Как построить кривую охлаждения с применением правила фаз

Металлические материалы, которые применяются в технике, в большинстве случаев являются сплавами. Совокупность всех сплавов материала называют системой сплавов. Фазой же называется однородная часть системы, которая имеет одинаковый состав и агрегатное состояние. Чтобы построить кривую охлаждения материала, достаточно знать число его компонентов и количество фаз.

Вам понадобится

• - карандаш;
• - линейка.

Инструкция

1. Допустим, вам необходимо построить кривую охлаждения для железоуглеродистого сплава. Для начала определите, какие фазы существуют в системе. Так, в сплавах железа и углерода фазы представляют собой аустенит, феррит, цементит и графит.
2. Опишите каждую из этих фаз. Феррит – это структурная составляющая α-железо, которое растворяет углерод. Аустенит – твердый раствор, который получился способом внедрения в γ-железо углерода. При понижении температуры из аустенита выделяется цементит. Графит – это углерод, который выделяется в свободном состоянии в железоуглеродистых сплавах.
3. Для построения кривой охлаждения воспользуйтесь правилом фаз Гиббса, которое формулируется так: в равновесной системе, на которую влияют только температура и давление, число степеней свободы равняется разнице числа компонентов и числа фаз, увеличенных на 2.
4. Правило фаз Гиббса выражается формулой: f = n - K + 2, где f – это число степеней свободы; n – число компонентов; K – число фаз. Примените правило фаз для железоуглеродистого сплава, который имеет 2 компонента: железо и углерод. Таким образом, точка 1: f = 2 – 2 + 1 = 1 – это ликвидус. Результат обозначает, что система одновариантна, то есть изменяя температуру сплав останется в таком же агрегатном состоянии.
5. Вычислите точку 2 и 3: f = 2 – 3 + 1 = 0 – это солидус или эвтектическое превращение. Результат обозначает, что система безвариантна и любое изменение приведет к изменению количества фаз.
6. Сделав вычисления, постройте кривую охлаждения. Начертите диаграмму зависимости температуры от времени и обозначьте на ней основные точки. Соединив точки между собой, вы получите линию ликвидуса и солидуса на графике.