ПриложениЯ

п.1. Оформление титульного листа домашнего

зАдания

ПриложениЯ - student2.ru

П.2. Пример выполнения домашнего задания

«Анализ двойных диаграмм»

Задание №10–Д

1. Общий анализ диаграммы состояния системы «Ti – W».

2. Для сплава, содержащего 40 % W:

· описать процесс кристаллизации при очень медленном охлаж­дении и, пользуясь правилом фаз, построить кривую охлаж­дения с указанием фазовых превращений на всех участках кривой;

· указать, из каких фаз будет состоять сплав при температу­ре 1200 °С, состав фаз и их количество (вес) на 1 килограмм сплава.

1. Общий анализ диаграммы.

Титан и вольфрам неограниченно растворяются в жидком состоянии, образуя неограниченный жидкий раствор Ж. В твёрдом состоянии они растворяются друг в друге ограниченно, образуя три ограниченных твёрдых раствора: α-твёрдый растворв α-модификации титана, β-твёрдый растворвольфрама в β-модификации титана и γ-твёрдый раствор титана в вольфраме. Химических соединений титан и вольфрам не образуют.

В системе «Титан – вольфрам» протекают два нонвариантных превращения: перитектическое и эвтектоидное.

При температуре 1880 °С протекает перитектическая реакция, заключающаяся в том, что жидкий раствор Ж, содержащий 25 % вольфрама, взаимодействует с ранее выпавшими из него кристаллами γ-твёрдого раствора, содержащего 92 % вольфрама, в результате чего образуется новая фаза – кристаллы β-твёрдого раствора, содержащие 50 % вольфрама:

ПриложениЯ - student2.ru

При температуре 715 °С протекает эвтектоидное превращение, при котором β-твёрдый раствор, содержащий 28 % вольфрама, распадается в смесь α-твёрдого раствора, содержащего 0,8 % вольфрама, и γ-твёрдого раствора, содержащего 96 % вольфрама:

ПриложениЯ - student2.ru

2. Описание процесса кристаллизации сплава с 40 % вольфрама.

При температурах выше 2350° сплав находится в жидком состоянии и состоит из одной фазы – жидкого раствора Ж. На этом участке охлаждения в сплаве не происходит никаких фазовых превращений, наблюдается простое физическое охлаждение жидкого раствора. Система бивариантна: ПриложениЯ - student2.ru , ПриложениЯ - student2.ru где ПриложениЯ - student2.ru .

При достижении температуры 2350 °С в сплаве начинается процесс первичной кристаллизации, который состоит в том, что из жидкого раствора будут выпадать первичные кристаллы γ-твёрдого раствора (Ж → γ).
Этот процесс является моновариантным: ПриложениЯ - student2.ru ,

где ПриложениЯ - student2.ru , сопровождается выделением тепла и идёт в интервале температур. На кри­вой охлаждения при температуре 2350 °С будет наблюдаться перегиб. Выпадение γ-твёрдого раствора из жидкого раствора будет продолжаться до температуры 1880 °С, при этом состав жидкого раствора будет изме­няться по отрезку линии ликвидус от точки 1 к точке 2', а состав кристаллов γ-твёрдого раствора – по отрезку линии солидус от точки 1'' к точке 2". К моменту достижения сплавом температуры 1880 °С он состоит из первичных кристаллов γ-твёрдого раствора и жидкого раствора.

При температуре 1880° в сплаве будет протекать перитектическое превращение: жидкий раствор будет взаимодействовать с кристаллами
γ-твёрдого раствора, в результате чего будут образовываться крис­таллы
β-твёрдого раствора:

ПриложениЯ - student2.ru

Это превращение нонвариантно: ПриложениЯ - student2.ru , где ПриложениЯ - student2.ru , поэтому идёт при постоянной температуре и указанных концентрациях фаз. На кривой охлаждения температуре 1880 °С будет соответствовать горизонтальная площадка. Поскольку в сплаве жидкого раствора больше, чем необходимо для перитектического превращения, сплав в момент окончания превращения (точка 2' на кривой охлаждения – рисунок) будет состоять из кристаллов β-твёрдого раствора и остатка жидкого раствора.

При охлаждении от 1880 °С до 1820 °С остаток жидкого раствора будет кристаллизоваться в β-твёрдый раствор. Превращение моновариантно: ПриложениЯ - student2.ru , где ПриложениЯ - student2.ru , сопровождается выделением тепла и идёт в интервале температур, при этом состав жидкого раст­вора будет изменяться по линии ликвидус от точки 2' до точки 3' (см. рисунок), а состав кристаллов β-твёрдого раствора – по линии солидус от точки 2'" до точки 3. К моменту достижения температуры 1820° сплав состоит только из кристаллов β-твёрдого раствора.

В интервале температур 1820 °С до 1500 °С ни каких фазовых превращений в сплаве не происходит, идёт простое физическое охлаждение нена­сыщенного β-твёрдого раствора. Система бивариантна: ПриложениЯ - student2.ru , ПриложениЯ - student2.ru где ПриложениЯ - student2.ru ) и при температуре 1820 °С на кривой охлаждения будет перегиб.

При температуре 1500 °С β-твёрдый раствор достигнет предела насыщения и в связи с тем, что при дальнейшем понижении температуры растворимость вольфрама в титане понижается, β-твёрдый раствор становится пересыщенным и избыток вольфрама выделяется из него со вто­ричными кристаллами γ-твёрдого раствора ( ПриложениЯ - student2.ru ).

ПриложениЯ - student2.ru

Рис. Диаграмма состояния системы «Ti – W» и кривая охлаждения сплава с 40 % W.

Состав β-твёрдого раствора будет изменяться по линии сольвус от точки 4 к точке 5'''. В связи с понижением растворимости титана в вольфраме γ-твёрдого раствора будут выпадать вторичные кристаллы β-твёрдого раствора ( ПриложениЯ - student2.ru ). Состав γ-твёрдого раствора будет меняться по другой линии сольвус от точки 4'' к точке 5". Сплав моновариантен: ПриложениЯ - student2.ru где ПриложениЯ - student2.ru , процессы идут в интер­вале температур, а на кривой охлаждения при 1500 °С будет перегиб.

К моменту достижения сплавом температуры 715 °С его структура состоит из кристаллов β-твёрдого раствора, образовавшегося в результате перитектического превращения при 1860 °С, и тех кристаллов β-твёрдого раствора, в которые закристаллизовался остаток жидкого раствора в интервале 1880 °С – 1820 °С. Кроме того, в структуре сплава будут вторич­ные кристаллы γ- и β-твёрдых растворов, выпавшие в интервале 1500 °C –715 °C. При температуре 715 °С в сплаве будет протекать эвтектоидное превращение: β-твёрдый раствор будет распадаться в смесь кристаллов

α- и γ-твёрдых растворов:

ПриложениЯ - student2.ru

Эвтектоидное превращение нонвариантно: ПриложениЯ - student2.ru , где ПриложениЯ - student2.ru , идёт при постоянной температуре 715 °С и указанных концентрациях фаз и поэтому температуре 715 °С на кривой охлаждения будет соответствовать горизонтальная площадка. В момент окончания эв-тектоидного превращения (точка 5' на кривой охлаждения – рисунок) структура сплава будет состоять из вторичных кристаллов γ-твёрдого раствора и эвтектоида ПриложениЯ - student2.ru

При дальнейшем охлаждении ниже 715 °С вследствие понижения растворимости вольфрама в титане из α-твёрдого раствора будут выпадать третичные кристаллы γ-твёрдого раствора и состав его будет изме­няться по линии сольвус от точки 5' до точки 6' (см. рисунок), а вследствие понижения растворимости титана в вольфраме из γ-твёрдого рас­твора будут выпадать вторичные кристаллы α-твёрдого раствора.

Ниже 715 °С сплав моновариантен: ПриложениЯ - student2.ru и состоит из двух фаз (α- и γ-твердые растворы). Описанные процессы ( ПриложениЯ - student2.ru сопровождаются выделением тепла и идут в интервале темпе­ратур.

Так как после эвтектоидного превращения в сплаве нет структурно самостоятельных кристаллов α-твёрдого раствора, а есть лишь мелкие кристаллы α-твёрдого раствора, входящие в состав эвтектоида и при средних увеличениях невидимые в микроскоп, то выпадающие из них еще более мелкие третичные кристаллы γ-твёрдого раствора тем более не будут видны; они останутся внутри эвтектоида и сольются с эвтектоидными кристаллами γ-твёрдого раствора.

