Мета: опанування студентами знань та придбання навичок визначення структури сплавів відповідно до діаграми стану; освоєння умов фазових перетворень і процесів структуроутворення в сплавах при нагріванні та охолодженні в подвійних та потрійних системах.

У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен

знати: основи побудови діаграм стану; правило фаз Гіббса;  види рівноваг в системі;  правило відрізків і концентрацій для проведення кількісного аналізу; типи твердих розчинів; поняття розчинності; фазові перетворення а діаграмах стану з проміжними фазами і поліморфними модифікаціями компонентів; основи побудови ізотермічних і політермічних перерізів для потрійних систем.  

вміти: визначати структуру та фазовий склад сплавів, використовуючи діаграму стану системи; проводити якісний та кількісний аналіз структурних складових сплавів; визначати характер фазових перетворень при нагріванні та охолодженні сплавів; прогнозувати властивості сплавів системи в залежності від їх структури і типу діаграми стану; аналізувати перерізи реальних  діаграм стану потрійних систем.

Викладач дисципліни: Степанова Любов Петрівна, доцент кафедри "Фізичне матеріалознавство"

Опис навчальної дисципліни

Примітка.

Співвідношення кількості годин аудиторних занять до самостійної і індивідуальної роботи становить:

для денної форми навчання –30% на 70%

для заочної форми навчання –8% на92%

Розподіл балів, які отримують студенти

Змістовний модуль 1.

Тема 1. Побудова діаграм стану подвійних систем.

Вступ (предмет, задачі, та зміст дисципліни).  Основні поняття і терміни: система, фаза, компонент, структурна складова, ступінь свободи. Поняття стабільної і метастабільної рівноваги у системах. Фази в металевих системах, їх характеристи. Тверді розчини заміщення, впровадження та вилучення. Поняття розчинності.  Упорядковані тверді розчини. Хімічні сполуки.Загальна характеристика фаз. Способи зображення діаграм стану. Координатні осі діаграми стану. Побудова діаграм стану за допомогою термічного методу. Поняття критичних точок.

Тема 2.Діаграми стану з необмеженою розчинністю компонентів у твердому стані.

      Умови утворення діаграм стану із безперервними твердими розчинами. Правило відрізків і концентрацій або правило важеля . Кристалізація і структура сплавів. Правило фаз Гібса. Види рівноваг в подвійних системах. Побудова кривих охолодження за допомогою правила фаз. Темп кристалізації. Нерівноважна кристалізація.Поняття нерівноважного солідусу. Діаграми стану із різною схильністю до ліквації.      Діаграми стану з точками екстремуму на кривих солідусу і ліквідусу. Система з бінодальною кривою (купол розшарування за концентрацією). Поняття розпаду твердого розчину. Діаграми стану з упорядкованими твердими розчинами. Кристалізація і структура сплавів.

Тема 3. Діаграми стану з обмеженою розчинністю компонентів у твердому стані.

      Умови утворення обмежених твердих розчинів на основі компонентів. Діаграма стану з евтектичною рівновагою. Кристалізація і структура сплавів. Механізм кристалізації і структура евтектики. Поняття фазової суміші. Криві охолодження типових сплавів. Умова нонваріантної рівноваги. Діаграма стану із змінною взаємною розчинністю компонентів. Крива сольвусу. Поняття вторинної кристалізації. Класифікація сплавів за структурою, Кількісний аналіз: визначення кількості евтектики в типових сплавах. Діаграма стану з майже відсутньою розчинністю компонентів у твердому стані. Вироджена евтектика.Структура евтектичних сплавів.  Трикутник Тамана. Діаграма стану з ретроградним солідусом. Діаграма стану системи з перитектичною рівновагою. Механізм перитектичного перетворення. Кристалізація і структура сплавів. Криві охолодження типових сплавів.  Вироджена перитектика.

Тема 4. Діаграми стану систем з проміжними фазами.

     Класифікація проміжних фаз за складом і характером плавлення (постійного і змінного складу, стійкі і нестійкі, або фази з конгруентним і інконгруентним плавленням). Діаграми стану систем з конгруентним плавленням проміжних фаз.      Поняття твердого розчину на основі гратки хімічної сполуки. Діаграми стану із проміжними фазами змінного складу.Умови вторинної кристалізації проміжних фаз на на основі хімічних сполук. Діаграми стану систем з інконгруентним плавленням проміжних фаз.  Діаграми стану систем з утворенням проміжної фази в твердому стані за перитектоїдною реакцією. Діаграма стану системи з існуванням проміжної фази в певному інтервалі температур.Звязок між типом діаграми і властивостями сплавів (правило Курнакова-Бочвара). Технологічні властивості (отримання виробів литвом, схильність до деформування).

Тема 5.  Діаграми стану систем з полиморфними  модифікаціями компонентів.

       Поняття поліморфізму. Діаграми стану із ізоморфними модифікаціями високотемпературної та низькотемпературною модифікаціями другого компонента. Поняття a- і b-стабілізаторів. Діаграма стану з евтектоїдною рівновагою. Фазові перетворення і структура сплавів. Криві охолодження типових сплавів.  Діаграма стану системи з поліморфним компонентом і відсутньою розчиністю компонентів у твердому стані. Діаграма стану, коли один із компонентів має три інтервали існування поліморфних модифікацій (типу Fe-Cr). Діаграма стану з евтектоїдною рівновагою. Фазові перетворення і кристалізація  сплавів системи.  Діаграми стану систем з метатектичною та монотектоїдною рівновагами. Кристалізація і структура сплавів. Криві охолодження типових сплавів.

 Тема 6.  Діаграми стану з обмеженою розчинністю у рідкому стані.

Діаграма стану з обмеженою розчинністю компонентів у всьому інтервалі концентрацій сплавів. Діаграми стану з метатектичною та монотектоїдною рівновагами.

Змістовий модуль 2.  Діаграми стану потрійних систем.

Тема 1.  Геометричні основи зображення діаграм стану потрійних систем.

Концентраційний трикутник і його властивості. Правило фаз. Правило відрізків у потрійній системі для двофазних сплавів. Правило центру маси конодного трикутника.

Тема 2. Діаграма стану системи з необмеженою розчинністю компонентів  у рідкому  і у твердому стані.

Умови кристалізації потрійних сплавів. Структура і фазові перетворення. Кількісний аналіз структурних складових. Ізотермічні і політермічні перерізи. Можливості аналізу фазових перетворень в сплавах при користуванні перерізами.

Тема 3. Діаграма стану системи з відсутньою розчинністю компонентів у твердому стані і утворенням потрійної евтектики.

  Проекції  поверхонь діаграми на площину концентраціного   трикутника. Кристалізація і    структура типових сплавів; фазові перетворення. Кількісний аналіз структурних складових. Побудова ізотермічних і політермічних перерізів в системі. Аналіз політермічних перерізів реальних систем