Читайте также:
|
|
Кафедра общетехнических дисциплин
Изучение фазовых и структурных превращений в двухкомпонентных металлических сплавах
Методические указания к лабораторной работе
по курсу "Материаловедение"
Волгоград 2007
Цель работы
Изучение теоретических основ процесса кристаллизации и структурных превращений протекающих в твердом состоянии в двухкомпонентных металлических сплавах при нагревании и охлаждении.
Основные понятия и определения
Металлические сплавы являются наиболее применяемыми в деятельности человека конструкционными материалами. Сплавы это сложная система, представляющая собой вещество, полученное сплавлением химических элементов, называемых в данной системе, компонентами. В общем виде компоненты обозначают прописными буквами латинского алфавита – А; В; С; D и т. д. В конкретных случаях – символами обозначающими химический элемент.
В сплавах, в результате физико-химического взаимодействия компонентов могут образовываться жидкие и твердые растворы, химические соединения называемые фазами. Образующиеся фазы в твердом агрегатном состоянии как и компоненты имеют кристаллическое строение. В процессе образования и роста кристаллов они приобретают неправильную форму и называются кристаллитами или зернами.
Жидкий раствор обозначают прописной латинской буквой L (от лат. Liguidus – жидкий, текучий).
Твердыми растворами называют фазы, в которых один из компонентов сплава сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы другого (или других) компонентов располагаются в решетке первого компонента. Различают твердые растворы внедрения и замещения В случае образования твердого раствора внедрения атомы растворенного компонента располагаются в междуузельях кристаллической решетки растворителя там, где имеется больше свободного места. При образовании твердого раствора замещения, атомы растворенного компонента замещают часть атомов растворителя в его кристаллической решетке.
Микроструктура твердого раствора в условиях равновесия представляют однородные кристаллические зерна. Все металлы могут в большей или меньшей степени взаимно растворяться друг в друге в твердом агрегатном состоянии. В тех случаях, когда компоненты могут замещать друг друга в кристаллической решетке в любых количественных соотношениях, образуется непрерывный ряд твердых растворов.
Твердые растворы обозначают строчными буквами греческого алфавита a, b, ¡, d и т.д.
Химические соединения.
Химические соединения в металлических сплавах многообразны но имеют характерные особенности:
1. Кристаллическая решетка отличается от решеток компонентов образующих соединение, атомы при этом располагаются упорядочно.
2. В химическом соединении сохраняется простое кратное соотношение компонентов. Это позволяет их состав выразить простой формулой АnВm, где А и В – соответствующие химические элементы; n и m – простые числа.
3. Свойства химического соединения редко отличаются от свойств образующих его компонентов.
4. Температура плавления имеет строго определенное значение.
5. Образование химического соединения сопровождается тепловым эффектом.
В отличии от твердых растворов химические соединения обычно образуются между компонентами, имеющими большое различие в электронном строении атомов и кристаллической решетки. Соединения одних металлов с другими называются интерметаллидами.
Диаграммы фазового равновесия двойных сплавов
Диаграммы фазового равновесия (или диаграммы состояния) в удобной графической форме показывают фазовый состав сплава в зависимости от его температуры и концентрации. Диаграммы фазового равновесия строят для условий равновесия, которое может быть достигнуто только при очень малых скоростях охлаждения или медленного нагрева.
Диаграмма строится в координатах температура (ось ординат) – концентрация (ось абцисс). При этом на оси абцисс откладывается горизонтальный отрезок АВ. Конечные точки А и В соответствуют чистым компонентам, т.е. 100% каждого из компонентов. Любая точка на этом отрезке указывает состав двойного сплава в весовых процентах. Процентное содержание компонента В увеличивается от точки А (0% компонента В) до точки В (100% компонента В и 0% компонента А). Температуру откладывают на оси ординат. На ординате соответствующей чистому компоненту А, отмечают температуру плавления компонента А на другой ординате – температуру плавления компонента В. Если компоненты имеют полиморфные модификации, то температуры полиморфных превращений также отмечают.
Любая точка, расположенная между ординатами, определяет состав и температуру сплава. Каждая вертикаль проведенная через какую-либо точку на диаграмме соответствует изменению температуры сплава определенного состава.
Вид диаграммы фазового равновесия зависит от того, как взаимодействуют оба компонента друг с другом в твердом и жидком состоянии. Диаграммы строят по экспериментальным данным с использованием термического анализа и получаемых при этом кривых охлаждения.
Критические температуры, выявленные на кривых охлаждения (перегибы, горизонтальные линии – вызванные тепловыми эффектами) для сплава определенного состава наносят на поле диаграммы и для аналогичных превращений соединяют линиями. Эти линии разграничивают области аналогичных фазовых состояний.
Дата добавления: 2015-07-15; просмотров: 172 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Порядок проведения лабораторной работы | | | Диаграмма фазового равновесия сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твердом состоянии. |