В твердом состоянии - раздел Образование, Материаловедение
...
В этой системе в жидком состоянии компоненты А и В растворяются друг в друге, а в твердом не растворяются. По вертикальной оси на диаграммах всегда откладывается температура, а по горизонтальной ‑ состав сплава в процентах. На приведенной диаграмме (рис. 1) в точке x1 содержится 100 % компонента А, вправо от этой точки увеличивается количество компонента В в сплавах, и в точке x3 содержится 100% В. Точка а соответствует температуре плавления компонента А, а точка c ‑ компонента В.
Рис. 1
Если рассматривать диаграмму при понижении температуры (сверху вниз), то пересечение каждой линии соответствует изменению фазового состояния, строения сплавов данной системы. На рис. 1 линия abc является геометрическим местом температур начала кристаллизации сплавов и называется линией ликвидус. Выше этой линии все сплавы системы А‑В находятся в жидком состоянии.
Линия dbk является геометрическим местом температур конца кристаллизации и называется линией солидус. Ниже нее все сплавы находятся в твердом состоянии. Следовательно, между линиями ликвидус и солидус сплав находится в двухфазном состоянии (и жидком, и твердом), т. е. в областях abda и bckb идут процессы кристаллизации (при охлаждении) и плавления (при нагревании).
При охлаждении из жидкого состояния на линиях ab и bc начинается процесс кристаллизации. Поскольку компоненты этой системы не растворяются друг в друге и химически не взаимодействуют, то при кристаллизации образуются кристаллы чистых компонентов. Причем, в области abda более благоприятные условия для образования в жидкости зародышей компонента А и роста из них кристаллов, а в области bckb ‑ компонента В. Поэтому на линии ab начинается кристаллизация компонента А, а на линии bc – компонента В. При последующем понижении температуры эти процессы продолжаются до линии солидус dbk.
Точка b на диаграмме называется эвтектической, она принадлежит одновременно линии ab и линии bc. При кристаллизации сплава эвтектического состава (x2) в точке b одновременно формируются кристаллы компонентов А и В, в результате чего образуется мелкая механическая смесь кристаллов А и В, которая называется эвтектикой. Эвтектика сохраняется в этом сплаве и при последующем охлаждении в твердом состоянии.
При кристаллизации компонентов А и В в областях abda и bckb состав оставшейся жидкости непрерывно меняется. В первом случае она обедняется компонентом А, во втором ‑ В. Когда охлаждение доходит до линии dbk, состав оставшейся жидкости становится равным эвтектическому (x2). Поэтому на линии dbk, так же как и в точке b, кристаллизуется эвтектика.
В твердом состоянии (ниже линии dbk) структура доэвтектических сплавов (в интервале концентраций x1‑x2) будет состоять из кристаллов компонента А и эвтектики, структура эвтектического сплава (состава x2) ‑ из одной эвтектики, структура заэвтектических сплавов (в интервале концентраций x2‑x3) ‑ из кристаллов компонента В и эвтектики. Дальнейшее охлаждение в твердом состоянии не приводит к каким-либо изменениям в структуре, так как никаких линий в нижней части диаграммы нет.
Оценим возможность термической обработки сплавов системы c полной нерастворимостью компонентов в твердом состоянии.
Термической обработкой называют изменение структуры и свойств сплавов путем нагрева их до определенной температуры, выдержки и охлаждения с необходимой скоростью. Если посмотреть на диаграмму на рис. 1, то видно, что нагрев и охлаждение сплавов данной системы в твердом состоянии не приводят к изменению структуры, а, следовательно ‑ и свойств. Это значит, что упрочняющая термическая обработка сплавов подобных систем невозможна.
2. Диаграмма с полной растворимостью компонентов в твердом состоянии
Рис. 2
В данном случае компоненты C и D растворяются друг в друге в твердом состоянии во всем интервале концентраций (от 0 до 100 %) (рис. 2). С учетом этого следует рассматривать диаграмму системы сплавов C–D. На рис. 2 точки a и b ‑ температуры плавления (кристаллизации) компонентов C и D соответственно. Верхняя линия является линией ликвидус, следовательно, выше нее все сплавы данной системы находятся в жидком состоянии. Нижняя линия – линия солидус, ниже которой все сплавы находятся в твердом состоянии. Кристаллизация при охлаждении жидкости начинается на линии ликвидус, при этом образуются кристаллы твердого раствора C в D (или D в С), заканчивается этот процесс на линии солидус. Ниже солидуса, т. е. в твердом состоянии, структура сплавов – это кристаллы твердого раствора замещения. При дальнейшем охлаждении до комнатной температуры изменений в структуре не происходит. Поскольку нагрев и охлаждение сплавов данной системы в твердом состоянии не приводят к изменению структуры, упрочняющая термическая обработка сплавов подобных систем невозможна.
