.RU

20й вопрос Приведите примеры кривых охлаждения чистых металлов - Металлы и их сплавы повсеместно используются для...


20й вопрос

Приведите примеры кривых охлаждения чистых металлов

в зависимости от скорости охлаждения.



Переход металла из жидкого состояния в твердое (кристаллическое) называется кристаллизацией. Процесс кристаллизации может протекать только при переохлаждении металла ниже равновесной температуры Тп. Разность между температурами Тп и Тк, при которых может протекать процесс кристаллизации, носит название степени переохлаждения:

ΔT=Tп-Тк.

Термические кривые, характеризующие процесс кристаллизации чистых металлов при охлаждении с разной скоростью , показаны на рисунке

Рисунок 1 – Кривые охлаждения металла при кристаллизации (1<2<3)

При очень медленном охлаждении степень переохлаждения невелика и процесс кристаллизации протекает при температуре близкой к равновесной Тп. На термической кривой при температуре кристаллизации отмечается горизонтальная площадка (остановка в падении температуры), образование которой объясняется выделением скрытой теплоты кристаллизации, несмотря на отвод теплоты при охлаждении.
С увеличением скорости охлаждения степень переохлаждения возрастает (кривые 2, 3) и процесс кристаллизации протекает при температурах, лежащих значительно ниже равновесной температуры кристаллизации.
Чем больше скорость образования зародышей и меньше скорость роста их, тем меньше размер кристалла (зерна), выросшего из одного зародыша, и, следовательно, более мелкозернистой будет структура металла.
При небольшой скорости переохлаждения ΔT (малой скорости охлаждения) число зародышей мало. В этих условиях будет получено крупное зерно. С увеличением степени переохлаждения скорость образования зародышей возрастает, количество их увеличивается и размер зерна в затвердевшем металле уменьшается.
Размер зерна металла сильно влияет на его механические свойства. Эти свойства, особенно вязкость и пластичность, выше, если металл имеет мелкое зерно.

21й вопрос

Что представляют собой доэвтектические, эвтектические и

заэвтектические сплавы.





Сплав I. Доэвтектический, жидкая фаза имеет состав, соответствующий точке l1’ ; твердая фаза представляет собой кристаллы компонента А, состав твердой фазы характеризуется точкой s1’.

Сплав II. Эвтектический, эвтектика состоит из смеси кристаллов компонента А и твердого раствора β=В(А). Состав эвтектики характеризуется точкой k2’ .

Эвтектика образуется по реакции:



Сплав III. Заэвтектический, жидкая фаза имеет состав, соответствующий точке l3’ ; твердая фаза представляет собой кристаллы β-твердого раствора, состав твердой фазы характеризуется точкой s3’.

22й вопрос

Покажите связь между свойствами сплавов и типом диа

граммы состояния (закон Курнакова). Опишите практическое

применение этого закона



Если при сплавлении компонентов образуется смесь фаз, то свойства сплавов с изменением состава изменяется по закону прямой линии (аддитивно).

Если при сплавлении компоненты образуют неограниченные твёрдые растворы, свойства изменяются по криволинейному закону с максимумами и минимумами (расход твёрдого раствора на 2 и более фазы приводит к резкому повышению электропроводности).

Если при сплавлении компонентов образуются твёрдые растворы ограниченной растворимости, то в той части, где находятся однофазные области твёрдого раствора, свойства изменяются криволинейно, а в области 2-х фазной свойства изменяются аддитивно.

Если компоненты образуют химическое соединение, то составы химического соединения соответствуют максимуму или минимуму на кривой изменения свойств. Это точка перелома – сингулярная точка.

Диаграмма состояния имеет большое значение при предсказании свойств сплавов известного состава и при создании новых сплавов с заданными свойствами. Диаграмма состояния позволяет теоретически прогнозировать технологические свойства сплавов и определить такие сплавы, которые более пригодны для изготовления деталей методом литья, обработкой давлением, пайкой, сваркой и т.д.

23й вопрос

Дайте определение понятий «сплав», «компонент», «фаза»,

«система». Опишите типы взаимодействия компонентов в сплавах

и условия их образования



Система – группа тел выделяемых для наблюдения и изучения.

В металловедении системами являются металлы и металлические сплавы. Чистый металл является простой однокомпонентной системой, сплав – сложной системой, состоящей из двух и более компонентов.

Компоненты – вещества, образующие систему. В качестве компонентов выступают чистые вещества и химические соединения, если они не диссоциируют на составные части в исследуемом интервале температур.

Фаза – однородная часть системы, отделенная от других частей системы поверхностного раздела, при переходе через которую структура и свойства резко меняются.

Сплав – система компонентов, которая должна находиться в равновесии.

Строение металлического сплава зависит от того, в какие взаимодействия вступают компоненты, составляющие сплав. Почти все металлы в жидком состоянии растворяются друг в друге в любых соотношениях. При образовании сплавов в процессе их затвердевании возможно различное взаимодействие компонентов.

В зависимости от характера взаимодействия компонентов различают сплавы:



  1. механические смеси;

  2. химические соединения;

  3. твердые растворы.

Сплавы механические смеси образуются, когда компоненты не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступают в химическую реакцию с образованием соединения.

Образуются между элементами значительно различающимися по строению и свойствам, когда сила взаимодействия между однородными атомами больше чем между разнородными. Сплав состоит из кристаллов входящих в него компонентов (рис. 4.1). В сплавах сохраняются кристаллические решетки компонентов.


