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
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.