Правило отрезков

В процессе кристаллизации сплава меняется не только состав фаз, но и количественное соотношение между ними.

В любой точке диаграммы когда в сплаве одновременно сущест­вуют две фазы, можно определить количество обеих фаз и их концен­трацию. Для этого служит так называемое правило рычага или прави­ло отрезков.

В качестве примера возьмем сплав , который содержит 3,0 % углерода.

В точке 2 (рисунок 3), показывавшей состояние сплава при температуре t₂, сплав состоит из кристаллов аустенита и жидкости.

Первое положение правила отрезков:

Чтобы определить концентрацию компонентов в фазах, через данную точку, характеризующую состояние сплава, необходимо провести горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими данные фазы; проекции точек пересечения на ось концентрации покажут состав фаз.

Следовательно, для сплава (рисунок 3) при температуре t₂ состав аустенита определится проекцией точки а на ось концентрации (точки а1), состав жидкости - проекцией точки b на ось кон­центраций (точка b2). Таким образом, аустенит содержит 1,8 %, а жидкость - 3,9 % углерода.

Для определения количества каждой фазы второе положение правила отрезков формулируется так:

Для того чтобы определить количественное соотношение фаз, через заданную точку проводят горизонтальную линию, отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.

Следовательно, если для сплава, содержащего 3,0% углерода (рисунок 3), точка 2 определяет состояние всего сплава, точка а состав аустенита, точка b - состав жидкости, то отрезок [аb] определяет все количество сплава, отрезок [а2] - количество жидкости, отрезок [2b] - количество аустенита.

Следовательно, в приведенном примере количество аустенита (Q_A) в процентах определяется отношением отрезков:

Q_A = · Q_СПЛ

Количество жидкости (Q_Ж) определяется отношением отрезков:

Q_Ж = · Q_СПЛ

Если общая масса сплава (Q_СПЛ) дана в килограммах, то количественное соотношение фаз определяют в килограммах. Если масса дана в процентах, то в процентах.

Отсюда

Q_Ж = · Q_СПЛ = · 100% = 56 %

Q_A = · Q_СПЛ = · 100% = 44 %

Правило отрезков в двойных диаграммах состояния можно применять только в двухфазных областях. В однофазной области имеется лишь одна фаза. Любая точка внутри области характеризует ее концентрацию, а количество данной фазы составляет 100%.

 

Задания:

1. Начертить диаграмму состояния железо - цементит с указанием температур фазовых превращений и структурных составляющих в различных областях диаграммы.

2. Построить кривые охлаждения для любого сплава данной системы.

3. Описать превращения происходящие при охлаждении заданного сплава.

4. Используя правило отрезков, подсчитать весовое количество и концентрацию углерода в фазах, которые присутствуют в исследуемом сплаве.