Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 1 - Вест А.
ISBN 5-03-000056-9
Скачать (прямая ссылка):
в
\ V
Рис. 11.18. Бинарная система с образованием твердых растворов и полиморфизмом компонентов.
вариантов (рис. 11.11 и 11.13). Так, если на рис. 11.18, а полиморфный переход ач^р характерен для всего непрерывного ряда твердых растворов, то на рис. 11.18,6 кривые, соответствующие равновесию ач*р, прерываются в точках пересечения с кривой солидуса, что можно представить как следствие того, что температура гипотетического перехода ач=*=(3 <в чистом компоненте В. и богатых им твердых растворах выше, чем температуры плавления В или твердых растворов соответственно.
Диаграммы такого типа с тремя однофазными областями, соответствующими двум твердым растворам а и § и жидкости, достаточно типичны для систем, образующих твердые растворы. Как и обычно, однофазные поля, соответствующие в данном случае а- и р-твердым растворам, должны 'быть разделены двухфазным полем («+§), хотя экспериментально наличие последнего и его ширину зачастую бывает трудно установить. Три фазы могут сосуществовать только при единственной температуре Т\ на горизонтали xyz. Может показаться, что здесь кроется противоречие правилу фаз: три фазы могут сосуществовать лишь в нонвариаитных условиях, здесь же они сосуществуют в интервале составов x—y—z. На самом деле никакого противоречия здесь нет, так как составы индивидуальных фаз
484
11. Интерпретация фазовых диаграмм
фиксированы (х, у и г для фаз а, ? и жидкости соответственно). Вдоль отрезка х—г меняются лишь относительные количества этих фаз, но этот параметр не входит как степень свободы в правило фаз. Подобная ситуация возникает и в простой эвтектической системе (рис. 11.6): нонвариантные условия справедливы для всего отрезка cyd, а не только для эвтектической точки у.
На рис. 11.18, в температура перехода a^? круто понижается при увеличении содержания компонента В в твердом растворе, а для чистого В a-модификация не существует ни при какой температуре. Поведение этой системы при плавлении не показано на рисунке; оно может относиться к любому из типов, изображенных на рис. 11.11 и 11.13.
Типичная диаграмма бинарной системы с фазовыми переходами и частичной растворимостью в твердом состоянии приведена на рис. 11.19. В чистых А и В фазовые переходы осуществляются при фиксированных температурах, но при промежуточных составах образуются двухфазные области смесей твердых растворов aA + ?A и aB-h?B.
Ранее уже можно было заметить, что плавление бинарных твердых растворов и фазовые переходы в них отражаются на диаграммах аналогичным образом (рис. 11.18,а). Существует также аналогия между эвтектическим и эвтектоидным поведением системы (рис. 11.19). Так, линия ABC соответствует инвариантным условиям сосуществования трех фаз: твердых растворов ?A (состава А), ?B (состава В) и аВ (состава С). Эв-тектоидная реакция, происходящая в точке В при охлаждении, сводится к следующему:
одна твердая фаза (? Вхв>р) —> две твердые фазы (? Атв,р + а Втв>р)
Эвтектическая же реакция в точке Е соответствует схеме одна жидкость —> две твердые фазы (? Атв>р -j- ?BTB.p)
жидкость
^^-^рАтвр+жидк. У? /
^^Ч^\.? ЖИДК, /
А 1 ' 13Атв.р+рВтар 1 //
AI
Р^тв.р /
XI pAmp+oiBmp автар+ \ сіВтвр Y РВтар Ц
<^ аАтв.р+ /ЗАтв.р
0!Атвр сіАтв.р+сіВтар
А
Состав
В
Рис. 11.19. Бинарная эвтектическая система с полиморфизмом и ограниченной взаимной растворимостью компонентов.
11.3. Двухкомпоиентные конденсированные системы
485
Таким образом, как эвтектоидная, так и эвтектическая реакции являются реакциями диспропорционирования.
Точка У называется перитектоидной. Линия ХУ1 также соответствует нонвариантным условиям сосуществования трех фаз твердых растворов: аАтп.Р (состава У), |ЗАТВ.Р (состава X) и осВтв.р (состава 1). Когда при нагревании фигуративная точка состава достигает этой изотермы, происходит перитектоидная реакция
одна твердая фаза (аАтв.р)-»-Две твердые фазы (Р'АТВ1р+ а ВТВ1р)
подобная реакции
одна твердая фаза —> одна твердая фаза -|- одна жидкость
происходящей с инконгруэнтно плавящимся соединением при перитектической температуре (рис. 11.7,6).
Эвтектоидная реакция в системе Ре—С играет важнейшую роль в технологии стали. На рис. 11.20 приведена часть диаграммы Ре—С, примыкающая к чистому железу. Эта диаграмма соответствует метастабильному состоянию,, так как цементит (карбид железа) Ре3С представляет собой неравновесную-
1600
5 —
1400
1200
«Г 1000
800
600
400 200
5+ жидк. жидкость
\Т
- "'"тар (аустенит) тв,р+
/2,06% 4,3%
910 / "*тв,р+ ^езС
723
0,02%
- а + Яе^С (феррит) (цемент)
11111
Ре
12 3 4 5 6 Содержание углерода,масс,^ Ре3С
Рис. 11.20. Диаграмма системы Ре—С. Эта диаграмма является неравновесной, так как фаза цементита Ре3С термодинамически нестабильна (хотя кинетически устойчива).
фазу и с термодинамической точки зрения должен распадаться, образуя смесь железа и графита. Однако разложение цементита оказывается кинетически заторможенным и обычно при получении сталей не наблюдается. Фазовые изменения, происходящие при обработке сплавов системы Бе—С, помогает понять рис. 11.20.
