Физико-химические основы литейного производства - 29 стр.

на выделении из твердых растворов химических соединений в виде
избыточных фаз. Так, выделение карбидных, карбонитридных и подобных фаз
в стали в виде мелкодисперсных частиц повышает ее твердость. Например, в
стали     легированной       ванадием     при       определенных     концентрациях    и
температурах происходит выделение карбида VC: V + C = VCт.
        Константа равновесия этой реакции имеет вид: K = aVC/[V][C]. Так как в
этом случае выделяется чистый карбид VC, то aVC = 1 и произведение [V][C] =
l/K = LVC есть величина постоянная (произведение растворимости). Зная
зависимость LVC от температуры можно найти как области существования
однородных твердых растворов, так и условия выделения карбида VC.
        В области твердого раствора при относительно высокой температуре Т2 в
обычных марках стали произведение фактических (ф) концентраций ванадия и
углерода меньше произведения растворимости.
        При охлаждении металла до некоторой более низкой температуры (T1)
произведение растворимости уменьшается и произведение фактических
концентраций становится больше LVC. т.е. равновесие нарушается. Для его
восстановления       необходимо       уменьшение       [V]ф   и    [С]ф   до   значений,
удовлетворяющих уравнению LVC (при T1) = [V][C]. Это осуществляется
благодаря выделению из твердого раствора определенных количеств углерода и
ванадия в виде карбидной фазы. По величине LVC можно вычислить количество
образующейся избыточной фазы и концентрации ванадия и углерода в твердом
растворе. Обозначим через х концентрацию ванадия, выделившегося в виде
карбида. При равновесии с этой фазой, концентрация ванадия, оставшегося. в
твердом растворе составит [V]ф - х. Учитывая атомные массы V и С (50,9 и 12,0,
соответственно), выразим равновесную концентрацию углерода как [[С]ф -
х(12/50,9)]. Величину х легко найти, решив квадратное уравнение:
        ([V]ф - x)[[С]ф - x(12/50,9)] = LVC.
        Подобные процессы выделения избыточных фаз используют и для
упрочнения сплавов цветных металлов. Например, широко распространены


                                               29