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 Ni–γ и его полиморфное превращение;
- твердый раствор Feв Ni–ά;
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
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
