Файл: ФIленко О.Г. ЗбIрник задач з фIзичноI химII навчальний посiбник для студентiв металлургiйних спецiальностей вузiв.pdf

ТЕРМІЧНИЙ АНАЛІЗ

Термічний аналіз грунтується на вивченні залежності температури плавлення системи від її складу. У цьому методі результати дослі­ дження подають графічно у вигляді діаграми температура плавлення — склад.

Користуючись діаграмою стану (плавкості) системи, можна визна­ чити залежність температури плавлення сплаву від його складу, ха­ рактер взаємодії компонентів системи, наявність утворення сполук з

пиняється, бо виділювана теплота затвердівання компенсує її відведен­ ня. Тому на кривій охолодження / утворюється горизонтальна ді­ лянка be.

Коли зникне остання краплина розплавленого свинцю (точка с на кривій / ) , температура знову почне рівномірно спадати, оскільки з цьо­ го моменту втрата тепла в навколишнє середовище вже нічим не ком­ пенсується (ділянка cd на кривій / ) .

Аналогічну криву охолодження має чиста сурма; ділянка be на кривій 6 відповідає температурі кристалізації сурми 631° С.

При охолодженні рідкого сплаву, що містить 10% сурми і 90% свин­ цю, відбувається рівномірне зниження температури до 260° С (ділянка ab на кривій 2). При температурі, нижчій за 260° С, починається кри­ сталізація свинцю з виділенням тепла, що зумовлює менш різке зни­ ження температури, бо теплота кристалізації частково компенсує втра­ ту тепла в навколишнє середовище (ділянка be на кривій 2).

У точці с (крива 2) при 247° С відбувається сумісна кристалізація свинцю і сурми з утворенням так званої евтектичної суміші (евтектики) Утворення евтектики супроводиться виділенням тепла, температура системи залишається сталою до повного затвердівання сплаву (ділянка cd на кривій 2). Охолодження твердого сплаву, що складається з ев-

тектики (суміші дрібних кристаликів свинцю і сурми) і крупних кри­ сталів свинцю, супроводиться рівномірним спадом температури (ділян­

а потім зниження температури припиняється (ділянка cd), поки розплав не затвердне; охолодження твердої евтектики супроводиться рівно­ мірним зниженням температури (ділянка dk).

При охолодженні розплаву, що складається з 40% сурми і 60% свинцю, спочатку кристалізується сурма при 425° С (ділянка be на кривій 4), а потім утворюється тверда евтектика при 247° С (ділянка cd). Для рідкого сплаву, що складається з 60% сурми і 40% свинцю,

ності температури кристалізації сурми і свинцю від складу сплаву позначені лініями ліквідуса відповідно BE і АЕ.

Точка Е, що сполучає лінії ліквідуса АЕ і BE, називається евтек­ тичною точкою; вона визначає температуру затвердівання евтектики К і склад евтектики NE-

Лінія KEL, що відповідає температурі кінця рівноважної криста­ лізації (повного затвердівання) розплаву різного складу, називається лінією солідуса (тобто твердого тіла), або просто солідусом.

Крива АЕ показує рівновагу між кристалами свинцю і розплавом різного складу, а крива BE —рівновагу між кристалами сурми і роз­ плавом різного складу.

Евтектична точка Е відповідає рівновазі між розплавом і затвер­ ділою евтектикою з двома кристалічними фазами (дрібні кристали свин­ цю і сурми). Така рівновага називається евтектичною рівновагою.

2) скільки сурми виділиться, якщо 20 кг рідкого сплаву, що містить 80% сурми, охолодити до 425° С; 3) скільки кілограмів і якого металу виділиться, якщо 10 кг рідкого сплаву, що містить 90% РЬ, охолодити до 247° С, тобто до утворення твердої евтектики (рис. 2).

Р о з в ' я з а н н я . 1. Перетин перпендикуляра, опущеного з точ­ ки Е , з віссю абсцис, дає нам точку NE, яка відповідає евтектичній суміші, що складається з 13% Sb і 87% РЬ.

2. При охолодженні рідкого сплаву, що містить 80% Sb, перші кристали сурми утворюються при 580° С. У міру випадання кристалів сурми процентний вміст свинцю в розплаві підвищується до 60%.

/ " Р І Д = т — mSb.

Абсолютна кількість свинцю в розплаві при охолодженні не змі­ нюється, але оскільки частина сурми виділиться з розплаву у вигляді кристалів, то процентний вміст свинцю підвищиться від 20 до 60% (рис. 2).

Співвідношення між кількістю твердої і рідкої фаз визначаємо за правилом важеля (рис. 2)

Звідси кількість сурми, що викристалізувалася при охолодженні розплаву,

Кількість сурми, викристалізованої при охолодженні розплаву, що містить 80% Sb, можна обчислити таким способом.

З діаграми плавкості системи РЬ — Sb видно, що при охолодженні сплаву, який містить 80% Sb, до 425° С викристалізовується сурма, процентний вміст свинцю підвищується в розплаві від 20 до 60%.

У 20 кг розплаву до початку кристалізації сурми міститься свинцю

дженні 10 кг розплаву, який містить 90% свинцю, до температури

складу такої системи користуються рівностороннім трикутником. Кожна вершина трикутника відповідає 100% одного з трьох компонен­