потемкин (557029)
Текст из файла
Федеральное агентство по образованию МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ ~государственный технический университет) УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО МЕТАЛЛОВЕДЕНИЮ Под редакцией д-ра техн. наук, профессора О.Х Фаткуллила Утверждено на заседании редсовета 20 сентября 2004 г. Москва Издательство МАИ 2005 Авторы; А.В.
Потемкин, Ю,П. Фролов, Г.П. Бенедиктова, В.С. Терентьева, В.В. Николенко, АА, алыпин, Т. С. Морозова, Е.В. Рябченко Учебное пособие к лабораторным работам по металловедению. А.Я. Потемкин, Ю.П. Фролов, Г,П. Бенедиктова и др. / Под ред. О.Х, Фаткуллина. — Мл Изд-во МАИ, 2005. — 88 сл ил. Излагаются основные методы изучения структуры и свойств металлических материалов, применяемых в качестве конструкционных и злектротехнических. Рассматривается влияние термической обработки и пластической деформации на свойства легких сплавов и сталей.
Предназначено для студентов всех специальностей, выполняющих лабораторные работы по курсам «Конструкционные материалы», «Материаловедение», «Материалы н технология нх обработки», Рецензенты: Б.Н. Арзамасов, Г.И. Эскин 1ВВХ 5-7035-1564-5 © Московский авиационный институт (государственный технический университет), 2005 ПРЕДИСЛОВИЕ В учебном пособии кратко излагаются теоретические положения, касающиеся каждой конкретной лабораторной работы, описываются методические приемы их выполнения, а также требования, предъявляемые к оформлению и отчету, По сравнению с предшествующим изданием в данное пособие включены контрольные вопросы к каждой работе и внесены существенные изменения в текстовую часть некоторых работ.
Описания лабораторных работ составлены из расчета проведения их в течение четырех часов, хотя вполне возможно выполнение работы и за два часа. В этом случае практическая часть работы осуществляется в сокращенном варианте. Необходимо учитывать, что лабораторной работе предшествует самостоятельная работа студента с учебником, и поэтому теоретическая часть описания работы имеет целью лишь напомнить основные положения, связанные с выполнением конкретного задания по лабораторной работе.
В пособии номера лабораторных работ поставлены в порядке изложения, а в скобках указаны номера работ, соответствующие кафедральному расписанию. Это помогает студентам легче ориентироваться в материале пособия. Студентам отлельных специальностей помимо работ, приведенных в пособии, могут быть предложены для выполнения другие работы, не вошедшие в данное издание. Лабораторная работа 1(41) написана проф. А.Я. Потемкиным и проф. Ю.П.
Фроловым; 2(42) — доц. Г.П. Бенедиктовой; 3(43) — проф. В.С. Терентьевой; 4(44) и 9(49) — проф. В.В. Николенко; 5(45) — проф. А.А. Клыпиным; 6(46) — доц. Т.С. Морозовои; 4(44), 7(47) — доц. Е.В. Рябченко, Авторы выражают благодарность рецензентам д-ру техн. наук проф. Г.И. Эскину и заел. деятелю науки и техники д-ру техн, наук проф, Б.Н. Арзамасову за ценные замечания.
Работа 1(41). ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ И ДИАГРАММ СОСТА — СВОЙСТВО 1. Построение диаграммы состояния по данным термического анализа Одной из важнейших задач практического металловедения является построение и изучение диаграмм состояния. Диаграммой состояния называется графическое изображение фазового состояния сплавов данной системы в зависимости от их концентрации и температуры. По этой диаграмме можно качественно судить о структуре сплавов, их физико-химических, физических, механических и технологических свойствах. Для системы сплавов, состояших из двух компонентов А и В, диаграмма состояния изображается в двух измерениях: по оси абсцисс откладывается концентрация компонентов, а по оси ординат — температура (рис.
1), Диаграммы состояния строятся экспериментально ез Ф3. путем нахождения критичес- 6 ъ» ких точек чистых компонентов А и В и ряда их сплавов. Критическими точками и называются температуры, при ь которых происходит изменение фазового состояния сплавов или чистых компонентов. Линии диаграммы являются рис. ! геометрическими местами критических точек, соответствующих аналогичным изменениям фазового состояния.
Определение критических точек производится с помошью ряда методов физико-химического анализа; термического, металлографического, дилатометрического, измерения электрических, магнит- ных свойств и т.д. Любой из этих методов основан на том, что изменение фазового состояния сплава сопровождается скачкообразным изменением его свойств. Одним из наиболее простых и широко используемых методов является термический. Термический метод основан на том, что при изменении фазового состояния металла или сплава меняется его теплосодержание, так как фазовые преврашения, согласно принципу Ле-Шателье, происходят либо с выделением, либо с поглошением тепла. Для определения критических точек металла или сплава термическим методом произволится построение кривгях охлаждения (или нагрева) в координатах температура — время.
Тепловой эффект фазового преврашения сказывается на скорости изменения температуры системы, в результате чего на кривой охлаждения появляется точка перелома, соответствуюгцая критической точке материала. Преврашение может происходить как при постоянной температуре (тогда на кривой охлаждения имеется площадка), так и в интервале температур (тогда на кривой охлаждения имеются две точки перелома: точка начала и точка конца преврашения). Для объяснения вида кривых охлаждения и нагревания пользуются правилом фаз Гиббса. Г)равилю фаз дает количественную связь между числом степеней свободы системы (С), количеством фаз (Ф) и компонентов (К) и выражается уравнением С = К вЂ” Ф + 2.
