Методика побудови діаграми стану сплавів Рb-Sb.

Для побудови діаграми потрібно:

Накреслити сітку в координатах «температура – склад» (рис.5.2, а), температура по осі ординат, склад у відсотках по осі абсцисс.

Поділити осі абсцисс та визначити склад сплавів; на осі ординат
визначити температуру (рис.5.2, б)

На осі абсцисс відмітити крапки відносно розглянутим сплавам, тобто
сплавам 5, 10, 20, 40 та 80 %Sb, та в кожній з цих крапок
вставити перпендикуляр, тобто провести лінії сплавів (рис.5.2,в).

На кожній лінії відмітити крапками температуру кристалізації
отримані бригадами. Так як лініями чистих металів свинцю і сурми
являються дві ординати (ліворуч – свинцю, праворуч – сурми) то на цих
ординатах відмітити крапками отримані температури кристалізації
свинцю-сурми (рис.5.2, г).

З'єднати з лінією крапки, характеризуючи кінці кристалізації сплавів
так як всі ці крапки розміщені при одній температурі 246°С, тоді лінія
буде горизонтальна, продовжити цю лінію до правої і лівої ординати (рис.5.2, д). З'єднати плавними лініями крапки, характеризуючи початок
кристалізації сплавів, продовжити їх до крапок кристалізації
чистих металів (свинець 327°С, сурма 631°С) і до перетину з крапкою b
на горизонтальній лінії 246°С (рис.5.2, д).

Зобразити в цілому вигляді діаграму стану сплавів Рb-Sb,
охарактеризувати лінії aв, bc, db,be , крапку b і вказати стан і структуру сплавів в областях 1-5 (рис.5.2,е).

Рис.5.2 Побудова стану сплавів свинець-сурма.

Рис.5.3 Криві охолодження: а) свинцю; б) сплаву з 5%Sb і 95%Pb; в) сплаву з 10% з Sb і 90%Pb; г) сплаву з 20%Sb і 80%Pb; д) сплаву з 40%Sb і 60%Pb;

е) сплаву з 80%Sb і 20%Pb; ж) сурми

Контрольні питання

1.Які види діаграм подвійних сплавів Ви знаете?

2. Охарактеризуйте лінії солідусу і ліквідусу на діаграмі.

3. Механічна суміш - ………….

4. Опишіть кристалізацію доевтектичного сплаву.

5. З якою метою застосовують правило відрізків.

ВІДПОВІДІ

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

Лабораторна робота № 6

Тема: Мікроаналіз залізовуглецевих сплавів (сталей і білих чавунів) у рівноважному стані.

Завдання

1. Вивчити мікроструктури технічного заліза, залізовуглецевих сталей (евтектоїдного, доевтектоїдного, заевтектоїдного складу) у рівноважному стані.
2. Результати мікроаналізу оформити в вигляді протоколу.

3. Накреслити нижню і праву частини діаграми стану залізо-цементит, провести на них лінії, відповідно розглянутим сплавам, і дати опис процесів перетворень, які відбуваються при охолодженні сплавів.

4. Написати звіт по роботі за пунктами 2 і 3 завдання.

Мета: ______________________________________________________

___________________________________________________________________

Прилади і матеріали: для проведення роботи необхідно мати металографічний мікроскоп, набір мікрошліфів заліза, вуглецевих сталей та білих чавунів (з різноманітним вмістом вуглецю в рівноважному стані, циркуль та лінійку).

Порядок проведення роботи

На металографічному мікроскопі конструкції МІМ – 8М були переглянуті і вивчені мікрошліфи технічного заліза, вуглецевих сталей з різним вмістом вуглецю, білих чавунів з різним вмістом вуглецю у рівноважному стані. Результати мікроаналізу наведені в протоколі.

Протокол мікроаналізу технічного заліза, вуглецевих сталей та білих чавунів в рівноважному стані.

№ п/п	Найменування сплаву	Вміст вуглецю, %	Мікроструктура
малюнок	найменування
	Технічне залізо
	Доевтектична сталь
	Евтектична сталь
	Заевтектична сталь
	Доевтектичний чавун
	Еветктичний чавун
	Заевтектичний чавун

Мікроструктура технічного заліза і вуглецевих сталей у рівноважному стані.

Мікроструктура технічного заліза і вуглецевих сталей для рівноважних умов характеризується нижньою лівою частиною діаграми стану залізо – цементит. Сплави з вмістом до 0,02% С називаються технічним залізом, від 0,02 до 0,8%С – доевтектоїдними сталями і від 0,8 до 2,14%С - заевтектоїдними сталями. Сплав з вмістом 0,8%С називається евтектоїдною сталлю.

Рис.6.1 Нижня частина діаграми стану залізо-цементит

Мікроструктура технічного заліза.

