Изучение диаграмм состояния двойных сплавов

Страницы работы

Содержание работы

Министерство образования и науки Украины

Сумской государственный университет

Индивидуальное задание №1

Тема: Изучение диаграмм состояния двойных сплавов

Выполнил                                                                      Волков Д.В.

Группа                                                                             ИВ-41

Проверила                                                                                            Руденко Л.Ф.                                                                

2006


Цель: Научится самостоятельно по простым диаграммам состояния устанавливать характер равновесных фаз и структуры в сплавах при различных температурах.

Ход работы:

1. Определить тип заданной диаграммы для сплава, компонентами которого являются железо (Fe) и никель (Ni).

Рисунок 1 - Диаграмма состояния двойных сплавов с полиморфным превращением.

Данная диаграмма является диаграммой II-го типа, у которых в процессе полиморфных превращений  изменяется кристаллическая решетка.  

2. Описать компоненты, фазы и структуры заданной диаграммы. Описать превращения, происходящие по всем линиям диаграммы.

2.1 Описание компонентов:

Данная диаграмма характерна для сплава, имеющего два компонента: железо (Fe) и никель (Ni).

Железо - химический элемент 8 группы периодической системы Менделеева; атомный номер 26, атомная масса 55,847. Пластичный металл с серебристо-белым металлическим блеском. Твердость НВ 80-90. Устойчивый к действию подавляющего большинства реагентов. Применяется достаточно широко в

машиностроении и в медицине. Также железо подчиняется полиморфным превращениям.

Никель  - химический элемент 8 группы периодической системе Менделеева.;

атомный номер 28, атомная масса 58,70. Пластичный и серебристо-белый металл.

2.2 Описание фаз:

Фаза - однородная часть системы, отделенная от остальных ее частей поверхностью раздела, перепад через которую связан с скачкообразным изменением свойств.

Фазы в данной диаграмме:

-жидкость (жидкий раствор, образованный в следствии полной растворимости компонентов друг в друге в расплавленном состоянии);

-твердый раствор Feв Niγ и его полиморфное превращение;

- твердый раствор Feв Niά;

2.3 Описание структур:

В данной диаграмме эвтектика отсуцтвует.

2.4 Описание превращений, происходящих по линиям диаграммы:

Линия AB - ликвидус: линия соответствующая значениям температур начала процесса кристаллизации сплава при заданной концентрации.

Линия A'B'- солидус: линия соответствующая значениям температур конца процесса кристаллизации сплава при заданной концентрации.

Линии СД и СЕ-линии полиморфных превращений компонентов γ и α в твердый раствор.

3. Согласно задания построить кривую охлаждения и кривую нагрева для заданных концентрациях сплавов, описать превращения, происходящие по линиям, подтвердить правильность построения правилом фаз Гиббса.

Кривые охлаждения и нагрева строятся в системе координат температура - время.

Кривая охлаждения сплава с содержанием Fe-25% и Ni-75% в твердом растворе γ и α:

На участке 0-1 (¥-14700 С) сплав находится в жидком состоянии.

На участке 1-2 (14700-14400 С) начинается кристаллизация сплава: из жидкости формируются кристаллы фазы компонента γ..

По правилу Гиббса число степеней свободы определяется по формуле:

С=k-f+1;

где k - число компонентов сплава; k=2 (жидкость и γ);

f - число фаз на участке; f=2 (жидкость и γ.)

1 - внешний фактор (температура).

С=2-2+1=0.

На данном участке имеем одну степень свободы, следовательно участок имеет вид выгнутой линии.

На участке 2-3(1440-4300С) за счет выделения свободной энергии из жидкости состава одновременно выделяются кристаллы твердого компонента γ.

На данном участке имеем одну степень свободы, следовательно участок имеет вид выгнутой линии.

На участке 3-4 (4300-200 С) процесс кристаллизации заканчивается.

Здесь k=2;( γ и α)

f=2 (γ и α).

С=2-2+1=1.

На данном участке имеем одну степень свободы, следовательно участок имеет вид выгнутой линии.

Кривая нагрева сплава с содержанием Fe-3.4% uNi-96.6% в твердом растворе γ и α:

На участке 0-1 (200-4900) процесс нагревания происходит без изменений в структуре.

На данном участке имеем одну степень свободы, следовательно участок имеет вид выгнутой линии.

На участке 1-2 (490˚-815˚С) начинается процесс кристаллизации твердого раствора α+γ

Здесь k=2;

f=2 (αuγ).

С=2-2+1=1.

На данном участке имеем одну степень свободы, следовательно участок имеет вид выгнутой линии.

На участке 2-3 (815˚+1530˚С) за счет выделения свободной энергии из жидкости состава одновременно выделяются кристаллы твердого компонента γ.Процесс нагревания происходит без изменений в структуре.

На данном участке имеем одну степень свободы, следовательно участок имеет вид выгнутой линии.

На участке 3-4 (1530˚-1540˚С) начинается плавление сплава: из твердого раствора γ формируется жидкость.

Здесь k=2;

f=2 (жидкость и γ).

C=2-2+1=1.

На данном участке имеем одну степень свободы, следовательно участок имеет вид выгнутой линии.

На участке 4-5(1540˚-¥) сплав находится в жидком состоянии.

4. Изобразить схемы структур заданных сплавов при температуре 200С. Описать структуры.

Схема структуры сплава с содержанием Fe-25% и Ni-75%: в твердом растворе γ и α:показана на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема структуры сплава с содержанием Fe-25% и Ni-75% в твердом растворе γ и α

Химический компонент твердого раствора γ на схеме изображено в виде светлых участков, т.к. является отдельной фазой, т.е. однородной частью системы с определенной кристаллической решеткой.

Химический компонент твердого раствора α на схеме изображено в виде заштрихованных участков, т.к. является отдельной фазой, т.е. однородной частью системы с определенной кристаллической решеткой.

Схема структуры сплава с содержанием Fe-3.4% uNi-96.6% в твердом растворе γ и α:показана на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схема структуры сплава с содержанием Fe-3.4% uNi-96.6% в твердом растворе γ и α

Химический компонент твердого раствора α на схеме изображено в виде заштрихованных участков, т.к. является отдельной фазой, т.е. однородной частью системы с определенной кристаллической решеткой.

5. При помощи правила Курнакова построить график изменения свойств сплавов заданной диаграммы и описать график.

Химические соединения имеют очень высокую твердость. Они имеют большое значение в качестве твердых структурных составляющих в сплавах, смесях и твердых растворах, распадающихся при охлаждении.

Указанная схема дает приближенную зависимость свойств от состава и строения сплава (величины блоков, искажений кристаллической решетки), величины зерна, степени дисперсности фаз и т.д.

ma=19.48

na=10.07

mn=29.54

Qжа=

Qжβа

 

 

Похожие материалы

Информация о работе