Если принять, что фазовые превращения происходят при постоянном давлении, то правило фаз принимает следуюший вид: С = К вЂ” Ф+1. Если С = О, то фазовое превращение происходит при постоянной температуре, а если С = 1, — в ин- ф тервале температур. На рис. 2 представлена кривая охлаждения чистого металла. Участок 1 — 2 соответствует охлаждению жидкого металла (на рис. 2, Ж— жидкий металл, Кр — кристаллический, твердый металл). В точке 2 дреме начинается процесс кристаллизации, т.е. переход из жидкого в твердое состояние.
Изменение фазового состояния металла приводит к появлению на кривой охлаждения точки перелома. Решая уравнение правила фаз для кристаллизации чистого металла, получаем С = О, т.е, процесс кристаллизации в чистом металле происходит при постоянной температуре. В точке 3 кристаллизация заканчивается, металл полностью переходит в твердое состояние. На кривой охлаждения снова появляется ~очка перелома. Точкам перелома 2 и 3 на кривой охлаждения соответствует температура кристаллизации металла, являющаяся его критической точкой.
На участке 3 — 4 происходит охлаждение затвердевшего металла. Цель работы — ознакомиться с термическим методом построения диаграммы состояния системы свинец — сурьма и проанализировать зту диаграмму. Термический метод построения диаграммы состояния системы свинец — сурьма Для исследования даны чистые металлы ЯЬ и РЬ и их сплавы следующего состава: 6% 8Ь и 94% РЬ; 13% 8Ь и 87% РЬ; 80% 8Ь и 20% РЬ, Экспериментальная установка (рис. 3) состоит нз тигельной печи сопротивления 1, в которую помещен тигель 3 с расплавом 1 2 Л Рис.
3 исследуемого металла или сплава. В перегретый расплав погружена термопара 2, соединенная с гальванометром 4. Приступая к работе, студент выключает печь из сети и в процессе охлаждения через каждые 30 с записывает показания гальва- нометра. По полученным данным строится кривая охлаждения в следующих координатах: по оси абсцисс — время в минутах, по оси ординат — соответствующие показания гальванометра в милливольтах. Критическим точкам сплава (или чистого металла) соответствуют точки перелома на кривой охлаждения. Критическая температура определяется путем перевода в точках перегиба показаний гальванометра в градусы по градуировочным кривым.
Полученные критические точки вносятся в сводную таблицу (табл. 1), Уайлииа У По полученным критическим точкам строится диаграмма состояния системы свинец — сурьма. Для этого по оси абсцисс слева направо откладывается содержание сурьмы от 0 до 100%, а по оси ординат — температура. Левая крайняя ордината соответствует чистому свинцу, крайняя правая — сурьме, а каждому из исследуемых сплавов — определенная промежуточная ордината. Найденные критические точки металлов и сплавов наносятся на соответствующие ординаты и соединяются плавными линиями (рис. 4).
При небольших отклонениях температуры конца кристаллизации у различных сплавов она определяется как среднеарифметическая. Анализ диаграммы состоянии системы РЬ вЂ” БЬ Линия начала кристаллизации АСВ называется ликвидус. Выше нее сплавы находятся в жидком состоянии. Линия конца кристаллизации 1)СГ называется солидус. Ниже нее сплавы находятся в твердом состоянии.
Между линиями ликвидуса и солидуса сплавы состоят из жидкой и твердой фаз. Точка С называется эвтектической, В ней происходит кристаллизация только одной эвтектики. Звтектикой называется гетерогенная смесь двух (или более в сложных системах) фаз, кристаллизуюшихся одновременно в оп- ваа ааа оао аао а го во аа оо аа оо эо аа оо гаа Р аа е — Точки начала кристаллиоации к — Точки конца кристаллизации Рис. 4 ределенном количественном соотношении из жидкой фазы определенного эвтектического состава. Кристаллизация эвтектики, согласно правилу фаз, происходит при постоянной температуре„называемой эвтектической температурой, так как С= К вЂ” Ф+ 1= 2 — 3+ 1 = О„ где К = 2 (система состоит из двух компонентов); Ф=З (при кристаллизации эвтекгики в равновесии находятся три фазы: жидкая и две твердые).
В системе свинец — сурьма эвтектнческая точка соответствует содержанию!3% сурьмы и 87% свинца. Этот сплав кристаллизуется при температуре 247'С в эвтектическую смесь„состоящую из кристаллов свинца и сурьмы. Сплав, структура которого состоит из одной эвтектики называется эвтектическим. Сплавы, содержашие сурьмы меньше 13%, называются доэвтектическими, а больше 13% — эаэвтектичеекими. Кристаллизация доэвтектических сплавов начинается с выделения кристаллов свинца (согласно правилу фаз, этот процесс происходит в интервале температур, так как С = К вЂ” Ф + 1= 2 — 2 + + 1 = 1). Жидкая фаза по мере кристаллизации свинца, постепенно обогашаясь сурьмой при температуре 24?'С, принимает концентрацию эвтектической точки (13% 8Ь я 87% РЬ) и кристаллизуется в эвтектику.
Таким образом, микроструктура доэвтектического сплава состоит из кристаллов избыточного свинца и эвтектики. Кристаллизация заэвтектических сплавов начинается с выделения кристаллов сурьмы. Этот процесс происходит до температуры 247'С. Жидкая фаза по мере кристаллизации сурьмы постепенно обогащается свинцом, при температуре 247'С достигает концентрации эвтектической точки и кристаллизуется в эвтектику.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
