І типті күй диаграммасы

Күй диаграммасының бұл түріне құраушылары балқыған кезде бірі екіншісінде шексіз еріп, қатайғанда механикалық қоспа құрайтын қорытпалар жатады. І-тип диаграммасы бойынша Pb — Sb, Аl — Si, Рb —Аg системалары кристалданады. Рb — системасына жататын қорытпалардың күй диаграммасын қарастырайық (4.1-сурет).

Қорғасынның балқу температурасы 600ºК (327ºС), ал сурьманыкі — 904ºК (631ºС). Сурьманың қоспадағы мөлшері біртіндеп өсе береді де, қорғасынның мәлшері азая береді. Қоспалардағы екі құраушының мөлшерлерінің қосындысы 100%-ке тек. Осы қоспалардың барлығын балқу температурасына дейін қыздырып, баяу жылдамдықпен суытамыз, әрбір қоспа үшін жеке-жеке суыну графиктерін (tº = f (τ)) сызамыз.

Қорғасын мен сурьманың суынуын көрсететін графиктерде олардың қатаю температурасына сәйкес температура аялдамалары көрсетілген. Таза элементтердің суыну процесі тұрақты томпературада жүреді. Құймалардың суыну графиктерінде олардың кристалдану басталуы мен аяқталуы кезіндегі температурасын көрсететін қисық сызықты және түзу сызықты участоктар болады. Құймалардың кристалдану басталатын кездегі температурасы әр түрлі де аяқталатын кездегі температурасы бірдей (536º К, яғни 243ºС) болады.

Егер суретте көрсетілгендей етіп құймалардың кристалдану процестерінің басталу және аяқталу кезіндегі температураларын температура-концентрация (Т — С) графигіне көшірсек, Рb — Sb системасының күй диаграммасы шығады. Күй диаграммасының АС және СВ сызықтарынан жоғары жатқан кез келген нүктеге сәйкес құймалардың барлығы да бір фазалы сұйық күйде болады. АСВ сызығы ликвидус (сұйық) сызығы деп аталады. Ликвидус сызығы қоспалардың суыну графиктеріндегі бастапқы кристалдану температураларына сәйкес нүктелердің геометриялық орны болып табылады. DСЕ түзуін солидус (қатты) сызығы деп атайды. Солидус сызығы қорытпалардың кристалдандыру процесінің соңғы температураларына сәйкес нүктелердің геометриялық орны болып табылады. Бұл сызықтан төмен жатқан, кез келген құрамды қорытпалар қатты күйде болады.

Солидус және ликвидус сызықтарымен шектелген участокта қорытпалар сұйық және қатты фазадан құралады. АС сызығы бойынша құрамында сурьманың мөлшері 13%-тен кем қорытпалардан кристалл күйінде қорғасын түйіршіктері, ал СВ сызығы бойынша құрамында сурьманың мөлшері 13%-тен артық қорытпалардан таза сурьма кристалдары бөлінеді. С нүктесінде (13% Sb, 87% Рb) 243ºС температурада қорытпадан қорғасын мен сурьма кристалдары бірдей бөлініп, механикалық қоспа — эвтектика түзіледі. С нүктесіне сәйкес қорытпаны эвтектикалық қорытпа деп атайды. Эвтектикалық қорытпаның балқу температурасы басқа қорытпалардың балку температураларына қарағанда төмен болады. Құрамы диаграмманың С нүктесініңсол жағында жатқан нүктелерге сәйкес қорытпалар эвтектикаға дейінгі, ал оң жағында жатқан нүктелерге сәйкес қорытпалар эвтектикадан кейінгі қорытпалар делінеді.

Pb – Sb системасының әр түрліграциялы эвтектикаға дейінгі, эвтектикалық, эвтектикадан кейінгіқорытпаларының процесін қарастырайық.

I қорытпаның құрамында 95% Рb, 5% Sb, II қорытпаның құрамында 87% Рb, 13% Sb, III қорытпаның құрамында 75% Рb, 25% Sb болсын дейік. Диаграмманың АСВ сызығынан (ликвидус) жоғары жатқан кез келген нүктесіне сәйкес қорытпалар сұйық күйде болатындығы мәлім.

