Материаловедение

13 2.2 Пример построения диаграммы состояния (система «олово – цинк») Для построения диаграммы методом термического анализа необходимо получить кривые охлаждения чистых металлов и ряда их сплавов. В данном случае проведено исследование чистых металлов олова и цинка, а также их сплавов: доэвтектического (4% Zn + 96% Sn), эвтектического (9% Zn + 91% Sn) и двух сплавов заэвтектических (20% Zn + 80% Sn и 50% Zn + 50% Sn) составов (рис. 8). После проведения термического анализа указанных металлов и спла- вов для получения критических точек необходимо построить кривые их кристаллизации. По полученным данным строится диаграмма состояния системы Sn – Zn (см. рис.8). Для теоретической проверки правильности построения диаграммы со- стояния и анализа кривых охлаждения пользуются правилом фаз: С=К-Ф+1, где С – число степеней свободы, т.е. число изменяющихся внешних и внутренних факторов (температура, концентрация, давление); К– число компонентов; Ф – число фаз. Под числом степеней свободы системы понимается число независимых переменных факторов, которое можно изменить при сохранении числа фаз в системе. В качестве примера рассмотрим кристаллизацию сплавов систе- мы Sn – Zn (см. рис.8). Кристаллизация сплава эвтектического состава этой системы (9% Zn + 91% Sn) происходит при постоянной температуре, и в системе сосуществу- ют три фазы (жидкость + кристаллы цинка + + кристаллы олова). В соот- ветствии с правилом фаз число степеней свободы равно нулю: С =К-Ф + 1 = 2-3 + 1 = 0, т.е. система безвариантна, и любое изменение температуры или кон- центрации вызовет нарушение равновесия. Наличие горизонтального участка на кривой охлаждения (см. рис. 8) сплава показывает постоянство температуры. Температура остается постоянной до полного исчезновения одной из фаз, т.е. жидкости. Кристаллизация до- и заэвтектических сплавов происходит в интервале температур между линиями ликвидуса и солидуса. При этом сплавы состоят из кристаллов олова и цинка в зависимости от состава жидкости, т.е. Ф–2. Число степеней свободы равно единице: С= 2 – 2+1 = 1. Здесь система одновариантна, что позволяет, сохраняя равновесие сплава, произвольно менять либо температуру (зависимой переменной бу-