Giáo trình hướng dẫn phân tích quy trình vận dụng cấu tạo mạng hợp tinh thể của kim loại nguyên chất p7 doc

Clổuyù rũng bỏỷc tổỷ do laỡ nhổợng sọỳ nguyón vaỡ khọng ỏm vaỡ sọỳ pha cổỷc õaỷi cuớa mọỹt hóỷ chố coù thóứ lồùn hồn sọỳ cỏỳu tổớ cu ỏửn ớa noù mọỹt õồn vở (P MAX = C + 1), noù giuùp cho vióỷc xaùc ay õọứi õổồỹc (nhióỷt õọỹ hay thaỡnh phỏửn), ợa nhióỷt õọỹ, thaỡnh phỏửn vaỡ sọỳ lổồỹng pha ồớ traỷng thaùi cỏn bũng. Caùc hóỷ ọử pha khaùc nhau. Giaớn õọử pha õổồỹc xỏy dổỷng bũng thổỷc - Giaớn õọử pha mọỹt cỏỳu tổớ : Hóỷ mọỹt cỏỳu tổớ khọng coù sổỷ bióỳn õọứi vóử thaỡnh phỏửn hoùa hoỹc nón chố coù mọỹt truỷc, trón où ngổồỡi ta ghi caùc nhióỷt õọỹ noùng chaớy, nhióỷt õọỹ chuyóứn bióỳn pha. aớn õọử pha cuớa hóỷ hai cỏỳu tổớ gọửm hai truỷc : truỷc tung bióứu dióựn nhióỷt õọỹ, truỷc i qua phaới tyớ lóỷ cỏỳu tổớ B tng dỏửn lón, cỏỳu tổớ A giaớm g thúng õổùng bióứ u thở cho mọỹt hồỹp kim coù thaỡnh phỏửn xaùc õởnh nhổng ồớ caùc nhióỷt õọỹ khaùc nhau. óỳu hồỹp kim coù hai pha thỗ õióứm bióứu dióựn cuớa chuùng phaới nũm vóử hai phờa õọỳi dióỷn õởnh sọỳ pha cuớa mọỹt hóỷ hồỹp kim dóự daỡng. Vờ duỷ : - Khi F = 1 tổùc la ỡchố coù mọỹt yóỳu tọỳ coù thóứ th luùc naỡy sọỳ pha bũng sọỳ cỏỳu tổớ. - Khi F = 2 coù hai yóỳu tọỳ thay õọứi õổồỹc cuỡng mọỹt luùc, sọỳ pha bũng sọỳ cỏỳu tổớ trổỡ õi 1. 1.4.2.Cỏỳu taỷo cuớa giaớn õọử pha vaỡ cọng duỷng : 1-Cỏỳu taỷo cuớa giaớn õọử pha : Giaớn õọử pha cuớa mọỹt hóỷ hồỹp kim (coỡn goỹi laỡ giaớn õọử traỷng thaùi, cỏn bũng) bióứu thở mọỳ i quan hóỷ giổ hồỹp kim khaùc nhau coù giaớnõ nghióỷm. Hióỷn taỷi ngổồỡi ta õaợ xỏy dổỷng hỏửu hóỳt giaớn õọử pha hai cỏỳu tổớ, ba cỏỳu tổớ cuớa caùc hóỷ thổồỡng gỷp. a õ CD A B 0 102030405060708090100 Nhióỷt õọỹ 911 1539 L(loớng) G-Fe(A 2 ) J-Fe(A 1 ) D-Fe(A 2 ) Nhióỷt õọỹ, 0 C b - Giaớn õọử pha hai cỏỳu tổớ : Gi H ỗnh 1.24- Giaớn õọử pha cuớa sừ t H ỗnh 1.25- Hóỷ truỷc cuớa giaớn õọử pha 2 cỏỳu tổớ ớ hoaỡnh bióứu dióựn thaỡnh phỏửn hoùa hoỹc (thổồỡng theo % khọỳi lổồỹng). Trong hóỷ truỷc õoù ngổồỡi ta veợ caùc õổồỡng phỏn chia giaớn õọử thaỡnh caùc khu vổỷc coù tọứ chổùc vaỡ pha giọỳng nhau. Caùc õióứm trón õổồỡng nũm ngang bióứu thở cho caùc hồỹp kim coù thaỡnh phỏửn khaùc nhau nhổng ồớ cuỡng mọỹt nhióỷt õọỹ. i tổỡ traù õi vaỡ ngổồỹc laỷi. Caùc õióứm nũm trón õổồỡn N vồùi õióứm bióứu dióựn hồỹp kim. 31 2-Cọng duỷng cuớa giaớn õọử pha : Giaớn õọử pha cuớa hồỹp kim hai cỏỳu tổớ coù cọng duỷng rỏỳt lồùn trong thổỷc tóỳ. Tổỡ giaớn õọử Th h từc õoỡn bỏứy : Tổỡ ba õióứm bióứu aỡ õọỹ daỡi maỡ õọỹ daỡi cuớa hióỷt õọỹ chaớy, nhióỷt õọỹ chuyóứn bióỳn pha cuớa caùc hồỹp kim, tổỡ õoù xaùc õởnh õổồỹc cỏỳu tổớ khọng coù õa hỗnh : 1-G : ớa A vaỡ B, A vaỡ B. Sọỳ pha lồùn ớng kóỳt thuùc kóỳt tinh. ũm bón traùi õióứm E goỹiimcoù thaỡnh phỏửn nũm bón phaới õióứmoỹi laỡ hồỹp cao hồn nhióỷt õọỹ ổùng vồùi õióứm 0 : hồỹp kim hoaỡn toaỡn ồớ traỷng thaùi loớng (L). h phỏ ửn taỷi1 pha coù thóứ xaùc õởnh õổồỹc : - Cỏỳu taỷo pha cuớa hóỷ hồỹp kim taỷi caùc nhióỷt õọỹ vaỡ thaỡnh phỏửn khaùc nhau. Tổỡ cỏỳu taỷo pha ta coù thóứ suy õoaùn tinh chỏỳt cuớa tổỡng hồỹp kim cuỷ thóứ. - aỡn phỏửn vaỡ tyớ lóỷ caùc pha cuớa hồỹp kim bũng quy dióựn hồỹp kim (thaỡnh phỏửn vaỡ hai pha) taỷo ra hai õoaỷn thúng m mọựi õoaỷn bióứu thở tyớ lóỷ cuớa pha õọỳi dióỷn trong hồỹp kim. Cuỷ thóứ nhổ sau : Lổồỹng pha traùi ọỹ daỡi õoaỷn thúng phaới = Lổồỹng pha phaới ọỹ daỡi õoaỷn thúng traùi -N nhióỷt õọỹ reỡn, caùn, õuùc - Caùc chuyóỳn bióỳn pha, dổỷ õoaùn õổồỹc caùc tọứ chổù c taỷo thaỡnh ồớ traỷng thaùi khọng cỏn bũng 1.4.3.Giaớn õọử pha hồỹp kim hai iaớn õọử pha hai cỏỳu tổớ khọng hoỡa tan vaỡo nhau, khọng taỷo thaỡnh pha trung gian (giaớn õọử loaỷi1) Sọỳ cỏỳu tổớ : A vaỡ B (C = 2) Caùc pha coù thóứ taỷo thaỡnh : loớng (L) hoỡa tan vọ haỷncu nhỏỳt P MAX = 3 AEB laỡ õổồỡng loớng : taỷi nhióỷt õọỹ ổùng vồùi õổồỡng loớng hồỹp kim bừt õỏửu kóỳt tinh. cao hồn õổồỡng loớng hồỹp kim hoaỡn toaỡn ồớ traỷng thaùi loớng. CED laỡ õổồỡng õỷc : taỷi nhióỷt õọỹ ổùng vồùi õổồỡng õỷc hồỹpkimlo Thỏỳp hồn nhióỷt õọỹ naỡy hồỹp kim ồớ traỷng thaùi rừn. Trong khoaớng nhióỷt õọỹ giổợa õổồỡng loớng vaỡ õổồỡng õỷc laỡ quaù trỗnh noùng chaớy hay kóỳt tinh cuớa hồỹp kim, tọửn taỷi õọửng thồỡi caớ pha rừn vaỡ loớng. Vồùi loaỷi giaớn õọử naỡy CED coỡn goỹi laỡ õổồỡng cuỡng tinh. E goỹi laỡ õióứm cuỡng tinh (eutectic). Caùc hồỹp kim coù thaỡnh phỏửnn laỡ hồỹp kim trổồùc cuỡng tinh (hypoeutectic). Caù c hồỹpk Egoỹi laỡ hồỹp kim sau cuỡng tinh (hypereutectic). Hồỹp kim coù thaỡnh phỏửn taỷi E g kim cuỡng tinh. Trong thổỷc tóỳ hóỷ Pb - Sb thuọỹc loaỷi giaớn õọử naỡy. a - Quaù trỗnh kóỳt tinh cuớa hồỹp kim trổồùc cuỡng tinh : - - Laỡm nguọỹi tổỡ 0 õóỳn 1: õỏy laỡ quaù trỗnh nguọỹi cuớa hồỹp kim loớng (Lp). - Taỷi nhióỷt õọỹ ổùng vồùi õióứm 1: tổỡ hồỹp kim loớng kóỳt tinh ra tinh thóứ A (thaỡn ) - Laỡm nguọỹi tổỡ 1 õóỳn 2 : tinh thóứ A sinh ra ngaỡy caỡng nhióửu, hồỹp kim loớng caỡng ngaỡy caỡng ờt õi vaỡ thaỡnh phỏửn cuớa noù bióỳn õọứi theo õổồỡng tổỡ 1 y E (giaỡu B hồn). -Taỷi nhióỷt õọỹ ổùng vồùi õióứm ỡng coù thaỡnh phỏửn taỷi E seợ kóỳt tinh õọửng thồỡi ra A vaỡ B cuỡng mọỹt luùc, tọứ chổùc naỡy goỹi laỡ tọứ chổùc cuỡng tinh. Quaù ỗnh naỡy goỹi laỡ chuyóứn bióỳn cuỡng tinh (eutectic), xaớy ra taỷi nhióỷt õọỹ khọng thay õọứi. L E o (A + B) t 0 = const 2:phỏửn hồỹp kim loớng cuọỳi cu tr 32 üp kim ràõn, khäng xy ra chuøn n giäúng nhỉ håüp kim trỉåïc ng út tinh ra tinh thãø B trỉåïc v pháưn lng n a håüp kim cng tinh cọ gin âäư loải 1 kãút tinh theo thỉï tỉû sau : trỉåïc tiãn pha íng cáúu tỉí ngun cháút trỉåïc, lm cho pha lng ngho cáúu tỉí cng tinh chiãúm 100%. Ta coi âoản EF bàòng 100% (A ng song våïi EF s chè ra tè lãû ca täø chỉïc cng tinh tỉång ỉïng ìm ïa õn, khäng xy ra chuøn n giäúng nhỉ håüp kim trỉåïc ng út tinh ra tinh thãø B trỉåïc v pháưn lng n a håüp kim cng tinh cọ gin âäư loải 1 kãút tinh theo thỉï tỉû sau : trỉåïc tiãn pha íng cáúu tỉí ngun cháút trỉåïc, lm cho pha l ng ngho cáúu tỉí cng tinh chiãúm 100%. Ta coi âoản EF bàòng 100% (A ng song våïi EF s chè ra tè lãû ca täø chỉïc cng tinh tỉång ỉïng ìm ïa 0 1 1’ 2 3 H çnh1.26 -Gin âäư pha loải 1, dảng täøng quạt (a), hãû Pb-Sb (b) - Lm ngüi tỉì 2 âãún 3 l quạ trçnh ngüi cahå biãún no khạc. Täø chỉïc nháûn âỉåüc åí nhiãût âäü thỉåìng l A + (A +B). Cạc tinh thãø A kãút tinh ra trỉåïc cọ kêch thỉåïc thä to hån cng tinh (A + B). b - Quạ trçnh kãút tinh ca håüp kim sau cng tinh : biãún no khạc. Täø chỉïc nháûn âỉåüc åí nhiãût âäü thỉåìng l A + (A +B). Cạc tinh thãø A kãút tinh ra trỉåïc cọ kêch thỉåïc thä to hån cng tinh (A + B). b - Quạ trçnh kãút tinh ca håüp kim sau cng tinh : - Quạ trçnh kãút tinh ca håüp kim sau cng tinh honto - Quạ trçnh kãút tinh ca håüp kim sau cng tinh honto c tinh, nhỉng chè khạc l tỉì håüp kim lng s kãc tinh, nhỉng chè khạc l tỉì håüp kim lng s kã clải s ngho B âi khi nhiãût âäü tiãúp tủc gim xúng. - Täø chỉïc nháûn âỉåüc åí nhiãût âäü thỉåìng l B + (A + B). c - Quạ trçnh kãút tinh