Загрузил Юлия Т

39

реклама
Железо (1535 °С) и цирконий (1857 °С) образуют химическое соединение Fe3Zr2 (1640
°С). Эти металлы кристаллизуются из расплава в составе ограниченных твердых
растворов внедрения, содержащих до 8 % Zr и до 7 % Fe. Эвтектики
кристаллизуются при 1330 °С (17 % Zr) и 1350 °С (83 % Zr). Каков состав наиболее
легкоплавкого сплава в этой системе?
Решение:
1.
Общая характеристика диаграммы состояния
Температура плавления (кристаллизации) железа TплFe = 1535 °С, а циркония TплZr = 1857
°С. В расплавленном состоянии эти вещества неограниченно растворимы и образуют одну
жидкую фазу. Эти металлы кристаллизуются из расплава в составе ограниченных твердых
растворов внедрения, содержащих до 8 % Zr и до 7 % Fe. Кристаллические модификации
компонентов не меняются.
Железо и цирконий образуют одно химическое соединение, которое имеет формулу FeZr2,
плавится без разложения при температуре TS = 1640 °С.
2.
Вычисляем состав химического соединения.
Так как состав системы выражен в массовых долях, то для вычисления состава
химического соединения следует использовать уравнение массовой доли в расчете на 1
моль вещества:
xMA
ωA =
∙ 100 %
xMA + yMB
где MA и MB - молярные массы компонентов, г/моль; x и y – стехиометрические индексы
при компоненте А и В соответственно.
Для соединения FeZr2 мольная доля Zr
2 ∙ MZr
2 ∙ 91
ω𝐹𝑒𝑍𝑟2 =
∙ 100 % =
∙ 100 % = 76 %
MFe + 2 ∙ MZr
56 + 2 ∙ 91
3.
Описание состояния системы в различных условиях:
TплFe – E1 – TS – E2 – TплZr – линия ликвидуса (состав жидкой фазы)
TплFe – B – C – D – F – TплZr – линия солидуса (состав твердой фазы)
E1, E2 – точки эвтектики
I –область жидкой фазы (расплава), система гомогенная.
II – сосуществуют расплав и кристаллы твердого раствора циркония в железе (твердый
раствор α)
III – сосуществуют расплав и кристаллы FeZr2
IV – сосуществуют расплав и кристаллы FeZr2
V – сосуществуют расплав и кристаллы твердого раствора железа в цирконии (твердый
раствор β)
VI – твердый раствор α
VII – сосуществуют твердый раствор α и кристаллы FeZr2
VIII – сосуществуют кристаллы FeZr2 и твердый раствор β
IX – твердый раствор β
4.
Треугольники Таммана
На изотерме BC в равновесии находятся жидкая фаза, кристаллы твердого раствора α (8 %
Zr) и кристаллы FeZr2 (76 % Zr). Эвтектический состав в точке E1 можно определить по
треугольнику Таммана HBC.
На изотерме DF в равновесии находятся жидкая фаза, кристаллы твердого раствора β (93
% Zr) и кристаллы FeZr2 (76 % Zr). Эвтектический состав в точке E2 можно определить по
треугольнику Таммана KDF.
5.
Состав наиболее легкоплавкой системы характеризуется точкой E1. В этой точке
жидкость, содержащая 17 % Zr, находится в равновесии с кристаллами твердого раствора
α (8 % Zr) и кристаллами FeZr2 (76 % Zr). Наиболее высокая температура плавления в этой
системе у чистого циркония.
Скачать