І қорытпа (эвтектикаға дейінгі) вертикаль сызық бойынша суынып, ликвидус сызығына жеткенде нүкте (сұйық) қорытпадан таза қорғасынның кристалдары бөлінеді. Диаграмманың 1—2 участогында система қатты (Рb) және сұйық фазадан тұрады. Қорытпаның температурасы 1 нүктесінен 2 нүктесіне дейін төмендегенде системаның құрамындағы қатты фазаның мөлшері артып, сұйық фазаның мөлшері кеми береді. Нәтижеде қорытпаның құрамындағы қорғасынның концентрациясы АС бойынша төмендеп, С нүктесінде эвтектикалық қоспаның концентрациясына сәйкес келеді. Қорытпаның температурасы 2 нүктесіне жеткенде эвтектикалық қорытпа (Рb + Sb) түзіліп, система толық қатты түйге көшеді. 2—3 участогында қорытпаның температурасы қалыпты температураға дейін төмендейді, ал структурасы қатты фаза (Рb) мен эвтектикадан (Рb + Sb) тұрады. Құрамында 13% Sb, 87% Рb бар эвтектикалық қорытпаның температурасы 243ºС-қа жеткенде бірден сұйық күйден қатты күйге айналады. С нүктесінде сұйық күйдегі қорытпадан қорғасын және сурьма кристалдары бөлініп, эвтектикалық қорытпа түзіледі. Ал эвтектикалық қорытпа қорғасын мен сурьма кристалдарының механикалық қоспасынан құралған.

III қорытпа 1' нүктесінен төмен суынғанда қорытпада сурьма кристалдары бөлінеді. Бұл процесс 2' нүктесіне дейін жүреді. 1'—2' участогында қорытпадан сурьма кристалдары бөлінетіндіктен қорытпадағы сурьманың концентрациясы ВС сызығы бойынша төмендей береді. Бұл участоктатемператураның төмендеуіне байланысты қорытпаның құрамындағы қатты құраушысы артып, сұйық күндегі құраушысы азая бсреді. Бұл аралықта қорытпа қатты (Sb) және сүйық фазадан тұрады.

Қорытпаның температусы 2' нүктесіне жеткенде Sb кристалдарымен қатар эвтектикалық қоспа түзіледі. Бұл нүктеде система толық қатты күйге көшеді. 2'—3' участогы қорытпаның одан ары суыыуын сипаттайды. Бұл аралықта система Sb кристалдары мен эвтектикалық қоспадан тұрады (Sb + эвт.).

Қарастырылғанүш қорытпадағы эвтектикалық қоспаның құрамындағы Рb мен Sb элементтерінің концентрациясы бірдей болады.

Иіндер ережесі. Иіндер ережесі екі фазалы система фазаларының арасындағы қатынасты анықтайды.

Мысал үшін Сu — Nі системасының күй диаграммасын қарастырайык (4.2-сурет). Құрамында 50% Ni бар қорытпаны суытайық. Қорытпаның температурасы О нүктесіне жеткенде, осы нүктеге қатысты алғанда абсцисса осіне параллель түзудің ликвидус және солидус сызықтары мен қиылысқан нүктелерін т, п әріптерімен белгілейік. Иіндер ережесі бойынша (процент есебімен):

,

яғни қорытпа фазаларының қатынасы сәйкес иіндерінің кері қатынасына тең болады.

Мұндағы:

Q — қорытпаның жалпы мөлшері;

Q_с — қорытпанық сұйық бөлігінің (фаза) мөлшері;

Q_к — қорытпаның қатты күйдегі мөлшері.

Жоғарыда айтылғандардан мынадай теңдік жазуымызға болады: Q=Q_c+Q_к бұл теңдік өзінен-өзі түсінікті.

Қорытпаның температурасы төмендеген сайын т нүктесі (сұйық фазаның құрамының өзгеруін көрсетеді) L нүктесіне ұмтылады. Ал п нүктесі D нүктесіне ұмтылады және қатты фазаның құрамының қалай өзгеретінін көрсетеді. D нүктесінде тек қатты фаза қалады.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: