Порядок и методика проведения работы
1. Для проведения практической работы студенческая группа делится на три бригады по 8-10 человек. Первая бригада строит диаграмму состояния сплава свинец – сурьма, вторая бригада – сплава медь – никель, третья бригада сплава свинец – олово.
2. Каждый студент бригады получает от преподавателя индивидуальное задание для построения кривой охлаждения одного сплава (Приложение 1). Данные для построения кривой охлаждения сплава, представленные в приложении 2, занести в таблицу 2.
3. По данным табл. 2 на миллиметровой бумаге в координатах температура – время построить кривую охлаждения сплава. По перегибам и горизонтальным площадкам на кривой охлаждения определить критические температуры сплава.
4. Критические температуры сплавов, определенные всеми студентами бригады, занести в табл. 3.
5. По данным табл. 3 на миллиметровой бумаге построить диаграмму состояния сплава свинец-сурьма. Охарактеризовать основные линии и точки, указать фазовый состав сплава в различных областях диаграммы. При построении диаграммы принять следующие масштабы: масштаб концентрации: 1мм – 1%; масштаб температуры: 1мм – 50С.
Таблица 2
Результаты термического анализа
| Сплав № ___ | Состав сплава : компонент А ( ) ___ , % компонент В ( ) ___ , % |
| Время, с | Температура, °С |
Таблица 3
Экспериментальные критические температуры
| № спла-ва | Состав сплава, % | Точка "ликвидус", °С | Точка "солидус", °С | Температура вторичной кристаллизации, °С | |
| компо-нент А | компо-нент В | ||||
| … | … | … | |||
6. Охарактеризовать процессы, протекающие на участках кривой охлаждения заданного сплава (см. рис.3, 4 и 5). Рассчитать количество степеней свободы (С) для каждого участка кривой охлаждения сплава. Результаты занести в табл. 4.
7. Для заданного сплава по диаграмме равновесия определить состав и количество фаз на линии ликвидус, на линии солидус, а также при произвольной температуре интервала первичной кристаллизации. Результаты занести в табл. 5.
Содержание отчета по работе
Отчет по работе должен содержать следующие разделы.
1. Цель работы.
2. Теоретические положения.
Раздел должен содержать основные определения (диаграмма состояния, фаза, компоненты сплава, число степеней свободы, правило фаз, термический анализ, линии ликвидус и солидус, эвтектика, доэвтектические и заэвтектические сплавы, правило отрезков, вторичная кристаллизация, дендридная ликвация) и схему лабораторной установки (рис. 1).
Таблица 4
Количество степеней свободы сплава
| Участок кривой охлаждения | Процесс | К | Ф | С=К-Ф+1 |
| 0-1 1-2 … 3-4 |
Таблица 5
Состав и количество фаз сплава
| Период первичной кристалли-зации | t, °С | Состав фаз, % | Количество фаз, % | |||||
| Жидкая фаза | Твердая фаза | Жидкая фаза | Твердая фаза | |||||
| Компо-нент А | Компо-нент В | Компо-нент А | Компо-нент В | |||||
| Начало (точка ликвидус) | ||||||||
| Середина | ||||||||
| Конец (точка солидус) | ||||||||
3. Расчетная часть.
Раздел должен содержать:
- таблицы экспериментальных данных (табл. 2 и 3);
- кривую охлаждения заданного сплава с анализом изменения фазового состояния (см. рис.5 и 6);
- диаграмму состояния заданного сплава;
- результаты расчета количества степеней свободы по участкам кривой охлаждения (табл. 4), состава и количества фаз сплава (табл. 5).
4. Выводы.
Контрольные вопросы
1. Что такое диаграмма состояния сплава, фаза, компоненты сплава?
2. Как формулируется правило фаз или закон Гиббса?
3. Как проводится термический анализ металлов и сплавов?
4. Что такое кривая охлаждения сплава?
5. Дайте определение основным точкам и линиям диаграммы состояния сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов, укажите фазовый состав областей.
6. Что такое эвтектика?
7. Дайте определение основным точкам и линиям диаграммы состояния сплавов, с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии, укажите фазовый состав областей.
8. Дайте определение основным точкам и линиям диаграммы состояния сплавов, с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии, укажите фазовый состав областей.
9.Что такое первичная и вторичная кристаллизация?
10. Как определяется состав сплава в двухфазной области диаграммы состояния?
11. Как определяется количество фаз в двухфазной области диаграммы состояния?
Литература
1. Гуляев А. П. Материаловедение. Учебник для Вузов. М.: Металлургия, 1986, стр. 100-112.
2. Технология металлов и материаловедение / Под редакцией Усовой Л. Ф. М.: Металлургия, 1987, стр. 110-117.
3. Материаловедение / Под редакцией Арзамасова Б. Н. М.: Машиностроение, 1986, стр. 46-54.
4. Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1980, стр. 48-75.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Варианты индивидуальных заданий
| № сплава | Состав сплава, % | № сплава | Состав сплава, % | № сплава | Состав сплава, % | |||
| Свинец | Сурьма | Медь | Никель | Свинец | Олово | |||
| 2,5 | 92,5 | |||||||
ПРИЛОЖЕНИЕ 2