c clải s ngho B âi khi nhiãût âäü tiãúp tủc gim xúng. - Täø chỉïc nháûn âỉåüc åí nhiãût âäü thỉåìng l B + (A + B). c - Quạ trçnh kãút tinh c Håüp kim ny cọ thnh pháưn ỉïng våïi âiãøm E. Khi lm ngüi âãún nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm E håüp kim lng s kãút tinh âäưng thåìi ra (A + B) cng mäüt lục v sn pháøm cúi cng l cng tinh (A + B). Nháûn xẹt : Cạc håüp kim Håüp kim ny cọ thnh pháưn ỉïng våïi âiãøm E. Khi lm ngüi âãún nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm E håüp kim lng s kãút tinh âäưng thåìi ra (A + B) cng mäüt lục v sn pháøm cúi cng l cng tinh (A + B). Nháûn xẹt : Cạc håüp kim lo kãút tinh ra mäüt trong hailo kãút tinh ra mäüt trong hai ny v biãún âäøi thnh pháưn âãún âiãøm cng tinh E. Âãún âáy pha lng cn lải s kãút tinh ra hai cáúu tỉí cng mäüt lục. d - Tam giạc Tam man : Trong cạc hãû håüp kim cọ gin âäư loải 1 ta v thãm mäüt tam giạc phủ âãø xạc âënh t lãû ca täø chỉïc cng tinh cng nhỉ cạc cáúu tỉí ngun cháút mäüt cạch dãù dng ỉïng våïi cạc thnh pháưn khạc nhau. Tam giạc ny gi l tam giạc Tam - man (do Tam - man ngỉåì i Âỉïc âỉa ra). Tải âiãøm E täø chỉïc ny v biãún âäøi thnh pháưn âãún âiãøm cng tinh E. Âãún âáy pha lng cn lải s kãút tinh ra hai cáúu tỉí cng mäüt lục. d - Tam giạc Tam man : Trong cạc hãû håüp kim cọ gin âäư loải 1 ta v thãm mäüt tam giạc phủ âãø xạc âënh t lãû ca täø chỉïc cng tinh cng nhỉ cạc cáúu tỉí ngun cháút mäüt cạch dãù dng ỉïng våïi cạc thnh pháưn khạc nhau. Tam giạc ny gi l tam giạc Tam - man (do Tam - man ngỉåìi Âỉïc âỉa ra). Tải âiãøm E täø chỉïc + B), vç váûy cạc âỉåìng so+ B), vç váûy cạc âỉåìng so trong cạc håüp kim. Tỉång tỉû nhỉ váûy ta hon ton cọ thãø xạc âënh t lãû cạ c cáúu tỉí A v B tỉång ỉïng trong cạc håüp kim. e - Thiãn têch vng : trong cạc håüp kim. Tỉång tỉû nhỉ váûy ta hon ton cọ thãø xạc âënh t lãû cạc cáúu tỉí A v B tỉång ỉïng trong cạc håüp kim. e - Thiãn têch vng : Cạc håüp kim cọ gin âäư loải 1 thỉåìng xy ra thiãn têch vng khi kãút tinh, âàûc biãût l khi la ngüi cháûm (thiãn têch vng l sỉû khạc nhau vãư thnh pháưnho hc giỉỵa cạc vng khạc nhau ca váût âục) Cạc håüp kim cọ gin âäư loải 1 thỉåìng xy ra thiãn têch vng khi kãút tinh, âàûc biãût l khi la ngüi cháûm (thiãn têch vng l sỉû khạc nhau vãư thnh pháưnho hc giỉỵa cạc vng khạc nhau ca váût âục) 33 . Vê