Основные элементы диаграммы

Цели и задачи

Целью данной работы является:

1. Изучение методики построения диаграмм по фигуративным точкам;

2. Решение практических задач по диаграммам равновесия двух компонентным системам.

К основным задачам отчета относятся:

1. Повторения основных элементов диаграммы.

2. Изучения видов диаграмм двух компонентных систем.

3. Объяснения принципа правила рычага для двух компонентных систем.

4. Научиться определять:

¾ какие фазы находятся в равновесии;

¾ состав равновесных фаз;

¾ количественное соотношение фаз.

Раздел 1. Теоретическая часть

Основные элементы диаграммы

Диаграмма состоит из вертикальной оси – ось температуры, горизонтальной оси – ось концентрации компонентов.

Внешний вид диаграммы приведен на рисунке 1. Левый конец горизонтальной оси концентраций компонентов, обозначенный буквой А, соответствует 100% содержанию компонента А, правый – 100% содержанию компонента В.

Т_а и Т_в – соответственно температуры плавления чистых компонентов А и В. Если точка состава находится на одной из вертикальных осей диаграммы (на А или В), то в этом случае мы рассматривает процессы, происходящие в однокомпонентной системе.

Кривые Т_а – Е и Е – Т_в носят название кривых ликвидуса. Кривые ликвидуса представляют собой температурные зависимости перенасыщения расплава по отношению к какому-либо компоненту или химическому соединению. Кривая Т_а – Е показывает температуру начала кристаллизации в системе компонента А из расплава при его охлаждении, кривая Е – Т_в – соответственно начала кристаллизации компонента В.

Точка Е носит название точки эвтектики и характеризует состав расплава с минимальной для данной системы температурой существования жидкой фазы, расплав эвтектического состава. Этот расплав пересыщен одновременно по отношению к обоим компонентам А и В. При кристаллизации расплава эвтектического состава компоненты выделяются в твердой фазе всегда в строго определенном соотношении, определяемом положением точки эвтектики.

Горизонтальная линия, проведенная при температуре Т₂ от линии ликвидуса до вертикали выпадающей твердой фазы, носит название конноды.

Рисунок 1. Диаграмма двухкомпонентной системы

Линия Т_е – Е – Т_е* носит название линии солидуса. Это линия окончания кристаллизации или начала плавления любого бинарного состава системы. Ниже линии солидуса в равновесии могут находиться только фазы в твердом состоянии. Следует также отметить, что линия солидуса не всегда горизонтальна.

Точка состава расплава, образующаяся при плавлении химических элементов называется перитектикой (на рисунке 1 она изображена в виде точки а).

Основными элементами кривых охлаждения являются точка перегиба и горизонтальная площадка.

Точка перегиба кривой охлаждения при постоянной скорости охлаждения появляется в том случае, когда изменяется скорость охлаждения. А это, в свою очередь, связано с началом протекания в системе процессов, сопровождающихся тепловыми эффектами, имеющих, как правило, экзотермический характер при охлаждении системы. Дополнительное выделение тепла снижает скорость охлаждения системы и угол наклона (между кривой охлаждения и абсциссой графика) увеличивается.

Для бинарных систем изменение угла наклона кривой охлаждения связано прежде всего с началом кристаллизации одной кристаллической фазы: компонента или химического соединения.