Що називається поліморфізмом металів
Контрольна робота № 1.
Відповідь на питання № 5.
5. Що називається поліморфізмом металів? Пояснити сутність на прикладі заліза. Яке практичне значення поліморфізму?
Поліморфізмом (аллотропией) називається існування одного і того ж металу в декількох кристалічних формах (модифікаціях). Таким чином, при полиморфном перетворення змінюється розташування атомів в кристалі, т. Е. Змінюється тип кристалічної решітки.
Процес переходу з однієї кристалічної форми в іншу називається аллотропическими (поліморфним) перетворенням. Поліморфний перетворення - оборотний процес; він відбувається як при нагріванні, так і при охолодженні твердого тіла. Аллотропические форми позначають початковими буквами грецького алфавіту: альфа, бета, гамма, дельта і т.д. починаючи з тієї форми, яка існує при більш низькій температурі.
В процесі аллотропического перетворення виділяється прихована теплота кристалізації (якщо перетворення йде при охолодженні); на кривій охолодження аллотропіческое перетворення відзначається горизонтальною ділянкою.
На рис. 1. приведена крива охолодження заліза, що характеризує аллотропические перетворення. Залізо має об'ємно-центровану кубічну решітку до температуру 911 ° С в інтервалі +1392 - одна тисяча п'ятсот тридцять дев'ять ° С (Fe), а від температури 911 ° С до 1392 ° С має гранецентрированную кубічну решітку (Fe). Високотемпературна -модифікація (від 1 392 до 1539 ° С) іноді позначається Fe (-залізо). При температурі 768 ° С відбувається зміна магнітних властивостей: нижче 768 ° С залізо магнітно, вище 768 ° С немагнітними.
Використовуючи явище поліморфізму, можна зміцнювати і разупрочняется сплави за допомогою термічної обробки.
Рішення завдання № 25.
Накреслити діаграму станів залізо-цементит, провести на ній ординату, відповідну заданому сплаву, позначити на ній всі критичні точки. Кількість вуглецю 0,70%, температура 1450 ° С.
Мал. 2. Діаграма станів залізо-цементит.
Поруч з діаграмою справа накреслити криву охолодження даного сплаву, показавши зв'язок критичних точок на діаграмі і кривої охолодження.
Мал. 4. Діаграма стану (до застосування на ній правила відрізків).
Отже, перше правило відрізків говорить: щоб визначити концентрації компонентів в фазах, через дану точку, що характеризує стан сплаву, проводять горизонтальну лінію до перетину з лініями, що обмежують дану область; проекції точок перетину на вісь концентрацій показують склади фаз.
^ Друге правило відрізків: для того, щоб визначити кількісне співвідношення фаз, через задану точку проводять горизонтальну лінію. Відрізки цієї лінії між заданою точкою і точками, що визначають склад фаз, обернено пропорційні кількостей цих фаз.
^ Визначення складу фаз в точці m:
Для його визначення через точку m проводять горизонталь до перетину з найближчими лініями діаграми: ликвидус і солидус.
Склад рідкої фази визначається проекцією точки перетину горизонталі з лінією ликвидус p на вісь концентрації.
Склад твердої фази визначається проекцією точки перетину горизонталі з лінією солидус q (або віссю компонента) на вісь концентрації.
Склад рідкої фази змінюється по лінії ліквідусу, а склад твердої фази - по лінії солідусу.
Зі зниженням температури склад фаз змінюється в бік зменшення вмісту компонента В.
^ Визначення кількісного співвідношення рідкої і твердої фази при заданій температурі (в точці m):
Кількісна маса фаз обернено пропорційна відрізках проведеної Коноді. Розглянемо проведену через точку m Коноді і її відрізки.
Кількість всього сплаву (Qсп) визначається відрізком pq.
Відрізок, що прилягає до лінії ликвидус pm. визначає кількість твердої фази.
pm = 0,3%, pq = 1,1%, след-но, Q = 27%.
Відрізок, що прилягає до лінії солидус (або до осі компонента) mq. визначає кількість рідкої фази.
mq = 0,8%, pq = 1,1%, отже, Q = 73%.