МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ АВТОМАТИЗАЦИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Кафедра металловедения и технологии материалов

Диаграмма состояния двойных сплавов и возможности термической обработки

Дисциплина «Материаловедение»

Методические указания для лабораторных работ

Специальности 121201, 100100,

100200, 100400, 180100

Киров 2003

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Вятского государственного университета

УДК 620.22:621.7.621.9.66.02

М 33

Рецензент: кандидат технических наук, доцент кафедры технологии

машиностроения М.И.Земцов

Составитель: кандидат технических наук, профессор Л.П.Кочеткова

Редактор Е.Г. Козвонина

Компьютерная верстка З.И.Протопоповой

Подписано Усл.печ.л. 1,7

Бумага офсетная Печать матричная

Заказ № 239 Тираж 102 Бесплатно

Текст напечатан с оригинала-макета, представленного составителем.

610000, г. Киров, ул. Московская, 36

Оформление обложки, изготовление – ПРИП ВятГУ.

• Вятский государственный университет, 2003

Цель работы – научиться анализировать основные типы диаграммы состояния двойных сплавов; назначать для конкретных сплавов возможные виды термической обработки.

Диаграмма состояния представляет собой графическое изображение фазового и структурного состава сплава в зависимости от температуры и концентрации.

Зная диаграмму, можно представить полную картину формирования структуры любого сплава, определить температуру плавления и кристаллизации сплава, оценить жидкотекучесть выбранного сплава, сделать заключение о возможности и условиях обработки сплава давлением. Диаграммы состояния позволяют определить режим термической обработки, необходимый для конкретного сплава.

Диаграмму состояний строят в двух измерениях: по оси ординат откладывается температура, по оси абсцисс – концентрация (рис.1).

Для построения диаграммы состояний необходимо экспериментально определить критические точки (температуры фазовых превращений) как для чистых компонентов А и В, так и для сплавов различных концентраций. Чтобы установить критические точки необходимо:

- приготовить ряд сплавов, например, I, II, III, IV, V, состав которых отмечен на рис.1 ( в данном случае I и V являются чистыми компонентами системы А и В);

- расплавить сплавы и провести их медленное охлаждение, фиксируя зависимость понижения температуры от времени охлаждения;

• построить кривые охлаждения каждого сплава;

- по перегибам и остановкам на кривых охлаждения определить критические температуры, при которых происходят фазовые превращения.

Далее следует перенести полученные критические точки на ординаты соответствующих сплавов (рис.1).

Соединив точки, имеющие одинаковую физическую сущность, получим диаграмму состояния сплавов компонентов А и В.

На диаграмме верхнюю линию как геометрическое место критических точек, при которых начинается процесс первичной кристаллизации, называют линией ликвидус. Выше этой линии сплавы находятся в жидком состоянии. Нижнюю линию как геометрическое место критических точек, при которых заканчивается процесс первичной кристаллизации, называют линией солидус. Между линиями ликвидус и солидус часть сплава существует в жидком состоянии, часть сплава – в твердом состоянии.

Строение (структура) металлических сплавов зависит от того, в какие взаимодействия вступают компоненты при их плавлении и кристаллизации. Элементы, обладающие взаимной растворимостью в жидком состоянии, в результате совместной кристаллизации могут по-разному взаимодействовать, образуя при этом в твердом состоянии твердые растворы, механические смеси

или химические соединения. В каждом случае диаграмма состояния сплавов будет иметь свой особый вид.

Рассмотрим типовые примеры диаграмм состояния двойных сплавов, обращая особое внимание на превращения в твердом состоянии.