г) Проследим за изменением фазового состояния сплавов, содержащих:

сплав «х» - 40 масс.% Pt,

сплав «х1» - 80 масс.% Pt –

при понижении температуры от 1400 до 200 °С.

1. Сплав «х».

При температуре точки «х» 1400°С заданная система, представляющая собой расплав (Ф=1), двухвариантна, и отвод тепла от нее вызовет лишь охлаждение жидкости неизменного состава до температуры Тλ, равной температуре начала кристаллизации Т н.кр.х сплава «х»:

Тλ = Т н.кр.х

С появлением твердой фазы система становится одновариантной. Поэтому при дальнейшем отводе тепла ее температура падает, но охлаждение замедляется.

Одна степень свободы означает, что составы равновесных фаз (жидкой и твердой) зависят от температуры и определяются точками пересечения изотермы с ветвями ликвидуса и солидуса соответственно.

Так, при температуре начала кристаллизации Тλ = Т н.кр.х, состав расплава указывает точка «λ», а состав кристаллов – точка «δ». Последняя находится на линии вещества М1, поэтому первичным продуктом кристаллизации сплава «х» является одна твердая фаза – вещество М1.

По мере понижения температуры в ходе кристаллизации состав жидкости изменяется по ветви ликвидуса «λ», а состав твердой фазы постоянный – линия «SД», что на рис.5 отмечено стрелками.

При понижении температуры до t = 660°С происходит перитектическое превращение, при котором жидкость расплава взаимодействует с ранее выпавшей твердой фазой – веществом М1 – и образуется новая твердая фаза – вещество М2.

Трехфазная система безвариантна. За счет теплоты, выделяющейся в результате превращения, температура в системе сохраняется неизменной.

Лишь после исчезновения жидкости появляется степень свободы и возможно дальнейшее понижение температуры. Составы твердых фаз М1 и М2 постоянные.

При t = 200°С конечными продуктами кристаллизации сплава «х» являются твердые фазы: М1 и М2; С=1; Ф=2.

2. Сплав «х1».

При температуре точки «х1» = 1400°С заданная система, представляющая собой расплав (Ф=1), двухвариантна, и отвод тепла от нее вызовет лишь охлаждение жидкости неизменного состава до температуры Тλ1 , равной температуре начала кристаллизации сплава «х1»:

Тλ1 = Т н.кр.х1,

С появлением твердой фазы система становится одновариантной. Поэтому при дальнейшем отводе тепла ее температура падает, но охлаждение замедляется.

Одна степень свободы означает, что составы равновесных фаз (жидкой и твердой) зависят от температуры и определяются точками пересечения изотермы с ветвями ликвидуса и солидуса соответственно. Так, при температуре начала кристаллизации Тλ1 = Т н.кр.х1, состав расплава указывает точка «λ1», а состав кристаллов – точка «S1». Последняя находится на линии вещества Pt, поэтому первичным продуктом кристаллизации сплава «х1» является одна твердая фаза – вещество Pt.

По мере понижения температуры в ходе кристаллизации состав жидкости изменяется по ветви ликвидуса от «λ1» до «Е2», состав твердой фазы Pt постоянный.

При снижении температуры до t=730°С происходит эвтектическое превращение, которое сводится к одновременной кристаллизации двух твердых фаз – вещества Pt и вещества М1 – из жидкости расплава

Трехфазная система безвариантна. За счет теплоты, выделяющейся в результате превращения, температура в системе сохраняется неизменной.

Лишь после исчезновения жидкости вновь появляется степень свободы и возможно дальнейшее понижение температуры. Составы твердых фаз - вещества М1 и Pt – постоянные.

При температуре t=200°С конечным продуктом кристаллизации сплава «х1» являются две твердые фазы – вещество М1 и вещество Pt.

д) На рис. 5 построим схематические кривые охлаждения сплавов «х» и «х1» в координатах «температура – время».

е) Рассчитываем массу жидкой фазы и количество вещества Pt в ней, если общая масса системы N=89 кг, температура t=800°С, а суммарное содержание Pt в системе фаз 80 масс.%.

По правилу отрезков, масса жидкой фазы:

mж = (ВС/ас) * N = (20/43) * 89 = 41,40 кг

Для 80 масс.% Pt:

mж(Pt) = 0,8 * 41,40 = 33,12 кг

Масса жидкой фазы составляет 41,40 кг, а содержание платины в ней 33,12 кг.

Список используемой литературы

1. Захаров А.М. Диаграммы состояния двойных и тройных систем. М.: - металлургия, 1990.

2. Голиков Г.А. Руководство по физической химии. М.: Высшая школа,1988

3. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем. Методические указания. Магнитогорск. 2002.