потемкин (557029), страница 3
Текст из файла (страница 3)
2. С помощью микрометра определяется диаметр образца и рассчитывается площадь поперечного сечения 5 (в квадратных Таолииа 2 г4 Таблица 3 миллиметрах), Рабочая ллина образца! (в метрах) устанавливается измерением расстояния между зажимающими образец контактами. 3. Изменяется электросопротивление образцов на установке в последовательности„указанной выше.
4. Результаты опыта вносятся в протокол установленной формы. 5. При выполнении настоящей работы студенты должны иметь представление о бинарных диаграммах сплавов первого и второго типов, а также знать характеристические признаки микроструктуры этих сплавов. При составлении отчета следует использовать результаты ранее проделанной работы по построению диаграммы состояния РЬ вЂ” $Ь по кривым охлаждения. Отчет по второй части работы В отчете приводятся: 1.
Изложение цели работы. 2. Протокол результатов опыта. 3. Чертежи и графики, выполненные в масштабе: а) диаграмма состояния сплавов системы РЬ вЂ” ЯЬ; б) диаграмма состояния сплавов системы Сц — 1%; в) графики изменения удельного злектросопротивления для изучаемых систем сплавов (вычерченные под соответствующими диаграммами состояний сплавов), 4.
Принципиальная схема установки для измерения удельного злектросопротивления металлов и сплавов. 5. Краткие выводы по работе. Контрольные вопросы !. Какие нарушения правильности кристаллического строения определяют уровень злекгросопротиаления в сплавах? !5 2. Как объяснить характер диаграмм состав-свойство при образовании твердых растворов? 3. Как объяснить характер диаграмм состав-свойство при образовании смесей? 4. Как объяснить характер диаграмм состав-свойство при образовании компонентами химических соединений? 5 Какие факторы определяют смещение точки экстремума свойств на диаграмме состав-свойство при повышении температуры в случае образования компонентами твердых растворов? б. Как зависит удельное электросопротивление твердых растворов от концентрации? 7.
Как зависит удельное электросопротивление смесей от концентрации? Работа 2 ~42). ИЗУЧЕНИЕ ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ, МИКРОСТРУКТУРЫ И ФАЗОВОГО СОСТАВА СПЛАВОВ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗΠ— УГЛЕРОД аи~либа~ — юу д р у — углерод и ознакомить студентов со структурами сплавов этой системы в равновесном состоянии. Основные положения Равновесное состояние наступает в сплавах при медленном охлаждении, и все фазовые превращения находятся в соответствии с превращениями для этой системы по диаграмме состояния. Имеются две диаграммы сосгояния железоуглеродистых сплавов: стабильная, характеризующая превращения в системе железо- графит, и нестабильная, определяющая превращения в системе железо — карбид железа (цементит). В данной работе изучается вторая диаграмма, так как для большинства сплавов превращения реализуются по этому типу диаграммы.
Основы диаграммы железо — углерод были заложены русским ученым Д.К. Черновым, открывшим у стали сугцествование критических точек. Входящие в диаграмму железо — углерол элементы полиморфны; между собой они образуют практически все виды взаимодействия: твердые растворы, эвтектические и эвтектоидныс смеси и химические соединения, что определяет достаточную сложность этой диаграммы. Диаграмма железо — углерод построена до концентрации углерода — 6,67%, отвечающей химическому соединению ЕезС (рис.
1). Ч уелеенме ееееяачеяия емруяез~р Рис. 1 Железо — переходный металл белого цвета с плотностью 7870 кг/мЗ, температура его плавления — 1539'С. Являясь полиморфным металлом, железо в зависимости от температуры может иметь кубическую обьемно-центрированную (ОЦК) и кубическую гранецентрированную (ГЦК) решетки. С решеткой ОЦК железо существует до 9!ГС (точка б) и в интервале температур 1400...1539'С (точки Ю и А)*.
Таким образом, железо имеет решетку ОЦК в двух интервалах температур. Высокотемпературная модификация железа обозначается Геь, низко- ' Здесь и далее указаны обозначения соответствующих точек на диаг- рамме состояния железо — углерод. температурная Ре . Железо Ре, ферромагнитно до температуры 768' (точка Кюри). Оно образует с углеродом твердый раствор внедрения, называется ферритом и обозначается Ге (С). При температуре 727'С растворимость углерода в Ре максимальна и составляет 0,025% (точка Р).
С понижением температуры растворимость уменьшается (согласно линии ДР) и при комнатной температуре приближается к 0,006%. Низкая растворимость углерода в Ре связана с малым размером пор в ОЦК решетке, и поэтому значительная часть атомов углерода размешается в дефектах (вакансиях, дислокациях). Феррит — мягкая, пластичная фаза, его о,= 300 МПа, 8=40%, Ч' = 70%, НВ = 800...900 МПа.
