То такое переохлаждение, и как оно влияет на структуру кристаллизующегося металла

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: Материаловедение

вариант 11

Выполнил:

студент группы 09.03.01

Ширкунов Эльдар Сергеевич

учебный шифр: 1014034

Проверила:

Старший преподаватель

Петрова Наталия Валериевна

Чебоксары 2016

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Что такое переохлаждение, и как оно влияет на структуру кристаллизующегося металла………..……………………………………………………………….….……..….3

2. Вычертите диаграмму состояния системы олово-цинк. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояние и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Купнакова ……...…..........................….……….4

3. Какой термообработкой можно восстановить пластические свойства холоднодеформировнной стали 10………………………………….………………….…..5

4. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа ……..………….……..…..6

5. Покажите графически режим отжига для получения перлитного ковкого чугуна. Опишите структурные превращения, происходящие в процессе отжига, и механические свойства чугуна после термической обработки………………………..….7

Список использованной литературы………………………………………………..…...…9

то такое переохлаждение, и как оно влияет на структуру кристаллизующегося металла

Охлаждение жидкого металла ниже теоретической температуры кристаллизации носит название явления переохлаждения. Разность между теоретической и фактической температурами кристаллизации называется степенью переохлаждения.

Термические кривые, характеризующие процесс кристаллизации чистых металлов при охлаждении с разной скоростью ϑ, показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 – Кривые охлаждения металла при кристаллизации (ϑ₁<ϑ₂<ϑ₃)

При очень медленном охлаждении степень переохлаждения невелика и процесс кристаллизации протекает при температуре близкой к равновесной Т_п. На термической кривой при температуре кристаллизации отмечается горизонтальная площадка (остановка в падении температуры), образование которой объясняется выделением скрытой теплоты кристаллизации, несмотря на отвод теплоты при охлаждении.

С увеличением скорости охлаждения степень переохлаждения возрастает (кривые υ2, υ3) и процесс кристаллизации протекает при температурах, лежащих значительно ниже равновесной температуры кристаллизации.

Чем больше скорость образования зародышей и меньше скорость роста их, тем меньше размер кристалла (зерна), выросшего из одного зародыша, и, следовательно, более мелкозернистой будет структура металла.

При небольшой скорости переохлаждения ΔТ (малой скорости охлаждения) число зародышей мало. В этих условиях будет получено крупное зерно. С увеличением степени переохлаждения скорость образования зародышей возрастает, количество их увеличивается и размер зерна в затвердевшем металле уменьшается.

Размер зерна металла сильно влияет на его механические свойства. Эти свойства, особенно вязкость и пластичность, выше, если металл имеет мелкое зерно.

2. Вычертите диаграмму состояния системы олово-цинк. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояние и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с помощью правил Купнакова

Рисунок 2 – Диаграмма состояния системы олово-цинк

Согласно этой диаграммы линия АВС – линия ликвидус, а линия ДВЕ – солидус. Кроме того, линия ДВЕ соответствует температуре, при которой в процессе охлаждения сплавов в них протекает эвтектическая реакция с образованием эвтектики. При содержании ~ 8% Zn и 92% Sn образуется эвтектический сплав. Температура его образования при кристаллизации соответствует 199⁰С.

Система эвтектического типа без образования промежуточных фаз. Эвтектика образуется при температуре 198,5 °С и концентрации 85,1 % (ат.)Sn.

Растворимость Sn в Zn при 400 °С немного превышает 0,06 % (ат.); при эвтектической температуре в Zn растворяется -0,06-0,1 % (ат.) Sn . При эвтектической температуре растворимость Zn в Sn оценивается в 0,7 % (ат.)

В качестве припоев применяют сплавы с содержанием олова 90,70,60 и 40% марок ПОЦ – 90, ПОЦ – 70, ПОЦ – 60 и ПОЦ – 40.

Наилучшим из этой серии является сплав ПОЦ -90, так как он имеет самую низкую температуру кристаллизации ~202⁰С.

Эти сплавы имеют более высокую прочность, нежели оловянно свинцовистые сплавы.

При образовании смесей олово-цинк свойства сплава изменяются по линейному закону, следовательно, значения свойств сплава находятся в интервале между свойствами чистых компонентов.