Comment construire une courbe de refroidissement en utilisant la règle de phase

Les matériaux métalliques utilisés dans la technologie sont, dans la plupart des cas, des alliages. La totalité de tous les alliages d'un matériau est appelée un système d'alliage. La phase est appelée la partie homogène du système, qui a la même composition et le même état d'agrégation. Pour construire une courbe de refroidissement d'un matériau, il suffit de connaître le nombre de ses composants et le nombre de phases.

Vous aurez besoin

• - un crayon;

• - règle.

Manuel d'instructions

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Supposons que vous ayez besoin de construire une courbe de refroidissement pour un alliage fer-carbone. Tout d'abord, déterminez quelles phases existent dans le système. Ainsi, dans les alliages de fer et de carbone, les phases sont l'austénite, la ferrite, la cémentite et le graphite.

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Décrivez chacune de ces phases. La ferrite est le composant structurel du fer α, qui dissout le carbone. L'austénite est une solution solide, qui a été obtenue par la méthode d'incorporation de carbone dans le fer γ. Lorsque la température diminue, la cémentite est libérée de l'austénite. Le graphite est du carbone qui est libéré à l'état libre dans les alliages fer-carbone.

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Pour construire la courbe de refroidissement, utilisez la règle de phase de Gibbs, qui est formulée comme suit: dans un système d'équilibre, qui n'est affecté que par la température et la pression, le nombre de degrés de liberté est égal à la différence entre le nombre de composants et le nombre de phases augmenté de 2.

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La règle de phase de Gibbs s'exprime par la formule: f = n - K + 2, où f est le nombre de degrés de liberté; n est le nombre de composants; K est le nombre de phases. Appliquer la règle de phase pour un alliage fer-carbone à 2 composants: fer et carbone. Ainsi, le point 1: f = 2 - 2 + 1 = 1 est le liquidus. Le résultat signifie que le système est à une seule variante, c'est-à-dire qu'en changeant la température, l'alliage restera dans le même état global.

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Calculez les points 2 et 3: f = 2 - 3 + 1 = 0 - il s'agit d'une transformation en solidus ou eutectique. Le résultat signifie que le système est invariant et tout changement entraînera une modification du nombre de phases.

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Après avoir fait les calculs, créez une courbe de refroidissement. Dessinez un diagramme de la température en fonction du temps et marquez-y les principaux points. Reliant les points entre eux, vous obtiendrez une ligne de liquidus et de solidus sur le graphique.

Faites attention

Pour prendre en compte toutes les phases du diagramme, vous devez bien connaître les composants structurels du matériau dont vous construisez la courbe de refroidissement et leurs propriétés en fonction du changement de température.

Conseils utiles

Certains graphiques n'utilisent pas le temps, mais d'autres indicateurs, par exemple, la relation entre la température et la dilatation thermique.

Science des matériaux