Диаграммах состояния

Не останавливаясь на диаграммах равновесия и кривых плавкости отдельных изученных двойных и тройных систем, входящих в состав глазурей, мы отметим лишь роль, которую они играют в •отношении выявления плавкости глазурей.

Обычно утверждают, что на диаграммах равновесия показаны структуры сплавов в равновесных условиях; однако из сказанного выше видно, что это утверждение правильно только отчасти. В обычных диаграммах равновесия не учитываются размеры, форма и взаимная ориентировка отдельных кристаллов, хотя эти характеристики очень важны при определении механических свойств сплава и должны быть приняты во внимание при рассмотрении условий абсолютного равновесия в строгом термодинамическом смысле.^На диаграммах равновесия металлических систем показаны количество и природа, а в некоторых случаях, состав отдельных фаз, присутствующих в сплаве данного состава при данной температуре, в обычных практических условиях, при которых влиянием поверхности, размеров, формы и ориентировки можно пренебречь.

В главе 1 мы описали некоторые ограничения формы фазовых границ на диаграммах равновесия, в частности, относительного направления границ там, где встречаются три линии. Эти правила могут быть выведены, если рассмотреть изменение положения точек касания касательных, проведенных к. кривым свободной энергии, при варьировании относительного расположения по вертикали кривых для различных фаз, как в случае, обсужденном выше (см. рис. 19). Рассматриваемому вопросу посвящены работы Липсона и Вильсона [13] и Вильсона [14]. Выводы этих работ справедливы для систем, где имеются фазы переменного состава и где молекулы соединения находятся в обратимом равновесии с составляющими его элементами. В таких случаях правила экстраполяции фазовых границ (см. рис. 6 и 7) и закругления максимума на кривых превращения (см. рис. 5 и 11) обосновываются термодинамически.

В некоторых американских статьях на диаграммах равновесия употребляются градусы шкалы Фаренгейта, для которой точка плавления льда равна 32°, а точка кипения воды 212°; в этом случае стандартный температурный интервал разделен на 180 единиц. Температура х°С, таким образом, равна

Как правило, эвтектическим точкам на диаграммах равновесия соответствуют резко выраженные температурные остановки и поскольку кривые ликвидуса начинаются в эвтектической точке, ее положение может быть точно установлено при совместном использовании термического и микроскопического методов.

Неблагоприятно то, что в настоящее время отсутствует соответствие в наименовании фаз на диаграммах равновесия различных систем. Несколько исследователей, в том числе Брэдли, подчеркивали необходимость такой системы обозначений, при «оторой каждой кристаллической структуре соответствует определенный символ. Мы вообще согласны с таким предложением, но прежде чем оно может быть принято, нужно преодолеть много трудностей. Одна из них — та, что символы а и 7 применяются для объемноцентрированной и гранецентри-рованной кубической модификаций железа. В то же время для сплавов меди, серебра и золота для фаз с поверхностноцент-рированной, объемноцентрированной кубической и типа гамма-латуни структур почти всеми приняты символы а, р и •(. Если сейчас принять предложение Брэдли, то в течение некоторого времени это неизбежно вызовет путаницу. Например, студентов будут учить, что «-железо 1900—1950 гг. является р -железом последних лет и т. д.

Таким образом, имеется много возможностей для согласованных обозначений фаз на диаграммах равновесия. 'Пока нужно стараться не создавать дополнительных трудностей для читателя. Если, например, в ранее неизвестной системе Си — X была найдена только одна промежуточная фаза со структурой гамма-латуни, то не следует обозначать ее символом р, даже если бы она была второй фазой встречающейся при движении от медного угла диаграммы. Способ обозначения фаз последовательно буквами греческого алфавита «> Р» Т' ^ — (по расположению в диаграмме ) нельзя считать удачным, если известны соответствующие атомные решетки. Это неминуемо приводит к тому, что один и тот же символ в различных системах будет относиться к различным атомным решеткам. Там, где фазы фиксированы иди почти фиксированы, для обозначения состава удобно применять химические формулы, соответствующие атомному соотношению. Например, в системе Mg — Si лучше обозначать образующееся соединение как Mg2Si, чем буквой Е; состав фазы указывается автором диаграммы.

Обычно утверждают, что на диаграммах равновесия показаны структуры сплавов в равновесных условиях; однако из сказанного выше видно, что это утверждение правильно только отчасти. В обычных диаграммах равновесия не учитываются размеры, форма и взаимная ориентировка отдельных кристаллов, хотя эти характеристики очень важны при определении механических свойств сплава и должны быть приняты во внимание при рассмотрении условий абсолютного равновесия в строгом термодинамическом смысле.^На диаграммах равновесия металлических систем показаны количество и природа, а в некоторых случаях, состав отдельных фаз, присутствующих в сплаве данного состава при данной температуре, в обычных практических условиях, при которых влиянием поверхности, размеров, формы и ориентировки можно пренебречь.