dủ : Hãû håüp kim Pb - Sb nãúu chç kãút tinh ra trỉåïc nọ s chçm xúng âạy khn âục ( J = 11,34 g/cm 2 ). Stibi nãúu kãút tinh ra trỉåïc thç nọ s näøi lãn trãn( J = 6,69g/cm 2 ). Do váûy phêa trãn váût âục giu Sb, phêa dỉåïi giu Pb. Tuy nhiãn hiãûn tỉåüng thiãn têch vng cọ thãø khàõc phủc âỉåüc bàòng cạch lm ngüi áût nhanh âãø khäng këp xy ra hiãûn tỉåüng chçm näøi ca cạc tinh thãø hay cho vo håüp im lng mäüt cháút âàûc biãût nọ s tảo ra bäü khung xỉång trỉåïc (t trng håüp kim íng), chụng lå lỉíng trong håüp kim lng ngàn cn quạ trçnh thiãn têch. ọ thãø tảo thnh : håüp kim lng ha tan vä hản ca A v B, dung dëch ràõn a tan vä hản ca A v B la th k | lo A B E F H çnh1.27 - Tam giạc Tamman 2-Gin âäư pha hai cáúu tỉí hon ton ha tan vo nhau, khäng tảo thnh pha trung gian (gin âäư lai 2) : Säú cáúu tỉí : A v B (C = 2) Säú pha c h ì D (P max = 2). Âỉåìng AmB gi l âỉåìng lng, âỉåìng AnB gi l âỉåìng âàûc. Hãû Cu - Ni cọ gin äư loải ny. våïi 0 håüp kim täưn tải åí trảng thại lng. â H çnh1.28-Gin âäư pha loải 2, dảng täøng quạt (a), hãû Cu- N i (b) 0 1 1’ 2’ 2 3 a - Xẹt quạ trçnh kãút tinh ca mäüt håüp kim củ thãø (håüp kim 1) - Tải nhiãût âäü ỉïng 34 - Lm ngüi tỉì 0 - 1 : quạ trçnh ngüi ca håüp kim lng. - Tải nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm 1 tỉì håüp kim lng kãút tinh ra dung dëch ràõn ha tan vä hản ca A v B l D . - Lm ngüi trong khong nhiãût âäü tỉì 1 âãún âiãøm 2 dung dëch ràõn D sinh ra ngy ì 1 - 2', håüp kim lng ngycng nhiãưu, thnh pháưn họa hc ca nọ biãún âäøi theo âỉåìng tỉ cng êt âi v thnh pháưn họa hc biãún âäøi tỉì 1' - 2. - Tải nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm 2 håüp kim lng hãút. - Lm ngüi tỉì 2 - 3 l quạ trçnh ngüi ca dung dëch ràõn D . Nháûn xẹt : Cạc håüp kim cọ gin âäư loải 2 cọ quy lût kãút tinh nhỉ sau : nãúu ta láúy âån vë l cáúu tỉí cọ nhiãût âäü nọng chy cao hån thç âáưu tiãn tỉì håüp kim lng kãút tinh ra dung úu tỉí ny âi. Nhỉng nãúu m ngüi thäng thỉåìng (ngüi hiãn têch nhạnh cáy (hay thiãn têch trong bn thán hảt). Khàõc phủc khúch tạn sau khi âục. ûn vo nhau, khäng tảo thnh pha trung gian (gin âä Säú cu dëch ràõn giu cáúu tỉí ny hån, do váûy pha lng cn lải s ngho cá lm ngüi cháûm thç dung dëch ràõn tảo thnh biãún âäøi thnh pháưn theo hỉåïng ngho cáúu tỉí ny v cúi cng âảt thnh pháưn håüp kim. b - Thiãn têch nhạnh cáy (thiãn têch trong bn thán hảt): Håüp kim cọ gi n âäư loải 2 khi kãút tinh tải mäùi nhiãût âäü khạc nhau, thnh pháưn họa hc ca dung dëch ràơn cng khạc nhau. Do âọú bàòng cạch l nhanh) hảt kim loải âục tảo thnh s khäng âäưng nháút vãư thnh pháưn họa hc. Hiãûn tỉåüng ny gi l t bàòng cạch lm ngüi cháûmhay 3-Gin âäư pha hai cáúu tỉí ha tan cọ ha ư loải 3) : áú tỉí : A v B (C = 2) Säú pha cọ thãø tảo thnh : ( P Max = 3) Håüp kim lng ha tan vä hản ca A v B D - dung dëch ràõn ca B ha tan cọ hản trong cáúu tỉí A, A(B) E - dung dëch ràõn ca A ha tan cọ hản trong cáúu tỉí B, B(A) Âỉåìng AEB l âỉåìng lng, ACDB l âỉåìng âàûc, CED l âỉåìng cng tinh. CF l ín v lo âỉåìng giåïi hản ha tan ca B trong cáúu tỉí A åí trảng thại ràõn, DG l âỉåìng giåïi hản ha tan ca A trong B åí trảng thại ràõn. Âiãøm E l âiãøm cng tinh. Hãû håüp kim Ag - Cu v Pb - Sn cọ gin âäư loải ny. Cng tỉång tỉû nhỉ gin âäư loải 1, nhiãût âäü chy ca cáúu tỉí báút k s gim âi nãúu â âỉåüc thãm cáúu tỉí thỉï hai vo. Gin âäư lai 3 gäưm nhỉ täøng håüp ca hai gia âäư loải 1 ải 2. Cọ thãø chia cạc håü p kim ca hãû thnh ba nhọm sau : a- Nhọm chỉïa ráút êt cáúu tỉí thỉï hai (cọ thnh pháưn nàòm bãn trại F v bãn phi G), quạ trçnh kãút tinh giäúng gin âäư loải 2, sn pháøm nháûn âỉåüc l dung dëch ràõn D v E . b - Nhọm chỉïa mäüt lỉåüng hản chãú c úu tỉí thỉï 2 (thnphưn nàòm trong khong Fáhá yC' v G yD'), ban âáưu kãút tinh ra dung dëch ràõn, nhỉng khi nhiãût âäü tiãúp tủc gim âi th úp ån ìng CF v DG thç do lỉåüng cáúu tỉí ha tan l quạ bo ha nãn tiãút ra lỉåüng cáúu tỉí ỉìa dỉåïi dảng dung dëch ràõn thỉï cáúp ( á h âỉå th D thỉìa B tiãút ra E II , E thỉìa A tiãút ra D II ). Ta ẹt quạ trçnh kãút tinh ca håüp kim I : x 35 . +B). Cạc tinh thãø A kãút tinh ra trỉåïc cọ kêch thỉåïc thä to hån cng tinh (A + B). b - Quạ trçnh kãút tinh ca håüp kim sau cng tinh : - Quạ trçnh kãút tinh ca håüp kim sau cng tinh honto. 2:phỏửn hồỹp kim loớng cuọỳi cu tr 32 üp kim ràõn, khäng xy ra chuøn n giäúng nhỉ håüp kim trỉåïc ng út tinh ra tinh thãø B trỉåïc v pháưn lng n a håüp kim cng tinh cọ gin âäư loải 1 kãút tinh theo. thaỡnh phỏửnn laỡ hồỹp kim trổồùc cuỡng tinh (hypoeutectic). Caù c hồỹpk Egoỹi laỡ hồỹp kim sau cuỡng tinh (hypereutectic). Hồỹp kim coù thaỡnh phỏửn taỷi E g kim cuỡng tinh. Trong thổỷc tóỳ hóỷ