Рис. 4.1. Схема микроструктуры механической смеси

 

Сплавы химические соединения образуются между элементами, значительно различающимися по строению и свойствам, если сила взаимодействия между разнородными атомами больше, чем между однородными.

Особенности этих сплавов:



  1. Постоянство состава, то есть сплав образуется при определенном соотношении компонентов, химическое соединение обозначается Аn Вm/

  2. Образуется специфмческая, отличающаяся от решеток элементов, составляющих химическое соединение, кристаллическая решетка с правильным упорядоченным расположением атомов (рис. 4.2)

  3. Ярко выраженные индивидуальные свойства

  4. Постоянство температуры кристаллизации, как у чистых компонентов


Рис. 4.2. Кристаллическая решетка химического соединения

 

Сплавы твердые растворы – это твердые фазы, в которых соотношения между компонентов могут изменяться. Являются кристаллическими веществами.

Характерной особенностью твердых растворов является:наличие в их кристаллической решетке разнородных атомов, при сохранении типа решетки растворителя.

Твердый раствор состоит из однородных зерен (рис. 4.3).

Рис.4.3. Схема микроструктуры твердого раствора

24й вопрос

Что представляет собой диаграмма состояния?

Приведите примеры применения правил отрезков (рычага)

и концентрации при анализе сплавов по диаграммам состояния



Диаграмма состояния представляет собой графическое изображение состояния любого сплава изучаемой системы в зависимости от концентрации и температуры (рис. 4.5)

.

Рис. 4.5. Диаграмма состояния

 

Диаграммы состояния показывают устойчивые состояния, т.е. состояния, которые при данных условиях обладают минимумом свободной энергии, и поэтому ее также называют диаграммой равновесия, так как она показывает, какие при данных условиях существуют равновесные фазы.

Построение диаграмм состояния наиболее часто осуществляется при помощи термического анализа.

В результате получают серию кривых охлаждения, на которых при температурах фазовых превращений наблюдаются точки перегиба и температурные остановки.

Температуры, соответствующие фазовым превращениям, называют критическими точками. Некоторые критические точки имеют названия, например, точки отвечающие началу кристаллизации называют точками ликвидус, а концу кристаллизации – точками солидус.

По кривым охлаждения строят диаграмму состава в координатах: по оси абсцисс –концентрация компонентов, по оси ординат – температура.

Шкала концентраций показывает содержание компонента В. Основными линиями являются линии ликвидус (1) и солидус (2), а также линии соответствующие фазовым превращениям в твердом состоянии (3, 4).

По диаграмме состояния можно определить температуры фазовых превращений, изменение фазового состава, приблизительно, свойства сплава, виды обработки, которые можно применять для сплава.



2.3 Первое правило отрезков (правило концентраций)



Чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, характеризующую состояние сплава, проводят горизонтальную линию (коноду) до пересечения с линиями (ликвидус и солидус) ограничивающими данную область; проекции точек пересечения на ось концентраций показывают концентрацию компонентов в фазах (или составы фаз).

Таким образом, химический состав твердой фазы  (для температуры т.3) описывается точкой пересечения коноды с линией солидус, то есть в точке - а (82% В, остальное - 18% А).

Точка встречи коноды и линии ликвидус (т. б) описывает равновесное состояние жидкости, то есть её химический состав (Ж-фаза содержит: 43% В, остальное - 57% А).

При t4 - жидкость имеет состав точки -

д

, а - твердый раствор имеет состав точки -

г

.

При температуре t5 процесс кристаллизации заканчивается.

Таким образом, делаем вывод: состав твердой фазы изменяется по линии солидус (от точки

s

до точки t5), а состав Ж фазы изменяется по линии ликвидус (от точки t2 до точки е).

В процессе кристаллизации изменяется не только состав фаз, но и количественное состояние между ними. Для определения количественных соотношений фаз, находящихся в равновесии при данной температуре пользуются вторым правилом отрезков (или рычага).

2.4 Второе правило отрезков (правило рычага)



Для того чтобы определить количественное соотношение фаз, через заданную точку проводят горизонтальную линию (коноду). Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.

Для температуры t3:

точка 3 определяет состояние сплава, точка б - состав Ж фазы; точка а - состав  - твердой фазы, отрезок ба - определяет всё количество сплава (конода, её длину принимают за 100% объёма сплава); отрезок характеризует количество жидкой фазы; отрезок б3 определяет количество кристаллов ( - твердой фазы).

а = 3б/ба*100%=30/100*100%=30%,

Жб=3а/ба*100%=70/100*100%=70%,

Жб=100-а=100% -30%=70%.

При t4: г =4д/дг*100% = 60/100*100% = 60%,

Жд=4г/дг*100% = 40/100*100% = 40%,

Жг=100/дг*100% = 100% -60% = 40%.

Отрезки, примыкающие к жидкой фазе, характеризуют количество твердой фазы. Отрезок коноды, примыкающий к твердой фазе, характеризует количество жидкой фазы.

Окончание затвердевания сплава соответствует температуре t5. Выделяющиеся кристаллы твердого раствора имеют переменный состав, зависящий от температуры (t2: s; t3: а; t4: г; t5: 5).

25й вопрос

Охарактеризуйте железо и его применение



Желе́зо

 — элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 26. Обозначается символом

Fe

(лат. Ferrum). Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия).

Простое вещество железо (CAS-номер: 7439-89-6) — ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро коррозирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе.

Железо — один из самых используемых металлов, на него приходится до 95 % мирового металлургического производства.

2010-07-19 18:44 Читать похожую статью
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • © Помощь студентам
    Образовательные документы для студентов.