В главе 1 мы описали некоторые ограничения формы фазовых границ на диаграммах равновесия, в частности, относительного направления границ там, где встречаются три линии. Эти правила могут быть выведены, если рассмотреть изменение положения точек касания касательных, проведенных к. кривым свободной энергии, при варьировании относительного расположения по вертикали кривых для различных фаз, как в случае, обсужденном выше (см. рис. 19). Рассматриваемому вопросу посвящены работы Липсона и Вильсона [13] и Вильсона [14]. Выводы этих работ справедливы для систем, где имеются фазы переменного состава и где молекулы соединения находятся в обратимом равновесии с составляющими его элементами. В таких случаях правила экстраполяции фазовых границ (см. рис. 6 и 7) и закругления максимума на кривых превращения (см. рис. 5 и 11) обосновываются термодинамически.

В некоторых американских статьях на диаграммах равновесия употребляются градусы шкалы Фаренгейта, для которой точка плавления льда равна 32°, а точка кипения воды 212°; в этом случае стандартный температурный интервал разделен на 180 единиц. Температура х°С, таким образом, равна

Как правило, эвтектическим точкам на диаграммах равновесия соответствуют резко выраженные температурные остановки и поскольку кривые ликвидуса начинаются в эвтектической точке, ее положение может быть точно установлено при совместном использовании термического и микроскопического методов.

Для приближенного определения характера структуры обычно пользуются диаграммой Шеффлера, предварительно подсчитав эквивалентные содержания никеля и хрома. На структуру этих сталей оказывает влияние также термообработка, пластическая деформация и другие факторы. Поэтому положение фазовых областей па диаграммах состояния определено для немногих систем в виде псевдобинарных разрезов тройных систем, обычно Fe—Cr—Ni с углеродом.

Правило отрезков в двойных диаграммах состояния можно применить только в двухфазных областях. В однофазной области имеется лишь одна фаза; любая точка внутри области характеризует ее концентрацию1.

4. Понятие о диаграммах состояния тройных сплавов.......... 114

4. Понятие о диаграммах состояния тройных сплавов

СОЛ ИДУ С (от лат. solidus - твёрдый) - темп-pa конца кристаллизации или начала плавления р-ров или сплавов. На диаграммах состояния линия или поверхностьС.- множество точек (темп-р) конца кристаллизации или начала плавления (в зависимости от хим. состава). СОЛИОН (от лат. solutio - раствор) -электрохимический преобразователь, работа к-рого осн. на окисли-тельно-восстановит. реакциях в р-ре электролита (напр., в водном р-ре KI и l2>, находящемся между химически инертными электродами (обычно из платины). Выходным сигналом С. может быть ток диффузии или эдс между электродами. Применяется в качестве измерит, преобразователей, акустич. приёмников (гидрофонов), интеграторов, аналоговых запоминающих элементов и пр.

СОЛИДУС (от лат. solidus — плотный, твёрдый) — темп-pa конца кристаллизации или начала плавления. На диаграммах состояния линия или поверхность С.— геом. место точек (темп-р) конца кристаллизации или начала плавления.

Изображение таких процессов на диаграммах состояния теми же способами, как стационарных, невозможно; их изображают на диаграммах так же, как и другие лроцессы периодического вида, на-лример, в цилиндрах детандеров :ялл компрессоров. На диаграмму наносят изменения во времени нужны к параметров в течение цикла для одной или нескольких характерных точек.

Существование критического содержания молибдена объясняется соотношением фаз в бинарных диаграммах состояния. В бинарной системе Ti—В есть две промежуточные фазы: диборид ТШ2 (с точкой плавления 3498 К) [36] и моноборид TiB, образующийся по леритектической реакции при 2463 К; оба соединения устойчивы до комнатной температуры. Бинарная система Мо—В сложнее и содержит до шести соединений. Диборид МоВ2 образуется по леритектической реакции при 2468 К, но распадается по эвтектоидной реакции при 1793 К с образованием смеси МоВ и Mo2Bs. Дибориды молибдена и титана имеют гексагональную структуру (структура А1В2, тип С32) и изоморфны. Можно ожидать образования между ними неограниченных твердых растворов, так как параметры решетки диборидов близки и составляют (в А):

На диаграммах состояния сплавов Fe—Mn можно видеть, что эти металлы дают непрерывный ряд твердых растворов [68, 72]. С углеродом марганец связывается в карбиды МпзС, Мп7С3 и Мп2зС6, причем карбид Мп3С изоморфен с карбидом РезС и образует с ним твердые растворы.

В настоящее время происходит непрерывное расширение применения редкоземельных металлов в технике. В связи с этим редкоземельные металлы стали объектом интенсивного исследования. Мы проводили систематические исследования двойных сплавов редкоземельных металлов с германием с целью построения диаграмм состояния. В литературе данные о диаграммах состояния этих систем почти отсутствуют [11, 17].

Введение в состав хромоникелевой стали различных элементов вызывает изменение положения на диаграммах состояния фаз YI а и у-\-а. Повышение содержания хрома, введение титана, ниобия, кремния, тантала, алюминия и молибдена способствуют образованию ферритной фазы. Увеличение содержания никеля, введение азота, углерода, марганца, наоборот, способствуют расширению области существования аустенита и его большей устойчивости. Легирующие элементы по эффективности их аустенитообразующего влияния располагаются в след, последовательности (с указанием условных коэфф.): углерод (30), азот (26), никель (1), марганец (0,6—0,7), медь (0,3). Ферритообразующие элементы: алюминий (12), ванадий (11), титан (7,2—5), кремний (5,2), ниобий (4,5), молибден (4,2), тантал (2,8), вольфрам (2,1), хром (1).