Принципы построения диаграмм состояния сплавов (МУ - Принципы построения диаграмм состояния сплавов), страница 2

На кривых же охлаждения сплавов свинец–сурьма имеются не одна, а две критические точки, соответствующие началуи концу их затвердевания (рис.6).Затвердевание сплавов, содержащих мене 13% сурьмы,начинается при температурах, соответствующих верхним критическим точкам с выпадением кристаллов свинца. При дальнейшем снижении температуры количество кристаллов свинца увеличивается и остающаяся жидкость обогащается сурьмой. Притемпературе 245оС, соответствующей нижним критическим точкам, концентрация сурьмы в жидкости достигает 13%, и в этихусловиях при дальнейшем охлаждении начинается одновременная кристаллизация свинца и сурьмы с образованием эвтектики—сложной структурной составляющей сплавов, представляющей собой механическую смесь из мелких равномерно распределённых кристаллов сурьмы и свинца.На кривой охлаждения сплава, содержащего 13% сурьмы, имеется только одна критическая точка, соответствующая245оС.

Такой сплав после затвердевания состоит только из эвтектики. Затвердевание сплавов, содержащих более 13% сурьмы, начинается с выпадения кристаллов сурьмы, и при достижении концентрации сурьмы в жидкой фазе–13%, жидкость затвердевает, образуя эвтектику.14Рисунок 7 Диаграмма состояния микроструктуры сплавов Pb–Sb(ж. с.–жидкий сплав, э–эвтектика)Чтобы получить диаграмму состояния сплавов, верхние инижние критические точки переносят на координатные оси температура — состав сплава, как это показано на рис.7.Линия АСВ, представляющая геометрическое место критических точек начала затвердевания, называется линией ликвидуса; выше этой линии сплавы находятся в жидком состоянии. Линия DCE, представляющая геометрическое место критических точек конца затвердевания, называется линией солидуса; ниже этой линии все сплавы находятся в твёрдом состоянии.Сплавы, содержащие менее 13% сурьмы, называют доэвтектическими.

В интервале температур между линиями ликвидуса и солидуса они состоят из кристаллов свинца и жидкости, аниже линии солидуса (в твёрдом состоянии) – из кристаллов15свинца и эвтектики. Сплавы, содержащие больше 13% сурьмыназываются заэвтектическими и состоят из кристаллов сурьмы ижидкости между линиями ликвидуса и солидуса и из кристаллов сурьмы и эвтектики ниже линии солидуса. Распределениеструктурных составляющих на диаграмме состояний сплавовPb–Sb показана на рис.7. В твёрдом состоянии все сплавы состоят из двух фаз — кристаллов сурьмы и свинца, так как сложнаяструктурная составляющая –эвтектика–состоит из тех же фаз.Рис. 8.

Кривые охлаждения и диаграмма состояния сплавоволово–цинкНа рис.8 приведена диаграмма состояния сплавов системы Sn–Zn, исследованию которой посвящена лабораторная работа.165. Задание для студентов и порядоквыполнения лабораторной работыТема данной лабораторной работы – «Термический анализ и принципы построения диаграммы состояния сплавовна примере системы олово–цинк».Студенты знакомятся с методикой проведения термического анализа, приобретают практические навыки построениядиаграмм двойных систем, изучают и распределяют структурные составляющие и фазы на исследуемых диаграммах.Для выполнения работы создаётся шесть бригад и используется шесть сплавов системы олово – цинк (Sn–Zn) с различным содержанием компонентов.

Каждой из бригад предоставляется установка для проведения термического анализа ивыдаётся один из шести составов сплава, приведённыхв таблице.1.Табл. 1 Сплавы системы олово–цинк для термического анализаНомерсплава(бригады)Sn1231009491Zn069456837769172331Состав в % по массе171. Заданиеизучить схему установки для проведения технического анализа;провести исследование процесса кристаллизациисплава олово—цинк (Sn–Zn);изучить микроструктуру сплава и объяснить характер фазовых превращений, происходящих при охлаждении;определить критические точки сплава;по полученным результатам построить кривыеохлаждения сплавов;построить диаграмму состояния сплавов Sn–Zn.распределить на диаграмме структурные составляющие и фазы2.

Порядок проведения работыПо результатам термического анализа каждой бригаде:1) Определить критические точки сплава своей бригады:для этого произвести наблюдения за понижением температуры сплава при равномерном охлаждении. Замеры температур производить каждые 30 сек. и записывать в журналнаблюдений (таблица.2). Запись заканчивается при температуре 160 о С;18Табл.

