Diagramy fazowe stopów binarnych: Liquidus, Solidus i Eutektyka

Liquidus, solidus i zasada dźwigni

Każdy diagram fazowy składu binarnych stopów przedstawia skład (0–100% pierwiastka B) w zależności od temperatury. Krzywa liquidus to krzywa górna – powyżej niej stop alloy jest całkowicie roztopiony. Krzywa solidus to krzywa dolna – poniżej niej stop alloy jest całkowicie stały. Pomiędzy nimi znajduje się obszar dwofazowy o kształcie soczewki, w którym ciecz i ciało stałe współistnieją w równowadze. Dla czystego metalu te dwie linie przecinają się w jednym punkcie topnienia; dla stopu, przerwa między nimi oznacza, że ​​wytapianie zachodzi w zakresie temperatur, a pierwsze kryształy pojawiają się na krzywej liquidus, a ostatnia ciecz znika na krzywej solidus.

Zasada dźwigni (odsetek stałego w danym fragmencie): _f_solid = (C₀ − C_L) / (C_S − C_L) C₀ = ogólny skład stopu C_L, C_S = skład cieczy i ciał stałych na końcach fragmentu Zasada dźwigni zachowuje się dokładnie jak zbalansowana fizyczna dźwignia i jest bezpośrednim wynikiem zasady zachowania masy – narysuj poziomy fragment przez obszar dwofazowy, a odsetek stałego jest odwrotnością długości przeciwległej ramienia podzielonej przez całkowity długość fragmentu.

Lever rule (fraction solid at a given tie line):
f_solid = (C₀ − C_L) / (C_S − C_L)

C₀ = overall alloy composition
C_L, C_S = liquid and solid compositions at the tie-line ends

Reakcja mieszanek fazowych stopów binarnych: Liquidus, Solidus i Eutektyka

Wiele systemów stopowych wykazuje jedynie ograniczoną rozpuszczalność stałą, dlatego liquidus dzieli się na dwie gałęzie opadające od temperatur topnienia czystych metali i spotykające się w minimalnym punkcie o niskiej temperaturze: punkcie eutektycznym — greckie słowo oznaczające "łatwo topiący się". W tym miejscu pojedyncza ciecz jednocześnie przekształca się w dwie różne fazy stałe (Liquid → α + β) pod stałą temperaturą i składem. Ze względu na to, że trzy fazy współistnieją naraz, Gibbs's phase rule F = C − P + 1 daje zero stopni swobody dla systemu dwuskładnikowego, więc temperatura i wszystkie kompozycje są unikalnie ustalone — dlatego prawdziwy stop alloy zamiera w drobnoziarniste, warstwowe wzrost formy obu faz, ostrożnie i przy najniższej możliwej temperaturze całego układu.

Ten ostre zamarzanie jest dokładnie powodem, dla którego inżynierowie celowo wybierają kompozycje eutektyczne: stopy miedzi i ołowiu oraz stopy tynku i srebra z cupro wtopią się i zamarzną w jednym czystym niskim temperaturze zamiast w powolnym, pastowym zakresie, a stopy aluminium-silikonowe do odlewania znajdują się blisko swojego eutektycznego punktu, aby poprawić płynność w formie, co sprawia, że dominują one blokami silnikowymi samochodów. Ta sama logika diagramu fazowego, zastosowana do żelaza-węgla, leży u podstaw procesów utwardzania i wyżarzania, które są wykorzystywane do dostrojenia wytrzymałości stali.

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz the simulation i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.