4.2. Диаграмма фазового равновесия

Диаграммы фазового равновесия, или диаграммы состояния, в удобной графической форме показывают фазовый состав сплава в зависимости от температуры и концентрации. Диаграммы строят для условий равновесия или условий достаточно близких к ним. Равно-весное состояние соответствует минимальному значению энергии Гиббса.

Правило фаз. Диаграммы фазового равновесия характеризуют окончательное или пре-дельное состояние сплавов, т.е. полученное после того, как все превращения в них произош-ли и полностью закончились. Это состояние сплава зависит от внешних условий (температу-ры, давления) и характеризуется числом и концентрацией образовавшихся фаз. Закономер-ность изменения числа фаз в гетерогенной системе определяется правилом фаз.

Правило фаз устанавливает зависимость между числом степеней свободы, числом компонентов и числом фаз и выражается уравнением

С = К + 2 - Ф

где С - число степеней свободы системы; К - число компонентов, образующих сис-тему; 2 - число внешних факторов; Ф - число фаз, находящих в равновесии.

Под числом степеней свободы понимают возможность изменения температуры, давле-ния и концентрации без изменения числа фаз, находящихся в равновесии. Можно число внешних факторов сократить до одного и оставить только температуру, т.к. давление оста-ется постоянным, тогда уравнение будет выглядеть так

С = К + 1 - Ф

так как число степеней свободы не может быть меньше нуля, то

К - Ф + 1  0, а Ф  К + 1

поэтому при С = 0 система нонвариантная (максимальное число фаз)

С = 1 система моновариантная (уменьшение на одну фазу)

С = 2 система бивариантная (уменьшение на две фазы)

Тема 5. Деформация и разрушение металлов

5.1. Виды напряжений

Деформацией называют изменения размеров и формы тела под воздействием при-ложенных сил. Деформация вызывается действием внешних сил, приложенных к телу, или различными физико-механическими процессами, происходящих в самом теле. При этом на-пряжения в случае одноосного растяжения

S = P/F.

Сила P, приложенная к некоторой площадке F, обычно не перпендикулярна к ней, а направлена под некоторым углом, поэтому в теле возникают нормальные и касательные напряжения (рис. 23 а). Напряжения могут быть: истинными - когда силу относят к сечению, существующему в данный момент деформации; условными - когда силу относят к исходной площади сечения. Истинные касательные напряжения обозначают t и нормальные S, а условные соответственно  и . Нормальные напряжения подразделяют на растягивающие (положительные) и сжимающие (отрицательные).

Наличие в испытуемом образце механических надрезов, трещин, внутренних дефек-тов металлов, сквозных отверстий, резких переходов от толстого сечения к тонкому, приво-дит к неравномерному распределению напряжений, создавая у основания надреза пиковую концентрацию нормальных напряжений. В связи с этим такие источники концентрации на-пряжений называются концентраторами напряжения (рис. 23 б). Пик напряжений К тем больше, чем меньше радиус концентратора и чем меньше глубина надреза с: К = 2Н √c/r, где Н – номинальное среднее напряжение.

Так как напряжения вызываются разными причинами, то различают временные на-пряжения, обусловленные действием внешней нагрузки и исчезающей после ее снятия, и внутренние остаточные напряжения, возникающие и уравновешивающиеся в пределах тела без воздействия внешней нагрузки. Если это вызвано резким нагревом или охлаждением, то они называются термическими, если же вследствие неоднородного протекания фазовых превращений - фазовыми или структурными напряжениями.