диаграмма состояний

12.С помощью диаграмм состав – свойства постройте зависимость твердости сплава от концентрации Zn.

3.5. Начертите диаграмму состояния Mg-Ca (рис. 6).

Рис. 6.

Диаграмма состояния Mg-Ca

Обозначьте точки на этой диаграмме. Охарактеризуйте, в целом, данную диаграмму состояния. Кратко ответьте на следующие вопросы:

1.Каков физический смысл температур 651 и 805°С?

2.Укажите линии ликвидус и солидус и объясните их физический смысл

3.К какому типу сплавов относится данный сплав?

4.Как называется фаза Mg4Ca3? Сколько вес. % Ca содержит эта фаза? Какова ее температура плавления?

5.Укажите химический состав сплава, обладающего минимальной температурой плавления. Какова эта температура? Как называется такой сплав

6.Заполните незаполненные области диаграммы состояния.

7.Для сплава Mg-40 %Ca восстановите кривую охлаждения, начиная с жидкого состояния, и укажите фазовые превращения на каждом участке этой кривой.

8.Используя правило фаз Гиббса, проверьте правильность построения данной кривой.

9.Для сплава Mg-40 %Ca найдите концентрацию Ca в жидкой и твердой фазах при 600°С и отношение масс жидкой и твердой фаз

10.С помощью диаграмм состав – свойства постройте и кратко объясните зависимость твердости сплава от концентрации Ca.

3.6.Для построения диаграммы состояния вы выполнили следующие операции:

•подготовили набор сплавов различного состава, включая чистые компоненты А и В

•поместили в тигель каждый состав, расплавили его, затем

медленно охладили, построили кривую охлаждения и изучили микроструктуру затвердевшего сплава под микроскопом

Эксперимент дал следующие результаты:

•чистый компонент A затвердевает при 1000°С.

•чистый компонент B затвердевает при 1250°С

•сплав, содержащий 40 вес. % B, при постоянной тепмературе 750°С

•при 750°С и концентрациях В менее 15 вес. % сплав является однофазным (α-фаза)

•при 750°С и концентрациях В более 70 вес. % сплав является однофазным (β-фаза)

•α- и β-фазы – твердые растворы; других твердых фаз в данной системе нет при любых температурах и концентрациях

•максимальная растворимость В в α при комнт. температуре – 3 вес. % В.

•максимальная растворимость A в β при комнт. температуре – 28 вес. % A (72 вес. % В).

Используя результаты эксперимента необходимо:

•построить эскиз диаграммы состояния системы A–B в удобном для анализа масштабе (по осям концентрации и температуры) и указать на диаграмме известные составы и температуры

•на данной диаграмме состояния указать фазы и структурные составляющие, присутствующие в каждой области

•нарисовать схему микроструктуры образца, содержащего 50 вес. %В; образец медленно охлаждался от 1300°С до комн. температуры (20°С).

Приложение 4

Тестовые задания

1. Какое из следующих утверждений справедливо для точки В на диаграмме состояния Cu-Ni (рис. 7) ?

Ответы:

(а) сплав состоит из Cu фазы и Ni фазы.

(б) твердая и жидкая фазы имеют одинаковый состав.

(в) жидкая фаза содержит больше Ni, чем твердая.

(г) твердая фаза содержит больше Ni, чем жидкая.

Рис. 7. Диаграмма состояния Cu-Ni

2. При какой температуре начнется первичная кристаллизация жидкого сплава Cu-Ag, содержащего 45 вес. % Ag, если охлаждение сплава начинается от 1200°С (см. рис. 8)?

Ответы:

(а) 1200°С

(б) 1100°С

(в) 900°С

(г) 779°С

Рис. 8. Диаграмма состояния Cu-Ag

3.Сплав Cu-Ag (см. рис. 8) содержит 25 вес. % Ag. Каков состав α - фазы при 600°С ?

Ответы:

(а) 96 вес. % Ag

(б) 25 вес. % Ag

(в) 8 вес. % Ag

(г) 3 вес. % Ag

4.Какова массовая доля β-фазы в сплаве Cu25 вес. % Ag (рис. 8) при 778°С?

Ответы:

(а) 0.204

(б) 0.796

(в) 8.0 вес. %Ag

(г) 91.2 вес. %Ag

5.Какая из следующих микроструктур (см. рис. 9) наилучшим образом характеризует финальную микроструктуру, которая формируется в сплаве Cu80 вес. % Ag (см. рис. 8), медленно охлаждаемом в интервале температур от 1200 до 200°С?

Рис. 9.

6. Какая из следующих микроструктур (см. рис. 9) наилучшим образом характеризует микроструктуру, которая формируется в сплаве Cu- 4 вес. % Ag (см. рис. 8), медленно охлаждаемом в интервале температур от 1200 до 200°С ?

Ответы:

(а) микроструктура А

(б) микроструктура Б

(в) микроструктура В

(г) микроструктура Г

7. На рис. 10 показана кривая охлаждения двойной системы. Сколько фаз существует в равновесии при температуре TE, указанной стрелкой?

T ˚C

Ответы:

(а) одна фаза

(б) две фазы

(в) три фазы

(г) четыре фазы

τ

Рис. 10.

8. Количества компонентов и фаз в сплаве состава 92 %Sn – 8 %Zn при температуре 199°С (рис. 11) составляют, соответственно

Ответы:

(а) 1 и 2

(б) 2 и 2

(в) 3 и 3

(г) 2 и 3

Рис. 11. Диаграмма состояния Sn–Zn

9. Каким компонентом будут обогащена сердцевина зерен твердого раствора и каким периферия в сплаве 70 %Cu – 30 % Ni (см. рис. 7), если в нем имеется дендритная ликвация?

Ответы:

(а) сердцевина зерен и периферия обогащены Ni

(б) сердцевина зерен обогащена Ni, а периферия – Cu

(в) сердцевина зерен обогащена Cu, а периферия – Ni.

10. Как влияет внутрикристаллитная ликвация на свойства сплава?

Ответы:

(а) повышает прочность и пластичность

(б) снижает пластичность и коррозионную стойкость

(в) повышает пластичность, но снижает коррозионную стойкость.

11. Какое влияние оказывает увеличение скорости охлаждения сплава при его кристаллизации на ликвацию по плотности?

Ответы:

а) не оказывает влияния б) усиливает ликвацию в) ослабляет ликвацию.

12. Какой из следующих сплавов системы Cu-Ni (см. рис. 7) будет иметь наибольшую твердость? Ответ объяснить.

Ответы:

(а) материал А: 100 % Cu

(б) материал Б: 100 % Ni

(в) материал В: 50 % Cu + 50 % Ni

(г) все материалы будут иметь одинаковую твердость.

Приложение 5

Диаграммы состояния двойных металлических сплавов

Рис. 11. Диаграмма состояния Fe–Fe3C

Рис. 12. Диаграмма состояния Fe – N : α = Feα(N) – твердый раствор (азотистый феррит); γ = Feγ(N) – твердый раствор (азотистый аустенит); γ′ = Fe4N, ε = Fe2-3N – нитриды железа