45571 IMG4 045 (2)

1

1

44

3. Układy równowagi faz stopowych

(3.12)

Ostatecznie stosunek ilościowy obu faz dla dowolnej temperatury Tw przedział T, + T₂ ich współistnienia, zgodnie z regułą dźwigni, przedstawia proporcja

rc, + pc₂ - c;

z rozwiązania układu równań (3.11) i (3.12) otrzymuje się wyrażenia na ilości

(3-14)

ilość fazy « _ c₂ — Cp

ilość fazy (3 c„ — c₂'

Natomiast ilości poszczególnych faz w stopie przedstawiają proporcje

oraz

ilość stopu (a+ P) c„ — Cp

ilość stopu (ot + p) c„ — Cp ilość fazy P c, — c₂

ilość fazy ot _ c₂ — Cp

(3-15)

Regułę dźwigni przedstawioną na przykładzie układu dwuskładnikowego można rozszerzyć na układy wieloskładnikowe.

3.3. METODY OPRACOWYWANIA WYKRESÓW UKŁADÓW RÓWNOWAGI

Wykresy układów równowagi faz stopowych opracowuje się doświadczalnie, i Opracowania takie są bardzo pracochłonne i wymagają wykorzystywania różnorodnych metod badawczych. Uzyskiwanie miarodajnych wyników jest uwarunkowane! przestrzeganiem warunków zapewniających badanym stopom stany możliwie zbliżo-i | ne do równowagi. W tym zakresie konieczne jest uwzględnianie dwóch grup. zagadnień.

Pierwsza grupa dotyczy stanu równowagi cieplnej. Konieczne jest stosowanie bardzo powolnych zmian temperatury, aby ograniczyć do minimum efekty przechło-¹ dzenia lub przegrzania. Konieczne są dostatecznie długie czasy wygrzewania, aby wyeliminować możliwe gradienty temperatury oraz umożliwić przebieg dyfuzji j w stopniu gwarantującym pełne ujednorodnienie stopów. Pomiary temperatury należy przeprowadzać termometrami o czujnikach z minimalną bezwładnością, cieplną. Ponadto pomiary te wymagają zapewnienia warunków dobrej wymiany ciepła między badanym materiałem a czujnikiem termometru.

Druga grupa związana jest z zabezpieczeniem czystości materiału eksperymental- j nego. Stopy należy sporządzać ze składników (lub zapraw) możliwie wysokiej!

podczas stapiania składników, przetapiania lub wygrzewania stopów ^ środki zabezpieczające przed utlenieniem (atmosfera ochronna, próżnia, • _w kapsułkach kwarcowych z odpompowanym powietrzem) oraz przed uczeniem stopów. Ten ostatni warunek sprowadza się do używania w stosunku do badanych stopów materiałów tygli, pojemników, osłon tów itp. Wreszcie konieczna jest dbałość o dokładność analiz che-

,t*P^i8D,C

o dcz3^s opracowywania wykresu układu równowagi faz stopowych występują ^r\|_zaje zagadnień, z których każde realizuje się właściwymi metodami badaw-$ . y ogólnym przypadku konieczne jest opracowanie: linii likwidusu,

„ linii solidusu,

^ linii granic fazowych w stanie stałym.

linię likwidusu wyznacza się metodą analizy cieplnej. Metoda polega na ^dzaniu wykresu zależności temperatury (krzepnącego stopu) od czasu. Efekt JJL krzepnięcia powoduje na krzywej przystanek lub załamanie, przy czym ^wyższa temperatura tego załamania wyznacza temperaturę likwidusu badanego

Wyznaczanie krzywej krzepnięcia przeprowadza się najczęściej sposobem bez-pośrednim, dokonując pomiaru temperatury stopu w stałych odstępach czasu, ponieważ w miarę stygnięcia stopu temperatura opada coraz wolniej, odczytom _w stałych odstępach czasu odpowiadają coraz mniejsze różnice temperatury, powiększa to wprawdzie dokładność, ale wydłuża czas badań zwłaszcza stopów (uskotopliwych. Aby uniknąć tej niedogodności, stosuje się urządzenia zapewniające stalą szybkość chłodzenia stopu.

Przeważnie wyznacza się krzywe krzepnięcia. W przypadku podejrzenia istotnego wpływu przechłodzenia na wynik, można stosować dla kontroli dodatkowe wyznaczanie krzywych topnienia. W odróżnieniu od krzywych teoretycznych (rys. 3.3, krzywa /), rzeczywiste krzywe doświadczalne (rys. 3.3, krzywa 2) w miejscach załamań wykazują łagodne przegięcia, utrudniające interpretację. Są to efekty

Rys. 3.3. Krzywe krzepnięcia l — teoretyczna, 2 — rzeczywista