Если в процессе кристаллизации произошла внутрикристаллическая ликвация, то устранить или уменьшить неоднородность по составу в сплаве можно термической обработкой – диффузионным отжигом (или гомогенизацией). Для этого необходимо нагреть сплав до высоких температур с целью ускорения диффузионных процессов, выдержать при этих температурах достаточно длительное время (часы или десятки часов) и затем медленно охладить. Режим диффузионного отжига показан на рис. 3 (заштрихованный интервал температур).
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
В твердом состоянии
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
ББК 34.62
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию
методическим семинаром кафедры «Материаловедение и технология металлов» «2» февраля 2012 г.
МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Цель работы:
1. Ознакомиться с приборами и методами исследования металлов.
2. Изучить методы исследования строения металлов.
3. Изучить работу металлогра
I. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ
Основной целью любого метода исследования является получение достоверной информации о строении и свойствах изучаемого материала. Чем больше и разнообразнее информация, тем точнее можно предвидеть п
II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛОВ
Основными механическими свойствами металлов являются прочность, упругость, пластичность, твердость и вязкость. Механические свойства металлов определяют испытанием специальных образцов на соответст
III. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для изучения структуры металлов и сплавов используются различные физические методы, позволяющие на основании регистрации известных физических величин анализировать структуру и состояние вещества, а
IV. МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Металлографический анализ проводится с целью изучения влияния химического состава и различных видов обработки на структуру металла.
Различают макро- и микроструктуру. Соответственно, метал
ИССЛЕДОВАНИЕ МАКРОСТРУКТУРЫ (МАКРОАНАЛИЗ)
Макроанализ дает представление об общем строении металла и позволяет оценить его качество после различных видов обработки: литья, обработки давлением, сварки, термической и хим
МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ (МИКРОАНАЛИЗ)
Микроскопический анализ заключается в исследовании структуры специально подготовленных образцов (микрошлифов) при увеличениях от 30-50 до 1500-1800 крат.
Микроанализ п
Железоуглеродистые сплавы (сталь, чугун).
1. 1-5% раствор HNO3 в этиловом спирте. Реактив выявляет структуру закаленной, отпущенной и отожженной стали. Травление от нескольких секунд до минут.
2. Насыщенный водный раств
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретический материал по теме занятия.
2. Ознакомиться с приборами и методами определения твердости по Бринеллю, по Роквеллу, по Виккерсу и микротвердости.
Основные положения
При проектировании и производстве машин, механизмов, инструментов те или иные детали должны обладать определенными механическими свойствами. Механические свойства металлов характери
Порядок выполнения работы
1. Ознакомится с основными сведениями по теме работы.
2. С помощью биологического микроскопа проследить ход кристаллизации различных солей из пересыщенных водных растворов. Зарисовать нача
Пластическая деформация металлов
Важнейшим и наиболее характерным свойством металлов является пластичность ‑ способность претерпевать деформацию (изменять форму и размеры) без разрушения. В сочетании
Наклеп и рекристаллизация металлов
Наиболее впечатляющим свойством металлов при пластической деформации является деформационное упрочнение, или способность металлов становиться прочнее при деформации. Из дислокационной теории следуе
По изменению твердости при нагреве
Определение температуры рекристаллизации необходимо для назначения режимов рекристаллизационного отжига– термической обработки для снятия наклепа. Температур
ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СПЛАВОВ
Цель работы:
1. Изучить основные разновидности диаграмм состояния двойных сплавов.
