Як побудувати криву охолодження з застосуванням правила фаз


 

Металеві матеріали, які застосовуються в техніці, в більшості випадків є сплавами. Сукупність усіх сплавів матеріалу називають системою сплавів. Фазою само називається однорідна частина системи, яка має однаковий склад і агрегатний стан. Щоб побудувати криву охолодження матеріалу, достатньо знати число його компонентів і кількість фаз.


Вам знадобиться

— олівець;
- Лінійка.

Інструкція

  1. Припустимо, вам необхідно побудувати криву охолодження для залізовуглецевих сплавів. Для початку визначте, які фази існують в системі. Так, в сплавах заліза і вуглецю фази є аустеніт, ферит, цементит і графіт.
  2. Опишіть кожну з цих фаз. Ферит — це структурна складова α-залізо, яке розчиняє вуглець. Аустеніт — твердий розчин, який вийшов способом впровадження в γ-залізо вуглецю. При зниженні температури з аустеніту виділяється цементит. Графіт — це вуглець, який виділяється у вільному стані в залізовуглецевих сплавах.
  3. Для побудови кривої охолодження скористайтеся правилом фаз Гіббса, яке формулюється так: в рівноважної системі, на яку впливають тільки температура і тиск, число ступенів свободи дорівнює різниці числа компонентів і числа фаз, збільшених на 2.
  4. Правило фаз Гіббса виражається формулою: f = n — K + 2, де f — це число ступенів свободи; n — число компонентів; K — число фаз. Застосуйте правило фаз для залізовуглецевих сплаву, який має 2 компоненти: залізо і вуглець. Таким чином, точка 1: f = 2 — 2 + 1 = 1 — це Ліквідус. Результат означає, що система одноваріантного, тобто змінюючи температуру сплав залишиться в такому ж агрегатному стані.
  5. Обчисліть точку 2 і 3: f = 2 — 3 + 1 = 0 — це солидус або евтектичної перетворення. Результат означає, що система безваріантно і будь-яка зміна призведе до зміни кількості фаз.

  6.  Як побудувати криву охолодження з застосуванням правила фаз

                  Зробивши обчислення, побудуйте криву охолодження. Накресліть діаграму залежності температури від часу і позначте на ній основні точки. Поєднавши точки між собою, ви отримаєте лінію ліквідусу і солідусу на графіці.

Зверніть увагу

Щоб врахувати всі фази діаграми, необхідно добре знати структурні складові того матеріалу, криву охолодження якого ви будуєте, та їх властивості в залежності від зміни температури.

Корисні поради

У деяких графіках використовується не час, а інші показники, наприклад, залежність між температурою і тепловим розширенням.