Задание

1. Ознакомиться с вышерассмотренными типами диаграмм состояния двухкомпонентных систем.

2. Освоить методику построения кривых охлаждения; расчет объемного содержания жидкой и твердой фаз и их химического сос­тава в интервалетемператур, лежащем между линиями ликвидус и солидус.

3. Вычертить диаграммы состояния, представленные на рис. 6.6, 6.7, 6.8 и 6.9.

Для каждой диаграммы:

а) указать линии ликвидус и солидус;

б) указать фазы, образующиеся во всех частях диаграммы;

в) построить кривые охлаждения для концентраций, указанных преподавателем;

г) рассчитать объем жидкой и твердой фазы и их химический состав для точек (температур), указанных преподавателем.

4. Написать отчет по работе в соответствии с пунктами 1-3 задания

Рисунок 6.6 – Диаграмма состояния Рисунок 6.7 - Диаграмма состоя- системы Вi - SЬ ния системы Sn - Zn

Рисунок 6.8 – Диаграмма состояния Рисунок 6.9 - Диаграмма сос- системы РЬ - Zn тояния системы Мg - Са

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой диаграмма состояния? Дайте определение сплава, фазы, системы.

2. Что называется твердым раствором? Виды твердых растворов.

3. Что представляет собой химическое соединение. Чем они отличаются от твердых растворов?

4. Из чего могут состоять механические смеси? Виды механической смеси.

5. Что определяет правило фаз? Что понимают под степенью свободы системы?

6. Что называют линией ликвидус и солидус?

7. Что такое кривые охлаждения? Существует ли связь между видом кривой охлаждения и типами диаграмм?

8. Как рассчитать объем жидкой и твердой фаз и их химический состав для температур, расположенных между линиями ликвидус и солидус?

Лабораторная работа 7

Построение диаграммы состояния рь-sь

МЕТОДОМ ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Цель работы

1. Ознакомиться с термическим методом построения диаграммы фа­зового равновесия двухкомпонентной системы.

2. Построить диаграмму состояния РЬ-SЬ.

Приборы, материалы и инструмент

1. Тигельные печи.

2. Термометры.

3. Металлы: свинец, сурьма и сплавы РЬ-SЬ с 5, 10, 13, 20, 40 и 80% SЬ.

4. Секундомер.

5. Мерительная линейка.

Краткие теоретические сведения

Термический метод основан на выделении или поглощении тепло­ты при внутренних превращениях, происходящих в металлах и спла­вах. При помощи термического метода можно определить температуры фазовых превращений (критические точки), например температуры кристаллизации. В процессе медленного нагрева или охлаждения ме­талла или сплава регистрируют температуру и время, строят кривые нагревания или охлаждения и диаграмму состояния сплавов.

Определение температур кристаллизации РЬ, SЬ и сплавов РЬ-SЬ. Температуру кристаллизации металлов и сплавов определяют на ус­тановке, схема которой изображена на рис. 7.1. Для каждого метал­ла и сплава используют отдельную установку.

Последовательность определения температуры кристаллизации:

1. Подготовленное количество (150-200 г) чистого металла или сплава определенного состава помещают в тигель 1 (см. рис. 7.1), установленный в тигельную электропечь 2,

2. Включают печи и расплавляют (с некоторым нагревом) в тигеле металл или сплав.

3. Закрывают тигель крышкой 3: через отверстие крышки в расплавленный металл (сплав) помещают термометр 4.

4. Печи выключают и через каждые 20 с записывают показания термометра 4; запись прекращают через 15 мин после полного затвердевания металла (сплава).

5. По полученным критическим точкам для металла и каждого сплава строят кривую охлаждения в координатах "температура - время охлаждения".

6. На построенных кривых охлаждения определяют температуру кристаллизации, которая соответствует горизонтальному участку кривой (для чистых металлов и сплава эвтектического состава) или точкам перегиба кривой (для всех сплавов, кроме эвтектического). В последнем случае определяют две температуры начала и конца затвердевания.

Рисунок 7.1 – Схема установки для определения температур кристаллизации металлов и сплавов

Методика построения диаграммы состояния сплавов РЬ-SЬ. Для построения диаграммы необходимо (рис. 7.2):

1. Начертить сетку в координатах "Температура - химический сос­тав".

2. На оси абсцисс отметить точки, соответствующие исследуемым сплавам с 5, 10, 13, 20, 40 и 80 % SЬ, и в каждой из этих точек восстановить перпендикуляр к оси абсцисс (провести линии сплавов).

Рисунок 7.2 – Построение диаграммы РЬ-SЬ

3. На каждой линии сплавов отметить точками температуры кристаллиза­ции, полученные экспериментально. На осях ординат отметить точ­ками температуру плавления чистых металлов (РЬ, SЬ) (см. рис. 7.2).

4. Соединить плавными линиями точки, характеризующие начало кристаллизации сплавов; продлить их до точек кристаллизации чис­тых металлов. Соединить прямой линией точки, характеризующие конец крис­таллизации сплавов; продлить ее до правой и левой ординат.