Pha là gì? Giản đồ pha là gì?

Một cách tổng quát, trong KHVL, giản đồ pha được hiểu là một loại đồ thị biểu diễncác điều kiện cân bằng giữa các pha riêng biệt (các pha có thể phân biệt về mặt nhiệtđộng).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Pha là gì? Giản đồ pha là gì?Pha là gì? Giản đồ pha là gì?Theo Nghiêm Hùng [1], pha là các phần có cùng cấu trúc, cùng trạng thái, cùng kiểumạng và thông số mạng, có tính chất cơ - lý - hóa xác định và các pha phân cách nhaubởi bề mặt phân chia pha. (Định nghĩa này dùng cho nghiên cứu kim loại và hợp kim).Các chi tiết trong định nghĩa trên sẽ được làm sáng tỏ khi ta nghiên cứu về giản đồpha.Giản đồ pha (phase diagram):Một cách tổng quát, trong KHVL, giản đồ pha được hiểu là một loại đồ thị biểu diễncác điều kiện cân bằng giữa các pha riêng biệt (các pha có thể phân biệt về mặt nhiệtđộng).Hai loại giản đồ pha hay gặp: giản đồ nhiệt độ - áp suất (của nước chẳng hạn - rấtnổi tiếng trong Hóa Lý) và giản đồ nhiệt độ - thành phần (của hệ Fe - C, rất nổi tiếngtrong KHVL). Sau đây là hình ảnh minh họa hai loại giản đồ này:Giản đồ nhiệt độ - áp suất của nước:Giản đồ pha sắt - cacbon:Giản đồ pha Fe - C cho biết tại mỗi tọa độ (nhiệt độ, thành phần) xác định, tổ chứccủa hợp kim sắt - cacbon như thế nào. Tất cả các tổ chức (pha) đề cập ở đây dựa trêngiả thiết là các quá trình chuyển biến xảy ra vô cùng chậm (cân bằng)Gian do pha Fe CĐúng là trên giản đồ mà bạn Gem cung cấp, các khái niệm đã được ghi với mức độký hiệu hóa cao nên hơi khó hiểu.Từ giản đồ + tra sách (^_^), tôi xin chú giải (ở mức đơn giản) cho giản đồ:1, Austenite solid solution of carbon in gamma iron: dung dịch rắn austenite của các-bon trong sắt gamma.2, Austenite in liquid: austenite phân tán trong pha lỏng (đây là vùng tồn tại củaaustenite và pha lỏng)3, Primary austenite begins to solidify: đường giới hạn mà austenite sơ cấp bắt đầukết tinh4, CM begins to solidify: đường giới hạn mà xê- men- tít bắt đầu kết tinh5, Austenite ledeburite and cementite: vùng tồn tại của các pha austenite, lê- đê- bu-rít và xê- men- tít6, Cementite and ledeburite: vùng tồn tại của các pha xê- men- tít và lê- đê- bu- rít.7, Austenite to pearlite: đường giới hạn mà austenite chuyển pha thành péc- lit.8, Pearlite and ferrite: vùng tồn tại của các pha péc- lít và ferrite9, Pearlite and Cementite: vùng tồn tại của các pha péc- lít và xê- men- tít10, Cementite, pearlite and transformed ledeburite: vùng tồn tại của các pha xê-men- tít, péc- lít và lê- đê- bu- rít đã chuyển biến (dưới 723 độ C, thành phần austenitetrong tổ chức lê- đê- bu- rít chuyển biến thành péc- lít, do đó, dưới 723 độ C, lê- đê-bu- rít được gọi là lê- đê- bu- rít đã chuyển biến)11, Hypo- eutectoid: trước cùng tích12, Hyper- eutectoid: sau cùng tích13, Steel: thép (quy ước)14, Cast iron: gang (quy ước)Có lẽ trong các loại giản đồ pha, giản đồ Fe-Fe3C là được quan tâmnhiều nhất. Các vung tồn tại các pha như vậy đã rõ.Tuy nhiên có một điều mà rất nhiều người còn thắc mắc:1) Khi tính thành phần pha ( ví dụ như : ở nhiệt độ 750 0C; thép C40 có hai pha :austenite và ferite; vậy hàm lượng từng pha như thế nào??) thì sẽ áp dụng phươngpháp đòn bẩy; thế nhưng làm thế nào xác định được hàm lượng %C có trong từngpha ???2) Tại sao có thể nói: pearlite luôn chứa 88%ferite + 12% Xe? Khi hạ xuống nhiệt độ20 0C tỷ lệ trên còn đúng nữa không ??Hình vẽ:1) Em xin trình bày quy tắc đòn bẩy và công thức tính hàm lượng C trong mỗi pha:- Quy tắc đòn bẩy:Xét vùng tồn tại 2 pha (cụ thể trong trường hợp này là Ferrite, viết tắt là F vàAustenite, viết tắt là A, tổng quát vẫn đúng) như trên hình vẽ.Quy tắc đòn bẩy cho :Hàm lượng F = AC/BCHàm lượng A = AB/BCTính % C của hai pha:%C (F) = hoành độ giao điểm của đường dóng từ B --> trục thành phần (bằng độ dàiđoạn OB trên hình vẽ).%C (A) = hoành độ giao điểm của đường dóng từ C --> trục thành phần (bằng độ dàiđoạn OC trên hình vẽ).Công thức xác định hàm lượng C trong mỗi pha có thể kiểm chứng rất đơn giản nhờquy tắc đòn bẩy.2) Pearlite là tổ chức cùng tích có 2 pha Ferrite và Cementite.Tại điểm cùng tích:Hàm lượng C trong Ferrite = 0,06% (tại điểm cùng tích) --> OB = 0,06Hàm lượng C trong Cementite = 6,67% (do công thức của Cementite là Fe3C) --> OC =6,67Hàm lượng C trong Pearlite = hàm lượng C cùng tích = 0,8% --> OA = 0,8Từ hình vẽ --> AB = OA - OB = 0,8 - 0,02 = 0,78AC = OC - OA = 6,67 - 0,8 = 5,87BC = OC - OB = 6,67 - 0,02 = 6,65Thay vào công thức tính thành phần pha (đòn bẩy) ở trên:% Ferrite = AC/BC = 5,87/6,65 ~ 88,2%% Cementite = AB/BC = 0,78/6,65 ~ 11,8%Khi hạ nhiệt độ xuống 20 độ C,Chỉ có hàm lượng C trong Ferrite thay đổi, OB (20 độ) ~ 0,006--> AB = OA - OB = 0,8 - 0,006 = 0,794AC = OC - OA = 6,67 - 0,8 = 5,87BC = OC - OB = 6,67 - 0,006 = 6,664--> Thay vào công thức tính thành phần pha (đòn bẩy) ở trên:% Ferrite = AC/BC = 5,87/6,664 ~ 88,1%% Cementite = AB/BC = 0,794/6,664 ~ 11,9%Vì sai lệch rất nhỏ nên có thể coi như Pearlite luôn có 88% Ferrite và 12% Cementite ởmọi nhiệt độ!Tôi có một điều chỉnh nhỏ bài trả lời của nova:Tại điểm cùng tích:Hàm lượng C trong Ferrite = 0,06% (tại điểm cùng tích) --> OB = 0,06Tại điểm cùng tích: %C =0,02%! Con số 0,02; or 0,06; or 0,025 ( điểm P trong giản đồcủa gem posted là những version khác nhau. Tuy nhiên chúng ta lầy thống nhất là0,02%.Tôi lại có những thắc mắc sau, xin các bạn chỉ giáo giúp:1) Theo Nova; khi tính thành phần pha ta sử dụng phương pháp đòn bẩy;sau đó kiểm tra %C có trong từng pha từ công thức đó.Công thức xác định hàm lượng C trong mỗi pha có thể kiểm chứng rất đơn giản nhờquy tắc đòn bẩy;Thế nhưng để có công thức đòn bẩy thì việc đầu tiên là phải: Xác định hàm lượng %Ctrong mỗi pha.Vậy:a) Làm thế nào để biết ở nhiệt độ T nào đó, %C có trong từng pha là bao nhiêu?b) ở nhiệt độ T mà Nova trình bày, điểm B là chỉ giới hạn hòa tan của C trong ferrite;còn điểm C chỉ %C trong austenite, đó có phải là giới hạn hòa tan của C trong austenitekhông?c) Cơ sở tóan học của phương pháp đòn bẩy là gì?Ý kiến của em:1, Tại nhiệt độ bất kỳ, %C trong từng pha được xác định b ...