Практическое Задание. Диаграммы состояния рассматривают в условиях равновесия

Диаграммы состояния рассматривают в условиях равновесия. Они позволяют качественно характеризовать многие физико-химические, механические и технологические свойства.

Умея читать диаграмму состояния, можно представить полную картину образования сплава, процессы кристаллизации, можно определить оптимальную температуру заливки сплава, оп­ределить его жидкотекучесть; определить склонность к ликвации. Анализ диаграммы состояния позволяет решать и другие важные инженерные задачи. На её основании можно определить, какие именно сплавы и в каком направлении изменяют свою структуру, и многие свойства при переходе к неравновесному состоянию, зависящему от реальных условий литья, обработки давлением и, специально выполняемой, термической обработки. В этих случаях по диаграммам можно определить, какую тепловую обработку может воспринимать данный сплав и какие температурные режимы будут для него наи­более рациональными.

Таким образом, диаграммы состояния двойных и более сложных систем показывают графически, как с изменением химического состава и температуры изменяются структура, количество и состав фаз, находящихся в равновесии. Любая точка в площади диаграммы состояния сплавов показывает:

1) химический состав сплава;

2) температуру сплава;

3) фазовый состав сплава;

4) структуру сплава.

ЗАДАНИЕ

1. Начертить диаграмму состояния (в произвольном масштабе).

2. Дать буквенные обозначения всем линиям диаграммы.

3. Сделать фазовый анализ всех областей диаграммы и определить количественное соотношение фаз при заданной температуре(температуры задаются преподавателем).

4. Описать все изотермические превращения в заданных диаграммах.

5. Во всех областях диаграмм указать структуры, образующиеся в сплавах данных систем в состоянии равновесия.

6. Построить кривые охлаждения в координатах температура-время для заданных концентраций с объяснениями всех фазовых превращений, происходящих в процессе охлаждения. Правильность построения кривых охлаждения проверить применяя правило фаз.

7. Определить количественное соотношение структурных составляющих сплавов при комнатной температуре и изобразить графически образующиеся структуры сплавов.

Методические указания: Задание выполняется в виде самостоятельной домашней работы в отдельной тетрадке и защищается студентов на практическом занятии. Вариант задания назначает преподаватель.

ПРИМЕЧАНИЕ. Выше заштрихованных областей (выше линии ликвидуса) сплавы находятся в жидком состоянии. Ниже заштрихованных областей (ниже линии солидуса) сплавы находятся в твердом состоянии. В заштрихованных областях присутствуют две фазы (жидкая фаза и кристаллы твёрдой фазы).

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

1. Чертим диаграмму состояния (в произвольном масштабе) и даем буквенные обозначения всем линиям диаграммы латинскими прописными буквами (рис. 10).

2. Из диаграммы видно, что в системе кроме жидкого расплава L в твердом состоянии можно выделить три фазы. Выписываем их характеристики:

a — твердый раствор на базе чистого компонента A;

b — твердый раствор на базе компонента В;

g — химического соединение нерегулярного состава А_nВ_m

3. Строим таблицу, в которую заносим характеристику всех областей диаграммы по фазовому составу и структуре:

Область	Фазовый состав	Структурный состав сплава
IGH	L + a	Кристаллы a в расплаве
CDFG	L + b	Кристаллы b в расплаве
СFHP	L + g	Кристаллы g в расплаве
JDSD	b	Однофазный сплав
FDSM	b + g	Механическая смесь cо структурой перитектики
KPFM	g	Однофазный сплав
AGPK	a + g	Механическая смесь: кристаллы свободной фазы + эвтектика (a + g)

4. Строим таблицу с анализом изотермических превращений в сплаве АВ:

Линия превращений	Характеристика превращений
GHP	L ® a + g эвтектическое превращение
CFD	L + b ® g перитектическое превращение

5. Строим кривую охлаждения для сплава с составом Х. Для этого проводим на диаграмме состояния штриховую линию, проходящую через точку Х и параллельную оси температур (рис. 10). Она дважды пересекает линии фазовых превращений на диаграмме, при этом одна из линий — линия изотермического превращения. Поэтому кривая охлаждения сплава будет два раза изменять свой наклон, причем один раз преврашение будет происходить при постоянной температуре. Обозначим точки пересечения на диаграмме цифрами. В координатах «температура — время» строим кривую охлаждения сплава, а также схематически рисуем эскизы видимой по микроскопом структуры спла вов на каждом этапе (рис. 11).

6. Определяем соотношение фаз в сплаве Х при комнатной температуре (температуру на линии АВ считаем комнатной). Сплав получается двухфазным. Воспользуемся правилом отрезков. Содержание фазы g обозначим , содержание фазы b обозначим . Тогда

,

Изображаем структуру сплава при комнатной температуре, ориентируясь на полученное соотношение фаз (см. рис. 11).

	Вариант 5     Вариант 6

Вариант 7     Вариант 8

Вариант 9     Вариант 10

	Вариант 11     Вариант 12

		Вариант 13     Вариант 14
	Вариант 15     Вариант 16

Список рекомендуемой литературы

1. Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1986.-541с.

2. Лившиц Б.Г.. Металлографии. М.: Металлургия, 1990. 236 с.

3. Арзамасов Б.З и др. Металловедение. - М.: Машиностроение,1986.- 384с.

4. Лахтин Ю.М., Леонтева В.П. Металловедение. - М.: Машиностроение, 1980.- 493с.

5. Геллер Ю.А., Рахштадт А,Г. Металловедение. - М.: Металлургия, 1989. - 454с.