ДІАГРАМА СТАНУ СПЛАВУ, КОМПОНЕНТИ ЯКОГО УТВОРЮЮТЬ СТІЙКУ ХІМІЧНУ СПОЛУКУ ПРИ КРИСТАЛІЗАЦІЇ

(IV ТИП)

Рис. 4. Діаграма стану сплавів, які утворюють стійку хімічну сполуку при кристалізації

Компоненти системи А і В необмежено взаємно розчиняються у рідкому стані, а у твердому не розчиняються й утворюють 3 фази: А, В, хімічну сполуку A_mB_n і їх суміші. Хімічна сполука A_mВ_n стійка, і тому вона може сама відігравати роль компонента у сплавній системі. У зв'язку з цим цю діаграму слід розглядати як дві діаграми 1–го типу: А – A_mВ_n і A_mВ_n – В. Відповідне структурно–фазове розташування відображене на діаграмі.

Експериментальна установка

Установка для одержання кривих охолодження зразків сплавної системи і побудуви діаграми стану на основі виявлених критичних точок складається з (рис. 5): електричної печі 1, що закривається вогнестійкою кришкою 2, приладу для установки і реєстрації заданої температури нагріву печі 3, вогнестійкого тигля 4 для розміщення зразка металу або сплаву, який підлягає дослідженню, термопари 5 для реєстрації температури розплавленого зразка за допомогою гальванометра 6 і з’єднувальних проводів 7. Для вимірювання часу застосовується секундомір.

Рис. 5. Установка для одержання кривих охолодження

Сплавних систем, що кристалізуються

Вимірювання температури здійснюється за допомогою термоелектричного комплексу (термопара і гальванометр). Гальванометр проградуйований в мілівольтах або в градусах.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Одержаний зразок металу або сплаву масою 100 г помістити у тигель і розплавити в електричній печі.

2. Для запобігання окислення на поверхню розплавленого зразка насипати шар деревинного вугілля і закрити тигель кришкою.

3. Через отвір у кришці помістити "гарячий" спай термопари у розплав, а "холодний" розмістити у термостаті.

4. Вимкнути піч і через кожні 15 с записувати показники гальванометра, проградуйованого у °С. Вимірювання проводити від температури розплаву до температури на 100–200 градусів нижчу за температуру кристалізації.

5. За одержаними даними побудувати криву охолодження у координатах "температура – час" і визначити критичні точки.

6. Визначивши критичні точки на кривих охолодження для кожного зразка сплавної системи, побудувати відповідну діаграму стану. Для цього: а) нанести сітку у координатах "температура – час" (температура відкладається по осі ординат, час – по осі абсцис);

б) на осі абсцис відмітити точки, які відповідають складу зразків і провести слабкі вертикальні лінії;

в) на ці лінії перенести критичні точки з відповідних кривих охолодження (температури кристалізації чистих металів відкладаються на осях ординат);

г) з'єднати плавними лініями точки початку і кінця кристалізації сплавів різного складу (точки ліквідус і солідус);

д) за виглядом одержаної діаграми встановити її тип і розписати структурно–фазові складові по всіх ділянках діаграми;

е) використовуючи правило відрізків, визначити співвідношення рідкої і твердої фаз при будь–якій температурі в двофазних областях діаграми (між лініями ліквідус і солідус).

7. Обміркувати, сформулювати і записати висновок за результатами виконаної роботи.

ЗВІТ ПРО РОБОТУ (дивись роботу № 1)

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Що називається сплавом?

2. Як поділяються сплави за кількістю компонентів?

3. Чим відрізняється кристалізація сплаву від кристалізації чистого металу?

4. Коли при кристалізації сплаву утворюються механічні суміші, тверді розчини і хімічні сполуки?

5. Як поділяються тверді розчини за розчинністю і будовою?

6. Чим відрізняються механічні суміші від твердих розчинів і тверді розчини від хімічних сполук?

7. Що показує крива охолодження і як її побудувати?

8. Що характеризують критичні точки на кривій охолодження?

9. Як називаються на діаграмі стану лінії початку і кінця кристалізації?

10. Що називається евтектикою? Чим вона характеризується?

11. Які сплави є доевтектичними і які заевтектичними?

12. Розкрийте практичне значення діаграми стану сплаву. Які ви знаєте типи діаграм стану сплавів?

13. Як визначити співвідношення компонентів у сплаві в двофазній області діаграми?

14. Пояснити принцип роботи установки для термічного аналізу.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5

ТЕМА: ВИВЧЕННЯ ДІАГРАМИ СТАНУ ЗАЛІЗО – ЦЕМЕНТИТ

(F–F₃C)

МЕТА РОБОТИ: вивчити діаграму стану залізо – цементит, осмислити її практичне значення.

ЗМІСТ РОБОТИ

1. Дати аналіз структурних перетворень, які виникають в залізо–вуглецевих сплавах при зміні температури, пов’язуючи їх з діаграмою стану “залізо–цементит”.

2. Засвоїти поняття та назву фаз, які утворюються в системі залізо–вуглець, осмислити їх фізико–хімічну сутність.

3. Застосовуючи правило відрізків, визначити вміст та вагову кількість в (%) фаз (структурних елементів) при конкретних температурах, вказаних у варіанті завдання.

ЛІТЕРАТУРА

1. Б.Н. Арзамасов и др. Материаловедение – М.: Машиностроение, 1984. – 383 с.

2. Ю.М.Лахтин, В.П.Леонтьева. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1990.–528 с.; 1980. – 403 с.

3. Василь Попович. Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство. Книга 1 (Частина 2). Львів, 2000. – 264 с.

4. Н.Ф.Козаков и др. Технология металлов и других конструкционных материалов. – М.: Металургия, 1975.–488 с.

5. М.А.Сологуб та інші. Технологія конструкційних матеріалів. – К.: Вища школа. 2002. – 575 с.

6. Г.О.Прейс та ін. Технологія металів та інших конструкційних матеріалів. – К.: Вища школа, 1973.–512 с.