Последовательность выполнения работы

 

Работа выполняется за два занятия.

Первое занятие (2 часа):

1. Получить тигли со сплавами заданных составов.

2. Каждый тигель поочередно помещать в предварительно нагре­тую электропечь примерно на 3...6 мин для расплавления и пере­грева сплава.

3. После расплавления сплава извлечь тигель из печи, поста­вить на основание штатива и ввести горячий спай термопары в защитный колпачок. Проверить по прибору, показывающему температу­ру, нагрет ли исследуемый сплав (металл) до необходимой температуры:

свинец до 380...430 °С;

сурьма до 680...700 °С;

сплавы:

с 7 %Sbдо 400...420 ^oС;

c 13 % Sbдо 280...320 °С;

с 20 % Sb до 400...420 °С;

с 40 % Sb до 500...520 °С.

Если сплав (металл) недостаточно нагрет, поставить тигель повторно в электропечь и догреть расплав.

4. С момента начала охлаждения сплава через равные проме­жутки времени (в работе через 30 с) фиксировать температуру и записывать в табл.1.

Наблюдение прекращать через 1,5...2 мин после окончания затвердевания (примерно через 3...5 отсчетов).

Аналогичные действия проделать и с другими сплавами.

5. Для сплавов каждого химического состава построить в отчете кривые охлаждения в координатах: температура (ось ординат) - время (ось абсцисс).

6. С помощью кривых охлаждения определить температуры начала и конца затвердевания и занести их в табл.2.

 

Черновые записи при выполнении работы

Таблица 1

 

Состав сплава
№ записи	Время замера, с	Температура, 0С	Примечание

 

Таблица 2

№ тиглей	Химический состав сплава, %	Температура затвердевания, оС	Микроструктура
свинец	сурьма	начальная	конечная
	-	-

 

7. По данным, представленным в табл.2, построить в отчете диаграмму сплавов из свинца и сурьмы в координатах: температура (ось ординат) - химический состав (ось абсцисс) и одной жирной линией соединить температуры начала, другой - температуры конца затвердевания).

 

Второе занятие (2 часа):

1. Получить комплект микрошлифов исследованных сплавов и металлов.

2. С помощью металлографического микроскопа рассмотреть, изучить и зарисовать микроструктуры в отчете.

3. Выполнить индивидуальное задание по указанию преподава­теля. Задания приведены в методических указаниях [6].

 

 

Содержание отчета

При составлении отчета необходимо:

- сформулировать цель и задачи работы;

- изложить краткие сведения о диаграммах состояния из теории сплавов;

- привести сведения о материалах и оборудовании, исполь­зованных при выполнении работы;

- описать методику выполнения работы, зарисовать схему установки для проведения экспериментов методом термического

анализа;

- по результатам наблюдений построить кривые охлаждения (в масштабе);

- проанализировать кривые охлаждения и определить темпера­туры начала и конца затвердевания, кратко описать особенности процессов затвердевания (первичной кристаллизации) металлов и сплавов исследованных составов;

- представить результаты экспериментов в табл.2 при­веденной формы;

- построить в масштабе диаграмму состояния;

- провести фазовый и структурный анализ диаграммы;

- описать происходящие при охлаждении сплавов превращения;

- привести рисунки микроструктур (максимально близко воспро­изводящие, реальные), проанализировать их и описать изменение микроструктур при изменении химического состава сплава;

- отчет закончить выводами.

Дать определения терминам: компонент, фаза, структурная составляющая, микроструктура сплава.

 

ВЫПОЛНЕНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

 

Задания выдаются преподавателем (условия задания приведены в [4].Условия и решения заданий привести в отчете по лабо­раторной работе.

Под рисунком указать наименование сплава (доэвтектический, эвтектический, заэвтектический), фазы и структурные составляющие.

 

 

ЗАЩИТА ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Защита работы (в том числе и решений индивидуальных за­даний) производится в форме собеседования с преподавателем.

Перед защитой работы студентам необходимо проработать теоретические положения по теме работы и быть готовыми к ответу на вопросы, приведенные ниже.

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ К ВЫПОЛНЕНИЮ И ЗАЩИТЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Что понимают под сплавом, компонентом, фазой, структурной составляющей, микро- и макроструктурой? Какими буквами обозначают чистые компоненты; компоненты, претерпевающие полиморфные превращения; твердые растворы?

2. Чем является диаграмма состояния? В каких координатах она строится? Что она показывает? Какие линии диаграмм называют ликвидусом, солидусом и что они показывают?

3. От чего зависит тип (вид) диаграммы состояния?

4. Почему с момента начала затвердевания (перегиб на кривой) скорость охлаждения сплава замедляется (ход кривой становится более пологим)?

5. Почему в сплавах некоторых систем на кривых охлаждения (нагревания) наблюдаются температурные остановки (горизонтальные площадки)? От чего зависит продолжительность температурной оста­новки?

6. Какой вид имеют кривые охлаждения (нагревания) при за­твердевании чистых компонентов, компонентов с полиморфными прев­ращениями; сплавов из компонентов, образующих и жидкий, и твердый растворы; сплавов с наличием эвтектических и эвтектоидных превра­щений?

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ РАБОТЫ

 

1. Научитесь строить схемы кривых охлаждения (нагревания) для сплавов разных составов (с обозначением структурных состав­ляющих) по диаграммам состояния. В каких координатах кривые строятся?

2. Рассмотрите наиболее типичные диаграммы состояния. Проведите анализ и объясните (исходя из вида диаграммы) характер взаимодействия в твердом состоянии. Напишите превращения, проте­кающие в них при непрерывном охлаждении и постоянных температу­рах.

3. Укажите на соответствующих диаграммах линии, показывающие (кроме температуры) растворимость компонентов в твердых растворах с изменением температуры.

4. Что понимают под эвтектоидой и эвтектикой и в чем их различие?

5. Возьмите несколько любых произвольных точек на диаграмме и проведите их фазовый анализ, указав количество фаз и их наименование.

6. Разберитесь и попрактикуйтесь в определении концентра­ций компонентов (химического состава) в фазах и их относительных количеств (см. правило концентрации и правило "отрезков")?

7. Попрактикуйтесь в изображении схем структур твердого раствора, гетерогенных микроструктур любого химического состава.

8. Уясните, из каких фаз состоят микроструктуры сплавов раз­ного химического состава типичных диаграмм состояния.

9. Обратите внимание, как меняется вид (тип) диаграмм, если компоненты образуют устойчивые химические соединения, если один или оба компонента претерпевают полиморфные превращения. Какие модификации называют низко- и высокотемпературными? Как различные модификации компонентов обозначают?

10. В чем сущность полиморфного превращения?

11. Какую кристаллизацию называют первичной, а какую - вторичной?

12. Рассмотрите взаимосвязь характера микроструктуры с типом (видом) диаграмм состояния.

13. Приведите примеры зависимости физико-механических свойств сплава от типа диаграммы состояния.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

Основная

1. Солнцев, Ю.П. Материаловедение: учеб. для вузов/ Ю.П.Солнцев, Е.И.Пряхин: под ред Ю.П.Солнцева. – 4-е изд. перераб. и доп. – СП.б.: Химиздат, 2007. – 784 с.

2. Арзамасов, Б.М. Материаловедение: учеб. для вузов / Б.Н. Арзамасов, В.Н. Макарова, Г.Г. Мухин [и др.]: под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – 5-е изд., стер. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 648 с.

3. Давыдов, С.В. Диаграммы состояний двойных сплавов: Материаловедение:Методические указания для самостоятельной подготовки к лабораторным занятиям студентов всех специальностей и форм обучения / С.В.Давыдов, В.П.Мельников. ― Брянск: БГТУ, 2004. ― 30 с.

4. Мельников, В.П. Материаловедение. Теория сплавов: индивид. задания / В.П.Мельников –Брянск: БИТМ, 2000. – 12 с.

 

Дополнительная

5. Лахтин, Ю.М. Материаловедение / Ю.М.Лахтин. – М.: Машиностроение,1990. - 528 с.

6. Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. – М.: Металлургия, 1986.- 544 с.

7. Лахтин, Ю.Н. Металловедение и термическая обработка металлов / Ю.Н. Лахтин. – М.: Металлургия, 1984.- 321с.

 

 

Материаловедение. материаловедение и технология конструкционных материалов. Построение диаграммы состояния сплавов из свинца и сурьмы методом терми­ческого анализа. Изучение микроструктур сплавов. Методические указания к выполнению лабораторной работы № 3 для студентов всех специальностей и форм обучения. Изд. 2-е, стеоретипн. - Брянск: БГТУ, 2008- 13 с.

 

 

Мельников Валентин Павлович

 

Научный редактор С.В. Давыдов,

Редактор издательства Л.И.Афонина

Корректор М.Е. Амвросимова.

Иллюстрации В.П.Мельников

 

 

Темплан 2008 г., п.178

Подписано в печать Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Офсетная печать. Усл. печ. л. 0,75. Уч.-изд.л. 0,75. Тираж 50 экз. Заказ Бесплатно.

Брянский государственный технический университет.

241035, Брянск, бульвар 50-летия Октября, 7, БГТУ. 58-82-49.

Лаборатория оперативной полиграфии БГТУ, ул. Харьковская, 9