2. Журнал наблюдений№ отсчёта012345678910 11 12Температура№ отсчёта13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25Температура№ отсчёта26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38Температура№ отсчёта39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51Температура№ отсчёта52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64Температура№ отсчёта65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77Температура2) По полученным данным:a) вычертить в крупном масштабе кривую охлаждения своего сплава;b) составить таблицу критических точек всех шести исследованных сплавов (по данным всех бригад) (таблица 3).19Табл.

3. Критические точки сплавовСостав сплава, %SnZn1000946919831777236931Температуры критических точек, оСверхнейнижней3) По результатам термического анализа всех бригад:a) вычертить шесть кривых охлаждения сплавов различного химического состава;b) затем на их основе вычертить в масштабе две диаграммысостояния сплавов Sn—Zn:i) на первой распределить структурные составляющие;ii) на второй распределить фазы.206.

Контрольные вопросы и задачи1. Нарисуйте основные типы диаграмм состояния сплавов,состоящих из компонентов А и В. Распределите на нейструктурные составляющие и фазы.2. К какому типу относятся диаграммы состояния сплавовPb–Sb, Ni–Cu, Fe–C, Sn–Zn?3. Какова структура и фазовый состав доэвтектических, эвтектических и заэвтектических сплавов системы Pb–Sbпри температуре 20о С?4.

Какова температура затвердевания свинца, олова, цинка, сурьмы?5. Перечислите компоненты, структурные составляющие ифазы сплава свинец–сурьма.6. Дайте определение фазе сплава.7. Какие сплавы считают металлическими?8. Что представляет собой эвтектика сплава Pb–Sb?9. Перечислите структурные составляющие и фазы сплавовPb–Sb и Sn–Zn.2110. Какова структура и фазовый состав доэвтектических, эвтектических и заэвтектических сплавов системы Sn–Znпри температуре 20о С?11. Нарисуйте диаграмму состояния сплавов Pb–Sb. Распределите на ней структурные составляющие и фазы.12. Нарисуйте диаграмму состояния сплавов Sn–Zn. Распределите на ней структурные составляющие и фазы.13.

Нарисуйте диаграмму состояния сплавов Ni–Cu.14. Каковы принципы построения диаграмм состояния сплавов? Охарактеризуйте их на примере сплавов системысвинец-сурьма.15. При какой температуре и в сплавах какого состава происходит эвтектическое превращение в сплаве олово–цинк?16. В каких координатах строится кривая охлаждения и диаграмма состояния сплавов?17.

Дайте определение эвтектике.18. Перечислите структурные составляющие и фазы сплаваолово– цинк.2219. При каких условиях сплавы образуют диаграммы первого, второго или третьего типа?20. Охарактеризуйте строение и и свойства твёрдых растворов замещения и внедрения.21. Нарисуйте диаграмму состояния первого типа для сплава, состоящего из компонентов А и В. Распределите наней структурные составляющие и фазы.22. Нарисуйте диаграмму состояния второго типа для сплава, состоящего из компонентов А и В. Распределите наней структурные составляющие и фазы.23.

Нарисуйте диаграмму состояния третьего типа для сплава, состоящего из компонентов А и В. Распределите наней структурные составляющие и фазы.24. Охарактеризуйте диаграммы состояния сплавов первого,второго и третьего типа.25. Дайте определение линиям ликвидуса и солидуса диаграмм состояния сплавов. Покажите их на диаграммесплава олово–цинк.26. Сколько критических точек расположено на кривыхохлаждения железа, свинца, сурьмы?23Список литературы1. Шейкин А.Е.

Строительные материалы: Учебник для вузов.–М.: Стройиздат, 1978. – 432 с.2. Гуляев А.П. Металловедение: Учебник для вузов.– М.: Металлургия, 1977. – 647 с.3. Мозберг Р.К. Материаловедение: Учебное пособие.– Талин:Изд-во «Валгус», 1976. – 554 с.4. Основы материаловедения: Учебник для вузов. – Под ред.Сидорина И.И..– М.: Машиностроение, 1976. – 436 с.5. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов: Учебник для вузов. – М.: Металлургия, 1983. – 360 с.6. Технология металлов и сварка: Учебник для вузов.

– Подобщ. ред. Полухина И.И. – М.: Высшая школа, 1977. – 464 с.24Учебно-методическое изданиеПарфенов Виктор ДеонисиевичПринципы построения диаграмм состояния сплавовМетодические указания к лабораторным работам_________________________________________________Подписано к печатиУсл.печ.л.Изд. № 27-15Тираж 100 экз.Формат 60х84х1/16Заказ №_________________________________________________.