Материаловедение. Барышев Г.А - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 4. Дендритная структура стального проката
В процессе обработки давлением структурные составляющие, а также неметаллические включения дробятся,
вытягиваются вдоль направления деформации, образуя продольную волокнистость. Механические свойства металла
оказываются различными в зависимости от направления волокна. Для деталей, работающих при повышенных удельных
нагрузках (коленчатые валы, клапаны, зубчатые колёса и т.д.), необходимо, чтобы волокна располагались параллельно
контуру детали (рис. 5 – 7). Это достигается правильным выбором способов обработки давлением.
Лаборат орная работа 5
ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Цель работы
: изучить метод термического анализа и его применение для построения и анализа диаграмм состояния
двухкомпонентных сплавов.
Приборы и принадлежности
: печь муфельная, потенциометр КСП4, тигли со сплавами, термопары.
Краткая теория
Переход металла из жидкого в твёрдое состояние (кристаллизация) протекает в условиях, когда система переходит к
термодинамически более устойчивому состоянию с меньшей свободной энергией.
Метод термического анализа основан на том, что фазовые превращения (например, появление зародышей твёрдой
фазы, распад твёрдых растворов и т.д.) сопровождаются тепловыми эффектами.
Вследствие выделения или поглощения тепла в процессе фазовых переходов нарушается плавность изменения
температуры при нагреве или охлаждении и на кривых, построенных в координатах «температура-время», наблюдаются
перегибы или горизонтальные участки.
Температуры, соответствующие фазовым превращениям, называются
критическими точками
. Перегибы на кривой
охлаждения наблюдаются в том случае, когда превращение происходит в интервале температур, и тогда фиксируются
температуры начала и конца превращения.
Горизонтальные участки на кривой показывают, что превращение происходит при постоянной температуре
(кристаллизация и полиморфное превращение чистых металлов, эвтектическое и другие превращения).
По найденным значениям критических точек на кривых охлаждения (нагрева) для сплавов различных концентраций
изучаемой системы строится диаграмма состояния (диаграмма фазового равновесия).
Рассмотрим кривые охлаждения и построение двойной диаграммы состояния
A
–
B
для случая ограниченной
растворимости компонентов друг в друге в твёрдом состоянии (рис. 1, 2).
1.
Кристаллизация компонентов
Кристаллизация чистых компонентов происходит при постоянной температуре, поэтому на кривых охлаждения
компонентов
А
и
В
имеется только одна температурная остановка, соответствующая температуре кристаллизации (рис. 1,
а
)
– одна критическая точка.
Выше точки Н материал находится в расплавленном состоянии. Отрезок Н–К на кривой охлаждения соответствует
времени кристаллизации. Наличие горизонтального участка Н–К объясняется тем, что внешний отвод тепла при охлаждении
компенсируется выделением скрытой теплоты кристаллизации. Ниже точки К происходит охлаждение затвердевшего
компонента.
2.
Кристаллизация сплавов
На диаграммах с эвтектикой различают эвтектический сплав (
1
на рис. 2), доэвтектические (типа сплава
2
),
заэвтектические (как сплав
3
) и те, в которых эвтектическое превращение не происходит (сплавы
4
и
5
на рис. 2).
Эвтектический сплав
охлаждается аналогично чистым металлам, т.е. на кривой охлаждения имеется только одна
температурная остановка Н-К (рис. 1,
б
). При этом происходит одновременная кристаллизация двух фаз: α и β (α – твёрдый
раствор
В
в
А
, β – твёрдый раствор на основе
В
).
Доэвтектические сплавы
кристаллизуются в интервале температур (рис. 1,
в
). В точке Н начинается выделение α-фазы.
Выделяющаяся при этом теплота кристаллизации приводит к замедлению скорости охлаждения. Выделение и рост α-фазы

Страницы