Донбаський державний технічний

університет

О.О. Коваленко

ТЕХНОЛОГІЯ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ

І МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО

збірка ПРАКТИЧНИХ робіт

для студентів напряму

6.050502 «Інженерна механіка»

Спеціальності «Технологія машинобудування»

Алчевськ

2011

I. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ

АНАЛИЗ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЙ ДВУХКОМПОНЕНТНЫ X СИСТЕМ

Цель занятия - изучить и освоить основные методы анализа диаграмм состояния двухкомпонентных систем.

ВВЕДЕНИЕ

Приступая к практическому занятии, студенты должны иметь четкие представления о том, что такое металлический сплав, что понимается под компонентами сплава, его фазами и структурными составляющими. Необходимо также тщательно проработать по конспекту лекций и учебникам вопросы о типах и строении фаз в металлических сплавах и условиях их образования.

Следует запомнить, что диаграмма состояния - это графическое изображение состояния сплавов изучаемой системы в зависимости от их химического состава и температуры.

Диаграммы состояния показывают устойчивые, равновесные, состояния сплавов, т.е такие, которые при данных условиях обладают минимальной свободной энергией. Поэтому их называют также и диаграммами фазового равновесия. Необходимо усвоить, что, зная диаграмму состояния, можно представить полную картину формирования структуры любого сплава, определить температуры литья и обработки давлением, установить возможность проведения и режимы термической обработки металлоизделий.

Закономерности всех изменений в многофазной системе подчиняются правилу фаз Гиббса. Оно дает возможность предсказать и проверить процессы, происходящие в сплавах при нагреве V. охлаждении; показывает, происходит ли кристаллизация при постоянной температуре или в определенном температурном интервале, указывает, какое количество фаз может одновременно находиться в равновесии. Правило фаз устанавливает следующую зависимость между числом степеней свободы С ( вариантностью) системы, числом компонентов К и числом фаз Ф , находящихся в равновесии:

С=К-Ф+2

Числом степеней свободы С называется число независимых внешних и внутренних факторов С температура, давление, концентрация), которые можно изменять, не изменяя числа фаз, находящихся в равновесии.

При построении диаграмм состояния металлических сплавов давление принимают постоянным, тогда:

С=К-Ф+1

Этим уравнением необходимо уметь пользоваться при проведении настоящей работы.

Уясните, что диаграммы состояния строят экспериментально, используя наиболее часто термический метод, с помощью которого получают кривые охлаждения отдельных сплавов системы в координатах время-температура. По остановкам и перегибам на этих кривых определяют температуры превращений.

Температуры, соответствующие фазовым превращениям, называются критическими точками.

Точки, отвечающие началу кристаллизации, называются точками ликвидуса, а концу кристаллизации - точками солидуса.

По полученным кривым охлаждения ( критическим точкам )строят диаграмму состояния в координатах: по оси абсцисс - концентрация компонентов, по оси ординат - температура.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

При подготовке к практическому занятию студенты должны тщательно проработать настоящие методические указания и соответствующий материал в рекомендуемых учебных пособиях.

Необходимо зарисовать изучаемые диаграммы, разобраться в их особенностях и составить четкое представление о процессах структурообразования в сплавах различной концентрации. При анализе каждой из диаграмм необходимо освоить и научиться практически использовать правила отрезков и правило фаз применительно к разным температурам и уметь изображать характерные структуры сплавов.

Не следует полностью переписывать текст методических указаний, но основные положения целесообразно законспектировать. Степень подготовленности студента к опросу, проводимому преподавателем,- проверяется с помощью вопросов для самоконтроля.