Результаты эксперимента

В таблице 2.1 приведены составы шести сплавов системы «олово – свинец», составленных из чистых олова и свинца. Полученные смеси расплавлялись в тиглях, затем охлаждались с фиксацией температуры каждые 30 с.

Таблица 2.1 – Температуры начала кристаллизации расплава

Номер пробы Состав сплава, % Температура начала кристаллизации сплава, 0С Температура затвердевания эвтектики
Sn Pb
   
   
   
   
   
   

Экспериментальные данные изменения температуры приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2 – Изменение температуры при охлаждении сплавов системы «олово – свинец»

Время от начала охлаждения сплава, мин Температура сплава, 0С
Номер пробы
1 2 3 4 5 6 7
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0

Обработка результатов

1. По данным, приведенным в таблице 2.2, построить шесть кривых охлаждения, откладывая по оси абсцисс время, а по оси ординат – температуру.

2. По кривым охлаждения найти температуру начала кристаллизации сплава и температуру затвердевания эвтектики (критические точки). Полученные данные для каждой пробы занести в таблицу 2.1.

3. По данным таблицы 2.1 построить диаграмму состояния системы Sn – Pb в координатах: состав – по оси абсцисс, температура – по оси ординат.

Содержание отчета

Отчет должен содержать: название и цель работы; теоретические сведения, отражающие суть термического анализа; экспериментальные данные в виде таблиц; кривые охлаждения изучаемых сплавов системы Sn – Pb; построенную диаграмму состояния сплавов; выводы о характере хода кривых охлаждения при отсутствии и прохождении кристаллизации в сплавах, о знаке теплового эффекта процесса кристаллизации.




Лабораторная работа 3

МИКРОСТРУКТУРА УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

В РАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ

Цель работы

Изучить микроструктуру углеродистых сталей в условиях равновесия в соответствии с диаграммой состояния системы «железо – карбид железа».

Теоретические сведения

Углеродистыми сталями называют сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14 % С. Структура их в равновесном состоянии определяется содержанием углерода, как это показывает диаграмма состояния сплавов «железо – карбид железа» (рис. 3.1).

Структурные составляющие системы следующие.

Однофазные структуры

Феррит – твердый раствор внедрения углерода в α-железе. Наибольшая растворимость углерода в феррите – 0,025 %. Кристаллическая решетка – объемно-центрированный куб. Феррит – самая мягкая и пластичная составляющая в системе. Твердость феррита НВ 100. Феррит имеет зернистое (полиэдрическое) строение. После травления в 4 %-м спиртовом растворе азотной кислоты зерна феррита окрашены в желтый цвет.

Аустенит – твердый раствор внедрения углерода в γ-железе. Наибольшая растворимость углерода в аустените – 2,14 %. Кристаллическая решетка – гранецентрированный куб.

Цементит (карбид железа) – химическое соединение железа с углеродом, содержащее 6,67 % С. Цементит является самой твердой фазой в рассматриваемой системе, и его твердость достигает НВ 1 000, но при этом обладает высокой хрупкостью. Кристаллическая решетка цементита – октаэдрическая. Под микроскопом он имеет ярко-белый цвет после травления в 4 %-м спиртовом растворе азотной кислоты.

Результаты эксперимента - student2.ru

Рисунок 3.1 – Диаграмма состояния Fe – Fe3C

Двухфазные структуры

Перлит – эвтектоидная механическая смесь феррита и цементита, содержит 0,80 % С. Его твердость НВ 180...200. Перлит, как двухфазная структура, при воздействии реактива (4 %-й спиртовой раствор азотной кислоты) на микрошлиф травится интенсивнее, чем феррит. При относительно небольших увеличениях (менее 300 раз) зерна перлита имеют коричневый цвет неодинаковой интенсивности (от зерна к зерну). При увеличениях более 300...400 раз различается отчетливое пластинчатое строение перлита в виде чередующихся светлых и темных (коричневых) пластин.

В доэвтектоидной стали перлит в большинстве случаев имеет пластинчатое строение, темные пластинки, видимые в перлите, представляют собой тени, отбрасываемые на участки феррита выступающими после травления пластинками цементита. В заэвтектоидной стали перлит чаще всего имеет зернистое строение. Структура эвтектоидной стали (0,80 % С) состоит из перлита. В зависимости от условий охлаждения перлит может быть пластинчатым или зернистым.

В заэвтектоидной стали наряду с перлитом присутствует вторичный цементит, выделяющийся из аустенита при охлаждении вследствие уменьшения растворимости углерода в железе. При правильном выполнении предшествующей обработки (ковки, отжига) вторичный цементит присутствует в виде мелких зерен, равномерно распределенных в основной массе перлита. Дефектом заэвтектоидной стали является выделение вторичного цементита в виде сетки по границе зерен.

Наши рекомендации