Лекция 3. П.З. 3 мк-1

Д иаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью в твердом состоянии (Cu-Ni). Правило фаз. Правило отрезков.

Твердые растворы замещения.

Тпл. меди = 1083^оС;

Тпл. никеля = 1455 ^оС

Способы измерения температуры:

- визуальный способ (цвет - самый древний); - термометры (газовые, спиртовые, ртутные);

- термосопротивления (терморезисторы), термисторы, диоды, транзисторы.

- термопары;

- пирометры, радиометры, тепловизоры.

Оба компонента неограниченно растворимые в жидком и твердом состояниях и не образуют химического соединения. Фаза - однородное состояние вещества, которое имеет границу раздела, при переходе через которую физико - химические свойства скачкообразно изменяются. Жидкость, твердое вещество, газообразное состояние.

Компоненты: медь, никель (2); фазы: жидкость, твердое вещество (2). Правило отрезков - для двух фазных состояний определяет количество каждой из фаз и их химический состав.

Количество жидкости: Qж=1-3/2-3; количество кристаллов: Qк=2-1/2-3. Химический состав: 1' - количество Ni в сплаве, 2' - количество Ni в жидкости, 3' - количество Ni в кристаллах.

7 . Диаграмма состояния сплавов, которые образовывают механическую смесь (Pb-Sb). Правило фаз. Правило отрезков. Тпл. свинца = 327^оС;

Тпл. сурьмы = 904 ^оС;

Тпл. эвтектики = 245^оС; (При содержании сурьмы 13%)

Оба компонента в жидком состоянии неограниченно растворимы, а в твердом - образуют механическую смесь.

Для сплавов свинца и сурьмы характерно эвтектическое преобразование. В жидкости с концентрацией 13% Sb при температуре 245С одновременно выпадают кристаллы двух типов Pb и Sb. Их смесь - эвтектика, т.е. сплав, который кристаллизуется при наименьшей и постоянной температуре. Сплав с таким содержанием компонентов – эвтектический. Этот сплав является механической смесью кристаллов чистых компонентов. Сплав с меньшим содержимым сурьмы - доэвтектический (структура: Pb + эвтектика); с большим - заэвтектический (структура: Sb + эвтектика). В первом случае при понижении температуры выпадают чистые кристаллы свинца и состав жидкости изменяется, приближаясь к эвтектическому составу, который кристаллизуется при температуре 245С. Во втором случае выпадают чистые кристаллы сурьмы до тех пор, пока состав не будет соответствовать эвтектическому.

8. Диаграмма (Fe-с). Компоненты, фазы и структурные составляющие системы. Преобразование при нагревании и охлаждении сталей и чугунов. Классификация сталей и чугунов.

Цементит – карбид железа (Fe₃C)

Кривая охлаждения чистого железа.

Чистое железо: полиморфный металл. Критические температуры (при ее повышении). До 768С (Fe-) – решетка ОЦК. 768С - точка Кюри - исчезновение магнитных свойств, при этом тип кристаллической решетки не изменяется. Такое железо называется Fe-β. 910С – происходит изменение кристаллической решетки - ОЦК в ГЦК и называется Fe-. 1392С - изменение кристаллической решетки - ГЦК снова в ОЦК и называется Fe-δ. 1539С - температура плавления чистого железа..

Компоненты, которые образуют систему железо-углерод: это железо, углерод и цементит. Углерод имеет 2 модификации - графит или алмаз. Здесь модификация – графит.

Цементит (Ц) - химическое соединение Fe₃С - карбид железа. Концентрация углерода в этом соединении постоянная - 6.67%. Кристаллическая решетка – ромбическая плотноупакованная. Цементит – соединение нестойкое (метастабильное). Температура плавления – 1600С. Очень высокая твердость и практически нулевая пластичность. Компоненты: Аустенит, Феррит, Цементит и графит. Аустенит (А) - твердый раствор внедрения атомов углерода в кристаллическую решетку Fe-. Максимальная концентрация углерода - 2.14% при температуре 1147С. При снижении температуры растворимость уменьшается и при температуре 727С составляет всего 0,81%. Феррит (Ф) - твердый раствор внедрения углерода в Fe-. Максимальная растворимость углерода в Fe- 0.02% при температуре 727С. Феррит – очень мягкая и пластичная фаза.

Кроме А, Ф, Ц в сплавах образуются такие структурные составляющие как ледебурит и перлит. Ледебурит (Л) – это механическая смесь (эвтектика) А с Ц, которая содержит 4,3% углерода и кристаллизуется при постоянной температуре 1147С. Перлит - механическая смесь Ф и Ц, которая содержит 0,81% углерода и образуется при постоянной температуре 727С из А при его охлаждении. Перлит – эвтектоид, поскольку образуется из твердого, а не жидкого раствора.

Вся диаграмма (Fe₃C) делится на 2 большие области. Стали, которые содержат до 2,14% углерода и Чугуны, в которых углерода от 2,14% до 6,67%.

Стали в равновесном состоянии бывают: до 0.8% углерода (С) - доэвтектоидная сталь; 0.8% углерода - эвтектоидная сталь; 0.8 - 2.14% углерода - заэвтектоидная сталь; Твердость и другие механические характеристики сталей изменяются по линейному закону, поскольку микроструктура стали является механической смесью двух фаз Ф и Ц. Чугуны в равновесном состоянии: 2.14 - 4.3% С - доэвтектичний чугун; 4.3% С - Ледебурит - эвтектический чугун; 4.3 - 6.67% С - заэвтектический чугун.