Железо с решеткой ГЦК сушествует в интервале температур 1400...911'С (точки У и б) и обозначается Ре . Решетка ГЦК более компактна по сравнению с ОЦК, и поэтому при переходе Ре в Ре„объем железа уменьшается примерно на !%. Железо Ре также образует с углеродом твердый раствор внедрения и называется аустенитом. Межатомные поры в ГЦК решетке почти в два раза больше, чем в ОЦК, что приводит к более высокой растворимости углерода, достигавшей максимального значения 2,!4% при температуре 1!47' (точка Е).
С понижением температуры растворимость уменьшается (согласно линии Е5) и при 727' составляет 0,8% С. Аустенит немагнитен, имеет высокую пластичность (8 = 40...50%), он прочнее феррита: его твердость составляет 2000 МПа. Помимо твердых растворов железо при концентрации углерода 6,67% образует химическое соединение РезС (карбид железа)„ которое называется цементитом. Цементит имеет сложную ромбическую решетку, обладает высокой твердостью (НВ = 8000 МПа), хрупок., его пластичность, оцениваемая удлинением, близка к нулю. В связи с распадом цементита при нагреве температуру его плавления трудно определить; при нагреве лазерным лучом она установлена равной 1260' (точка Р).
Цементит магнитен до температуры 210 С, плотность его близка к плотности железа и составляет 7820 кг~мз. При определенных условиях химическое соелинение ГезС является неустойчивым и распадается, выделяя свободный углерод в виде графита: ГезС вЂ” ~ ЗГе + С (графитизация). Анализ диаграммы железо — углерод На рис, 1 представлена диаграмма железо — углерод. Показаны кристаллические решетки полиморфных форм железа и условные изображения некоторых структур.
При изучении диаграммы и фазовых превращений студент использует упрошенный вариант левой верхней части диаграммы, исключаюшей перетектическое преврашение (рис. 2, б). Однако, рассматривая превращения в чистом железе, необходимо использовать все критические точки, характерные для него, в том числе и точку Ю (рис. 2, а). К6 К!г !ВЗУ !4ОВ Рис, 2 На диаграмме железо — углерод (см. рис. 1) линия АВСР является линией начала кристаллизации (линией ликвидуса); по линии АВС из жидкого раствора выделяются кристаллы аустенита— Ге (С), по линии СО происходит образование кристаллов цементита — ГезС.
Точка С вЂ” эвтектическая точка на диаграмме, ей соответствует концентрация 4,3%С (! = 1147'). При данных температуре и концентрации жидкость одновременно кристаллизуется в эвтектическую смесь двух типов кристаллов — аустенита и цементита — и называется ледебуритом. Ввиду одновременной кристаллизации двух фаз эвтектическая смесь характеризуется мелким строением. Аустенит при температуре кристаллизации эвтектики (1147'С) имеет концентрацию 2,14% С (точка Е), с понижением температуры растворимость углерода в аустените, как указывалось выше, уменьшается (согласно линии ЕЯ) до 0,8% С при г = 727'С, в связи с чем происходит выделение углерода с образованием цементиРезс, Линия АНУЕСР— это линия окончания кристаллизации, она называется линией солндуса, ниже этой линии все преврашения происходят в твердом состоянии.
Горизонтальная часть линии солидуса — ЕСР— эвтектическая линия, на которой жидкость всегда приобретает концентрацию 4,3% С и кристаллизуется в эвтектику — ледебурит (Ж -~ А + Ц). Область ПМЕ36 представляет собой область существования однофазной структуры аустенита; линия ЕЕ называется линией переменной ограниченной Растворцмопли, она позволяет определить предельную растворимость углерода в аустените при различных температурах. Для определения предельной концентрации при данной температуре необходимо провести горизонтальную линию при выбранной температуре до пересечения с линией переменной растворимости ЕЕ и снести точку пересечения на ось концентраций, которая и укажет предельную концентрацию углерода при выбранной температуре. Например, при и = 1000'С предельная концентрация углерода в аустените составит 1,6% при г = 800'С предельная растворимость равна 1% С и при г = 727'С вЂ” 0,8% С.
Линия 65 — линия начала, а 6Р— линия конца фазового превращения, связанного с перекристаллизацией аустенита в феррит. Согласно линии 65 увеличение содержания углерода до 0,8% понижает температуру полиморфного превращения с 911 до 727'С. Область ДР6 — область сушествования феррита, в котором, согласно линии переменной растворимости РЯ, максимальное содержание углерода составляет 0,025% прн г = 727'С (точка Р) и уменьшается за счет выделения углерода с образованием РезС1п до 0,006% при комнатной температуре. ГезСп ГезСп и ГезС01 — это один и тот же цементит, но цементит, выделяюшийся из жидкого раствора, условно обозначают РезС1, из твердых фаз аустенита и феррита — РезСп и ГезСц1 соответственно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