Розчинність вуглецю в - залізі змінна. При температурі 727 С в - залізі розчиняється 0,02%С, а при кімнатній температурі – 0,006%С.

В зв’язку з цим сплави заліза з вмістом до 0,006%С мають структуру тільки твердого розчину вуглецю в - залізі, тобто фериту.

Рис.6.2 Залізо – ферит (Х200); травлення 4% спиртовим розчином азотної кислотит

Мікроструктура доевтектоїдної та евтектоїдної сталей.

Мікроструктура доевтектоїдної сталі (до 0,8%С) складається з фериту та перліту.

Мікроструктура евтектоїдної сталі (0,8%С) складеться з одного перліту. В евтектоїдній сталі після травлення ферит виявляється у вигляді світлих полів смугастої будови.

Кількість перліту і фериту в доевтектоїдній сталі залежить від вмісту вуглецю. Зі збільшенням вмісту вуглецю кількість фериту зменшується, а кількість перліту збільшується.

По мікроструктурі доевтектоїдної сталі можливо приблизно визначити вміст в ній вуглецю, для чого потрібно орієнтовно визначити площу (у відсотках), яка містить ферит та перліт. В зв’язку з тим, що в фериті розчинена дуже мала кількість вуглецю. Практично можна вважати, що в доевтектоїдній сталі вісь вуглець знаходиться у перліті.

Тоді вміст вуглецю в сталі можна визначити по формулі:

де F - площа, зайнята перлітом, %.

Наприклад: 30% усієї площі зайнято феритом, 70% -перлітом. Вміст вуглецю в такій сталі складає:

Рис.6.3 Евтектоїдна сталь з 0,8%С – перліт (Х1000); травлення 4% спиртовим розчином азотної кислоти.

Рис.6.4 Доевтектоїдна сталь – ферит і перліт; травлення 4% спиртовим розчином азотної кислоти: а-Х600; б-Х200.

Мікроструктура заевтектоїдної сталі.

Сталь з вмістом вуглецю від 0,8-2,14 % називається заевтектоїдною і має структуру, вміст якої перліт і цементит вторинний. Чим більше вуглецю в заевтектоїдній сталі, тим більш масивнішою виходить цементитна сітка.

Рис.6.5 Заевтектоїдна сталь 1,2 %С – перліт і цементит (Х500); травлення 4% спиртовим розчином азотної кислоти.

Мікроструктура білих чавунів.

У білих чавунах весь вуглець знаходиться в зв’язаному стані у виді цементиту. Білий чавун залежно від вмісту вуглецю розділяється на доевтектичний (від 2,14% до 4,3%С); евтектичний (4,3%С) і заевтектичний (від 4,3 до 6,67%С). В усіх білих чавунах є цементитна евтектика (ледебурит).

Мікроструктура евтектичного білого чавуну.

Ця мікроструктура має вміст одного ледебуриту (цементитної евтектики), утвореного при температурі 1147 С; при евтектичній кристалізації рідкого сплаву вмістом 4,3%С (при 1147 С) складається із евтектичного цементиту та аустеніту вмістом 2,14%С (крапка Е на діаграмі залізо-цементит).

Мікроструктура доевтектичного чавуну.

Доевтектичний білий чавун після повного охолодження має нвступні структури: ледебурит + перліт + вторинний цементит. Зі збільшенням вмісту вуглецю, коли ледебуриту стає більше, вторинний цементит в структурі зливається з цементитом ледебуриту (евтектичним). Остаточна структура таких доевтектичних білих чавунів складається з ледебуриту і перліту.

Мікроструктура заевтектичного білого чавуну.

Мікроструктура заевтектичного білого чавуну складається з ледебуриту і первинного цементиту.

Рис.6.6 Права частина діаграми стану залізо-цементит.

Рис.6.7 Евтектичний білий чавун 4,3%С – ледебурит

(Х500); травлення 4% спиртовим розчином азотної кислоти.

Рис.6.8 Доевтектичний Рис.6.9 Заевтектичний

білий чавун – перліт і леде- білий чавун – цементит

бурит (Х500); травлення 4% первинний і ледебурит

спиртовим розчином (Х500); травлення

азотної кислоти. спиртовим розчином

азотної кислоти.

Контрольні питання

1. Який вид діаграми являє собою діаграма залізо – цементит?

2. Як називається евтектична суміш аустеніту та цементиту, що містить 4,3% вуглецю?

3. Визначення фаз діаграми: ферит, аустеніт, цементит.

4. Характеристика точок А і D діаграми залізо – цементит.

5. При якій температурі протікає евтектоїдна реакція у результаті якої утворюється перліт.

ВІДПОВІДІ

____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________

Лабораторна робота № 7