- •Материаловедение и технология конструкционных материалов
- •Часть 2
- •2.1. Понятие о диаграммах состояния
- •2.2. Сплавы с отсутствием растворимости в твердом состоянии (дс I типа)
- •2.2.1. Условия получения дс I типа
- •2.2.2. Вид дс и смысл линий
- •2.2.3. Области диаграммы состояния
- •2.2.4. Кристаллизация различных сплавов в системе
- •1) Сплавы, содержащие 0…13% Sb
- •2) Сплавы, содержащие больше 13% Sb
- •3) Сплав, содержащий 13% Sb
- •2.2.5 Структуры, получаемые в системе
- •2.2. Сплавы с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •2.2.1. Области диаграммы состояния
- •2.2.2. Кристаллизация сплавов в равновесных условиях
- •2.2.3. Кристаллизация сплавов в неравновесных (реальных) условиях
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Результаты работы
- •5. Охрана труда
- •Контрольные вопросы а. По системе с отсутствием растворимости в твердом состоянии (Pb-Sb)
- •В. По системе с неограниченной растворимостью (Cu-Ni)
- •2.1.5. Кристаллизация сплавов разных концентраций кремния
- •2.1.6.Структуры, получаемые в системе
- •2.1.7. Морфология вторичных кристаллов
- •2.1.8. Строение эвтектики
- •2.1.9. Влияние модифицирования на структуру силумина
- •2.2. Сплавы с ограниченной растворимостью и перитектическим превращением
- •2.1.2. Вид диаграммы состояния олово-сурьма и ее анализ
- •2.1.3. Характеристика диаграммы состояния
- •2.1.4. Области на диаграмме состояния
- •2.1.5. Смысл линий и характерные точки
- •2.1.6. Сущность перитектического превращения и его продукт
- •2.1.7. Кристаллизация разных сплавов в системе
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Охрана труда
- •Контрольные вопросы Список литературы
В. По системе с неограниченной растворимостью (Cu-Ni)
-
Что такое твердый раствор?
-
Что такое неограниченная растворимость?
-
Каковы результаты химического, рентгеноструктурного и микроструктурного анализов при исследовании твердого раствора?
-
Какие компоненты дают неограниченную растворимость? (привести примеры).
-
Что представляет собой структура сплава Cu-Ni после затвердевания? Сколько в ней компонентов и фаз?
-
Можно ли отличить по микроструктуре сплавы с содержанием никеля 40 и 60%?
-
Найти температуру начала и конца кристаллизации сплава «К».
-
Указать интервал кристаллизации сплава.
-
Определить темп кристаллизации в сплаве заданного состава.
-
Найти состав первых твердых кристаллов.
-
Указать состав жидкой фазы перед началом кристаллизации.
-
Найти состав последних капель жидкости.
-
Найти состав последних кристаллов.
-
Найти состав и количество фаз в середине интервала кристаллизации.
-
В чем отличие кристаллического строения сплавов с различным содержанием никеля?
-
Указать по каким кривым меняется состав твердой и жидкой фазы в процессе кристаллизации.
-
Что такое равновесная и неравновесная кристаллизация?
-
Как достигаются равновесные условия?
-
Почему после завершения равновесной кристаллизации сплав во всех точках имеет определенный состав, хотя состав твердой фазы в процессе кристаллизации переменный?
-
В чем разница по смыслу точек, лежащих на линиях равновесного и неравновесного солидуса?
-
Построить линию неравновесного солидуса для сплава заданной концентрации.
-
В каком из сплавов (с большим или меньшим содержанием никеля) темп кристаллизации выше?
-
Определить состав и количество равновесных и неравновесных фаз в сплаве при определенной температуре.
-
Определить температуру начала появления жидкой фазы в равновесных и неравновесных условиях при нагреве.
-
Построить кривую охлаждения сплава в равновесных условиях с записью фазового перехода и подсчетом числа степеней свободы во всех областях ДС.
-
Что такое дендритная ликвация?
-
Каковы последствия неравновесной кристаллизации?
-
Как по виду ДС определить склонность сплава к ликвации?
-
В чем разница и сходство в составе первых кристаллов в системах I и II?
-
Как меняются физические и механические свойства сплавов Cu-Ni во всем интервале концентраций?
-
Каково назначение сплавов этой системы по технологическому признаку?
-
Можно ли исправить зональную и дендритную ликвацию, и с помощью какой обработки?
-
В чем проявляется дендритная ликвация? Сравнить по составу наружную корочку и внутреннюю зону слитка.
-
В чем проявляется дендритная ликвация?
-
В чем разница кривых охлаждения для сплавов 10 и 90% Ni?
-
Нарисовать структуру сплава после равновесной и неравновесной кристаллизации.
-
Есть ли разница в структуре в разных точках кривой охлаждения?
-
Указать состав сплавов для изготовления электропроводов и спирали реостата.
Лабораторная работа 4
Микроструктурный анализ двойных сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии.
1. Цель работы
Изучение фазовых превращений и микроструктуры двойных сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии, имеющих превращения:
-
эвтектическое;
-
перитектическое.
2. Краткие сведения из теории
2.1. Сплавы с ограниченной растворимостью и эвтектическим превращением
Характерный пример – система алюминий (Аl) – кремний (Si). Диаграмма состояния (ДС) сплавов представлена на рис. 1.
Рис.1. Диаграмма состояния и кривые охлаждения сплавов системы Аl-Si
2.1.1.Характеристика диаграммы состояния
В рассматриваемой системе Si ограниченно (до определенного предела) растворяется в Al с образованием α-твердого раствора Si в Al с переменной растворимостью и эвтектическим превращением. В свою очередь, Al в Si не растворим. Химические соединения не образуются.
2.1.2. Смысл линий
1) АСВ - линия ликвидус (температура начала кристаллизации, предельное насыщение жидкой фазы);
2) АРСЕ - линия солидус (температура конца кристаллизации, предельное насыщение α-твердого раствора);
3) РСЕ - часть линии солидус, линия эвтектического превращения ;
4) PQ - линия сольвус (линия предельной, переменной растворимости Si в α).
2.1.3. Области диаграммы состояния
Линии на ДС выделяют 5 областей одинакового фазового состава:
-
L-ненасыщенный жидкий раствор;
-
L+ α;
-
L+;
-
α (APQ)-ненасыщенный твердый раствор.
2.1.4. Характерные точки
Точка Р - максимальная предельная растворимость Si в Al, делит сплавы на две группы: деформируемые (от 0 до Р) и литейные (>Р). Точка Q - предельная растворимость Si в α при комнатной температуре. Точка С - эвтектическая точка, делит сплавы на 3 группы: доэвтектические (от Р до С), эвтектические (С) и заэвтектические (от С до Е). Сплавы до точки Р нельзя назвать доэвтектическими.