Краткие сведения из теории. Методические указания

Утверждаю

Ректор университета

________________А.В.Лагерев

«____»___________2008 г.

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ ИЗ СВИНЦА И СУРЬМЫ МЕТОДОМ ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА. ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУР СПЛАВОВ

Методические указания

к выполнению лабораторной работы № 3

для студентов всех специальностей и форм обучения

Издание 2-е, стеоретипное

Брянск 2008

УДК 669.01

Материаловедение. материаловедение и технология конструкционных материалов. Построение диаграммы состояния сплавов из свинца и сурьмы методом термического анализа. Изучение микроструктур сплавов. Методические указания к выполнению лабораторной работы № 3 для студентов всех специальностей и форм обучения. Изд. 2-е, стеоретипн. - Брянск: БГТУ, 2008- 13 с.

Разработал:

В.П. Мельников,

канд.техн.наук, доц.

Рекомендовано кафедрой "Технология металлов и металловедение" БГТУ (протокол № 3 от 04 апреля 2008)

Печатается по изданию: Материаловедение, материаловедение и технология конструкционных материалов и другие совмещенные дисциплины. Построение диаграммы состояния сплавов из свинца и сурьмы методом термического анализа. Изучение микроструктур сплавов. Методические указания к выполнению лабораторной работы № 3 для студентов всех специальностей и форм обучения. - Брянск: БГТУ, 1999. - 13 с.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧА РАБОТЫ

Цель работы - показать, что всевозможные агрегатные и фазовые состояния сплавов в зависимости от их температуры и химического состава можно графически изобразить в виде диаграммы равновесного состояния, с помощью которой для сплава любого состава можно проследить за фазовыми превращениями, происходящими в нем при охлаждении и нагревании, и получить качественную характеристику структурных составляющих в его микроструктуре для любой температуры.

Задача работы - на примере сплавов из свинца и сурьмы научиться самостоятельно экспериментально определять температуры (критические точки) фазовых превращений металлов и сплавов с помощью упрощенного метода термического анализа, строить кривые охлаждения и диаграмму состояния в координатах температура - химический состав; ознакомиться с особенностями окончательно сформировавшейся микроструктуры литого состояния сплавов различного химического состава; при выполнении индивидуальных заданий по виду диаграмм выработать навыки (логические приемы) анализа характера взаимодействия компонентов в твердом состоянии, выявления типа и общих закономерностей фазовых превращений, протекающих в сплавах, и их последовательности при изменении температуры и состава (с одновременным анализом фазового и структурного составов каждого данного сплава).

Продолжительность работы - 4 часа.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Диаграмма состояния сплавов представляет собой графическое отображение обобщенной информации о фазовом составе, агрегатном состоянии и фазовых превращениях, происходящих в сплавах при постоянном давлении и чрезвычайно медленном их охлаждении или нагревании, в зависимости от химического состава сплава и характера взаимодействия компонентов.

Диаграммы состояния сплавов из двух компонентов строятся в координатах: температура - концентрация (см.рис.1).

Тип (вид) диаграммы состояния (рис.1) определяется характером взаимодействия компонентов в сплавах. Умение анализировать диаграммы позволяет судить, какие фазы компоненты образуют, какие структурные составляющие (микроструктуру) будут иметь сплавы в состоянии равновесия, можноли путем теплового воздействия (термической обработки) изменять строение сплавов. Более того, понимая диаграмму можно не только представить полную картину формирования микроструктур литых сплавов любого химического состава, но и теоретически (грубоприближенно прогнозировать физико-химические, механические и технологические свойства их, понимать чем они обусловлены; рационально подходить к выбору сплава для изготовления конкретного изделия, к выбору вида и режима упрочняющей (термической) его обработки. При производстве заготовок, например методом литья, диаграмма состояния позволяет качественно оценить жидкотекучесть выбранного сплава, решить вопрос об оптимальной температуре его заливки и пр.

Рис.1. Вид диаграмм состояния при различном характере взаимодействия компонентов: 1 - температуры начала затвердевания (ликвидус); 2 - температуры конца затвердевания (солидус); 3 - линия показывает (кроме температур) изменение растворимости компонента "F" в α -растворе при изменении температуры

В отливках и сварных соединениях сплавов, не испытывающих в твердом состоянии вторичной перекристаллизации, крупнозернистая структура первичной кристаллизации сохраняется в сплавах из компонентов, претерпевающих полиморфные превращения, а следовательно, испытывающих вторичную перекристаллизацию, зерна измельчаются, и свойства улучшаются.

Для свариваемых изделий большое значение имеет характер взаимодействия компонентов. Лучше всего свариваются сплавы из компонентов, образующих непрерывный ряд твердых растворов, хуже - твердые растворы ограниченной концентрации, ещё хуже -химические соединения.