Таким образом, окончательная структура сплава будет состоять из вторичных кристаллов γ-твёрдого раствора, эвтектоида ПриложениЯ - student2.ru и вторичных кристаллов α-твёрдого раствора:

ПриложениЯ - student2.ru

3. Определение состава и количества фаз на 1 килограмм сплава.

При температуре 1200° сплав с 40 % вольфрама:

· состоит из двух фаз: (β-твёрдого раствора и γ-твёрдого раствора;

· β-твёрдый раствор содержит 34 % W и 66 % Ti;

· γ-твёрдый раствор содержит 95 % W и 5 % Ti;

· вес β-твёрдого раствора: ПриложениЯ - student2.ru ;

· вес γ-твёрдого раствора: ПриложениЯ - student2.ru .

Для выработки навыка разбора процессов, происходящих при охлаждении конкретного сплава, необходимо обязательно выполнение следующих действий: строить кривую охлаждения разбираемого сплава; против участков кривой охлаждения схематично изображать состояние фаз (структуру) сплава; письменно объяснять процесс, происходящий в сплаве при рассматриваемых температурных условиях.

П.3. Диаграмма «Железо – азот»

ПриложениЯ - student2.ru
П.4. Диаграмма «Медь – бериллий»

ПриложениЯ - student2.ru
П.5. Диаграмма «Медь – алюминий»

ПриложениЯ - student2.ru

СОДЕРЖАНИЕ

  Введение
1. Методические указания к самостоятельному изучению основных разделов дисциплины  
  1.1. Строение металлов
  1.2 Кристаллизация и структура металлов и сплавов
  1.3. Механические свойства материалов
  1.4. Диаграммы состояния сплавов
  1.5. Диаграмма «Железо-углерод (цементит)»
  1.6. Железоуглеродистые сплавы
  1.7. Теория и практика термической обработки углеродистых сталей
  1.8.Закалка и отпуск углеродистых сталей
  1.9. Легированные стали
  1.10. Упрочнение сплавов
  1.11. Конструкционные стали
  1.12. Коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы  
  1.13. Инструментальные стали
  1.14. Твердые сплавы, режущая керамика, сверхтвердые и абразивные материалы
  1.15 Титановые и медные сплавы
  1.16. Алюминиевые и магниевые сплавы
  1.17. Неметаллические материалы
2. Домашнее задание «Анализ двойных диаграмм»
  2.1. Методические указания по выполнению домашнего задания «Анализ двойных диаграмм»  
  2.2. Цели и задачи изучения диаграмм состояния
  2.3. Правило фаз
  2.4. Правило отрезков
  2.5. Общий обзор диаграмм состояния сплавов
  2.6. Описание диаграммы состояния сплава
  2.7. Построение кривой охлаждения заданного сплава и описание процесса кристаллизации
  2.8. Анализ состояния сплава при заданной температуре
  2.9. Варианты заданий для домашнего задания «Анализ двойных диаграмм»  
3. Домашнее задание «Теория и практика материаловедения»
  2.1. Методические указания по выполнению домашнего задания
  2.2. Варианты заданий для домашнего задания «Теоретические вопросы материаловедения»  
  2.3. Варианты заданий для домашнего задания «Выбор материала и способа его упрочнения с учетом производственного назначения детали»    
4. Методические указания к лабораторным работам
  4.1. Лабораторная работа №1 «Микроскопический анализ сталей»  
  4.2. Лабораторная работа №2 «Изучение процесса кристаллизации»  
  4.3. Лабораторная работа №3 «Построение диаграммы состояния «Свинец – олово» термическим методом»  
  4.4. Лабораторная работа №4 «Микроструктура железоуглеродистых сплавов»  
  4.5. Лабораторная работа №5 «Термическая обработка стали»
  4.6. Лабораторная работа №6 «Микроструктуры термически обработанных сталей»  
5. Библиографический список
6. Приложения
  П.1. Пример оформления титульного листа
  П.2. Пример выполнения домашнего задания ««Анализ двойных диаграмм»
  П.3. Диаграмма «Железо – азот»
  П.4. Диаграмма «Медь – бериллий»
  П.5. Диаграмма «Медь – алюминий»
  Содержание  

Наши рекомендации