Изучение двойных диаграмм состояния сплавов. Изучение диаграммы железо - графит. Термическая обработка

Страницы работы

Содержание работы

Министерство образования и науки Украины Сумский Государственный Университет

Кафедра прикладного материаловедения и ТКМ

ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ

ЗАДАНИЕ

По курсу «Материаловедение»


Выполнил:


Вариант 6

студент 3 курса инженерного факультета фуппы ТМИ 2

Иванов В.А.



Проверил:


енко Л.Ф.


2003


1. Изучение двойных диаграмм состояния сплавов

Задание:

1.  Определить тип заданной диаграммы состояния, описать превращение,
происходящее по линиям диаграммы и структурно-фазовые зоны
диаграммы.

2.  Согласно задания построить кривую охлаждения и нагревания, описать
превращения, происходящие на всех участках кривых. Подтвердить
правильность построения кривых правилом фаз Гиббса.

3.  Согласно задания для двухфазной области диаграммы по правилу отрезков
определить количественное соотношение и химический состав фаз.

4.  Изобразить и описать схемы структур заданных сплавов при нормальных
условиях      »

(1 = 20°С).

5.   Для заданной диаграммы построить и описать график изменения свойств по
Курнакову.

Определим фазы в различных областях диаграммы, для чего установим на диаграмме: линию ликвидус (СЕД), характеризующую температуры начала процесса кристаллизации, выше которых сплавы находятся в жидком состоянии; линию сол иду с (СР, ЕН), соответствующую температурам, ниже которых сплавы находятся в твердом состоянии.

Между линиями ликвидус и солидус одной фазой является жидкость (Ж), а другой фазой - образующиеся из нее кристаллы твердой фазы, природу которой следует установить.  При этом  важно помнить,  что  могут  быть  в  принципе различающиеся три типа твердых фаз: чистые компоненты (вещества, которые образуют сплавы), химические соединения и твердые растворы.  Из них две первые имеют постоянный состав, твердые растворы — переменный. Определим состав твердой фазы в областях СРЕ и ДЕН, пользуясь правилом


отрезков. Состав твердой фазы при температуре в точке в точке а соответствует т. С повышением температуры состав данной фазы будет изменяться по проекции точек линии СР. Следовательно, эта фаза - твердый раствор компонента В в А, который обозначим а. Состав твердой фазы в области ДЕН определяется проекциями точек С, Р на концентрационную ось АВ и соответствует точке В, т.е. кристаллизующейся фазой является компонент В. состав жидкой фазы в области СЕР по мере понижения температуры изменяется по проекции линии ликвидус СЕ, в области ДЕН - по проекции линии ликвидус ДЕ.

Ниже    линии    солидус    СР,    которая    характеризует    температуры    конца кристаллизации жидкой фазы, в качестве твердой фазы имеем лишь твердые кристаллы а во всей области АСР.

Превращение, при котором кристаллизация двух фаз происходит при постоянной температуре называется эвтектическим. Образующаяся структура называется Эвтектикой. Схема такого превращения следующая:

ЖЕ ^^ Э(аР + В)

Проверка правильности происходящих превращений может быть проведена по правилу фаз (С = К - Ф + 1). Так как число сосуществующих фаз в процессе превращения равно трем (Ж, а, В), то степень свободы С = 0, а значит процесс происходит при постоянной температуре, и на кривой охлаждения будет наблюдаться горизонтальный участок. Такое превращение называют нонвариантным. По окончании превращения одна из фаз исчезает (Ж), степень свободы С = 1 и изменение состояния сплава идет с понижением температуры. Сплав, состоящий из 100% эвтектики, называется эвтектическим. Рассмотрим кривую охлаждения. При кристаллизации в интервале температур 1 -2 из жидкости образуются первичные кристаллы а, которые к моменту достижения температуры точки 2 приобретают более или менее крупные размеры. Состав жидкой фазы при этом изменяется по линии ликвидус и при температуре точки 2 соответствует Е", а количество еще незакристаллизовавшейся жидкости определяется отношением отрезков 2Р/РЕ. Эта жидкость, имея эвтектический состав, кристаллизируется в эвтектику, и к концу кристаллизации формируется