2. Научиться определять по диаграмме состояния возможность проведения термическ
Основные положения
Для практической работы с двойными сплавами необходимо знать их структуру, возможность ее изменения с изменением температуры и состава сплава и, таким образом, судить о свойствах сплавов и о возмож
Между компонентами
Если в процессе кристаллизации компоненты образуют устойчивое химическое соединение, то оно играет роль самостоятельного компонента в системе. С учетом этого, любую диаграмму с химическим соединени
Диаграмма состояния с фазовым превращением в твердом состоянии
Если один или оба компонента при нагревании и охлаждении в твердом состоянии меняют свое кристаллическое строение, то это сказывается на виде диаграммы. На ней появляются дополнительные линии, хара
Правило концентраций
Для определения состава фаз, находящихся в равновесии при любой температуре, лежащей между линиями ликвидус и солидус (например, в точке c), нужно провести через эту точку прямую, параллельн
Правило отрезков (рычага)
Количество твердой фазы в точке c определяется отношением длины отрезка ас, примыкающего к ли
Порядок выполнения работы
1. Изучить содержание основных положений работы.
2. Разобраться с помощью тренажера со стальной частью диаграммы Fe – Fe3C.
3. Получить навыки определен
Основные положения
На диаграмме состояния железо–углерод (рис. 1) сплавы, относящиеся к сталям, расположены в интервале концентраций углерода до 2,14 %, т. е. левее точки Е. При температурах ни
Основные положения
Чугун – это железоуглеродистый сплав с содержанием углерода от 2,14 до 6 %. Кроме этих элементов, в чугуне содержится еще ряд примесей (кремний, марганец, сера,
Основные положения
Цель любого процесса термической обработки заключается в том, чтобы нагревом до определенной температуры, выдержкой и последующим охлаждением с определенной скоростью вызват
Методические указания по выполнению работы
Студенты получают образцы различных марок углеродистых сталей. Для группы студентов в 2-3 человека преподаватель указывает конкретные марки стали для проведения экспериментов (ВСт3; 10; 45; У8; У12
Основные положения
Как было установлено в лабораторной работе «Закалка углеродистых сталей», закаленные стали имеют высокие твердость и прочность, но очень низкие пластические свойства. То есть, сталь в закаленном со
Методические указания по выполнению работы
1. Закаленные в ходе предыдущей лабораторной работы («Закалка углеродистой стали») образцы различных марок углеродистых сталей подвергнуть отпуску при температурах 200, 400 и 600 °С.
2. Ис
Порядок выполнения работы
1. Изучить необходимый теоретический материал по теме занятия. Ознакомиться с механизмом упрочнения алюминиевых сплавов термической обработкой, с изменениями их структуры при закалке и старении.
Основные положения
Термическая обработка алюминиевых сплавов в зависимости от производственной ситуации и эксплуатационных условий работы детали может преследовать различные цели:
1) Повышени
Упрочняемых термической обработкой
Дуралюмины обозначаются буквой Д с цифрами, являющимися условными номерами сплавов, например, Д1, Д6, Д16, Д18 и. т. д. Структурное состояние сплава также может обозначаться в его м
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться по методическому пособию с процессом образования сварного соединения.
2. По диаграмме железо-углерод и схеме сварного соединения изучить характерные зоны и участки, их стру
Их образования, структуры и свойств
Процесс образования сварного соединения начинается с нагрева и расплавления основного и электродного металлов.
После образования сварочной ванны жидкий металл подвергается
Возможности термической обработки сварных соединений
Структурную неоднородность сварного соединения можно в некоторой степени устранить путем термической обработки. Если на термическую обработку возлагается только задача снятия внутре
В этой системе в жидком состоянии компоненты А и В растворяются друг в друге, а в твердом не растворяются. По вертикальной оси на диаграммах всегда откладывается температура, а по горизонтальной ‑ состав сплава в процентах. На приведенной диаграмме (рис. 1) в точке x1 содержится 100 % компонента А, вправо от этой точки увеличивается количество компонента В в сплавах, и в точке x3 содержится 100% В. Точка а соответствует температуре плавления компонента А, а точка c ‑ компонента В.
Если в процессе кристаллизации произошла внутрикристаллическая ликвация, то устранить или уменьшить неоднородность по составу в сплаве можно термической обработкой – диффузионным отжигом (или гомогенизацией). Для этого необходимо нагреть сплав до высоких температур с целью ускорения диффузионных процессов, выдержать при этих температурах достаточно длительное время (часы или десятки часов) и затем медленно охладить. Режим диффузионного отжига показан на рис. 3 (заштрихованный интервал температур).
Новости и инфо для студентов