Пример решения задачи

Пример 4. Прочесть диаграмму состояния системы «медь – магний» (рис. 39).

Рис. 39. Диаграмма состояния медь-магний.

Решение. Эта диаграмма состояния двухкомпонентной изобарической конденсированной системы представлена комбинацией геометрических элементов, содержащихся на типовых диаграммах, и предварительное ознакомление с ними позволяет значительно упростить чтение диаграммы.

1. Дать общую характеристику диаграммы состояния.

Температура плавления (кристаллизации) чистой меди Т _Сu = 1083°С, а магния T _Mg = 650°С. В расплавленном состоянии эти металлы неограниченно растворимы и образуют одну жидкую фазу. Магний кристаллизуется из двухкомпонентного расплава в чистом виде, а медь – в виде твердого раствора α, область существования которого ограничена пределами от 0 до 5 % Mg и в котором «хозяином» кристаллической решетки является медь. Кристаллические модификации компонентов не меняются.

Медь и магний образуют два химических соединения, плавящиеся без разложения (конгруэнтно). Первое из них S ₁, содержащее 33 % магния, плавится при температуре 819°С, является основой твердого раствора γ (бертоллида), существующего в области от 32 до 36 % магния. Второе химическое соединение S ₂ плавится при 568°С, имеет постоянный стехиометрический состав, содержит 67 % Mg.

Рис. 40. Решение примера 1.

2. Пронумеровать поля диаграммы и дать их наименование.

I – расплав (Ж); II – Ж + α; III – твердый раствор внедрения магния в меди (α); IV – α + γ; V – γ + Ж; VI – твердый раствор внедрения на базе химического соединения S₁ (γ); VII – γ + Ж; VIII – γ + S₁; IX – Ж + S₂; X – Ж + S₂; XI – Ж + Mg; XII – Mg + S₂.

3. Заполнить таблицу по форме таблицы 4.

Начальную температуру кристаллизации определяют по линии ликвидуса.

Конечную температуру кристаллизации определяют по линии солидуса.

Число степеней свободы вычисляют по формуле:

F = К – Ф + 1.

Точка 1 принадлежит расположена на линии эвтектики Е ₁, на которой находятся в равновесии три фазы: Ж, α и γ (Ж + α = γ). Следовательно, относительное количество фаз для нее не определяется. В такой ситуации следует записать уравнение равновесия.

Для двухфазной системы (точка 2) относительное количество каждой фазы следует определять по правилу рычага.