют кристаллическую решётку, в которой располагаются атомы другого компонента.
Твёрдые растворы
По способу расположения атомов второго компонента в решётке растворителя подразделяют на :
А). Твёрдые растворы типа замещения
Б). Типа внедрения
В). Типа вычитания.
Юм - Розери сформулировал ряд правил для образования твёрдых растворов типа замещения:
1). Размерный фактор. Размеры атомов сплавляемых компонентов не должны различаться более, чем на 10-15%. Например:
Ag-Au dr=0.2% ГЦК; Ni-Cu r=2.7% ГЦК; V-Ti r = 2% ОЦК
2). Структурный фактор.
Решётки атомов растворителя и растворимого вещества должны быть изоморфны, т.е. структурно подобны.
3). Валентный фактор.
А). Атомы должны принадлежать к одному или соседним столбцам в таблице Менделеева, т.е. иметь валентность почти одинаковую.
Б). Атомы растворимого вещества должны быть гораздо меньше атомов растворителя (>15%).
Внедряющиеся атомы: N, H, C, ...
В). Определяется электронным фактором и в данном курсе не обсуждается.
Для характеристики состояния сплава необходимо знать число фаз и их концентрацию.
Для твёрдого раствора типа внедрения характерна только ограниченная растворимость. Это обусловлено тем, что размеры атомов сплавляемых компонентов различны, вследствие этого атомы сплавляемых компонентов располагаются в ограниченных объёмах кристаллах, называемых пустотами.
Вопрос 27 Стальной и чугунный участок диаграммы
Стальной» участок диаграммы состояния железо-углерод расположен в интервале содержания углерода от 0 до 2,08 %, а «чугунный» участок – от 2,08 до 6,67 % углерода.
«Стальной» участок диаграммы железо-углерод удобно делить по содержанию углерода на три части:
доэвтектоидное — от 0 до 0,77 % С;
эвтектоидное — 0,77 % С и
заэвтектоидное – от 0,77 до 2,11 % С.