структура из  первичных  кристаллов  а  и   эвтектики   Э(а  +   В),   на  кривой

охлаждения наблюдается горизонтальный участок 2 - 2\ так как в процессе

образования эвтектики в равновесии находится три фазы. Дальнейшее понижение

температуры от точки 2  сопровождается понижением концентрации а-фазы.

Окончательная структура сплава состоит а + Э(а + В).

Рассмотрим кривую нагревания. При кристаллизации в интервале температур

1 - 2 выделяются  первичные  кристаллы  В.   жидкая  фаза  изменяет  свою

концентрацию по линии ликвидус и в точке 2 имеет состав, соответствующий

эвтектическому, т.е. точке Е\ Количество жидкой фазы при достижении сплавом

температуры в точке 2 определяется отношением отрезков 2Н/ЕН. Вся жидкость

кристаллизуется в эвтектику Э(а + В), и окончательная структура данного сплава

состоит из первичных кристаллов В и эвтектики Э(а + В).

Таким образом, в сплавах имеется четыре различных типа структуры: в интервале

А-О структура состоит из а + В„; при концентрации правее точки О, но левее

точки Е структура сплавов (доэвтектических) включает а + Э(а + В) + В

концентрации в точке Е имеет структуру Э (а + В) и называется эвтектическим;

структура сплавов с концентрацией правее точки Е' и левее точки В

(заэвтектических) - В + Э(а + В).

Фазы во всех сплавах одни и те же - а и В, но структуры разные.

Количественное соотношение фаз определяем по отношению отрезков. Так как

величина отрезка тп соответствует 100%, то отношение длины отрезка та ко

всей его длине будет характеризовать количество твердой фазы, т. е.

1 ^

0 = . 100% = — -100% «59,1%
п   тп                        22

& = — • 100% = — -100% * 40,9%

тп               22                                                              -

Согласно   правилу    Курнакова    для    случая,    когда    диаграмма    состояния соответствует образованию механической смеси, свойства сплавов с изменением

V

состава изменяются по закону прямой линии (аддитивно).


2. Изучение диаграммы железо - графит Задание:

1. Описать компоненты, фазы и структуры сплавов диаграммы железо -
графит. Описать характеристики и свойства фаз.

2.  Описать превращения, происходящие по линиям диаграммы железо -
графит; отметить основные отличия диаграммы железо - графит от
диаграммы железо - цементит.

3.  Согласно задания построить кривые охлаждения и нагревания в
графической части и описать все превращения., происходящие при
охлаждении и нагревании. Подтвердить правильность построения

правилом фаз Гиббса,

4.  Нарисовать схемы структур заданных сплавов при I 20°С - описать
данные структуры, привести их свойства.

1. Компонентами диаграммы железо - графит являются:

>  железо (Ре) - черный металл, относящийся к группе ферромагнетиков,
мягкий и пластичный; твердость 600 ИКС, точка Кюри (Ре) - 768 °С;
температура плавления ^ - 1539 °С. Железо полиморфно: 5-Ре при
I = 1539 - 1392°С (ОЦК - решетка), у-Ре при I = 1392 - 91 ГС (ГЦК -
решетка), а-Ре при 1 = 911- 20°С (ОЦК - решетка).

>  Графит (Сф) - выделяется по линиям стабильной диаграммы, т.е. при
особых условиях кристаллизации - малых скоростях охлаждения   и
наличии центров графитизации в сплавах, температура плавления 1„д. ~
1600 °С, пластичен, мягок, химически нейтрален. Кристаллическая
решетка - гексагональная слоистая. Графит улучшает

Похожие материалы

Информация о работе