Сплавы с химическим соединением
Лабораторная работа
Микроструктура двойных сплавов
Цель работы:
1. Ознакомиться с типичными структурами двойных сплавов.
2. Научиться определять по диаграмме структуру сплава и по характерным признакам находить на шлифе структурные составляющие.
Содержание работы
Предлагаемые для изучения образцы двойных сплавов содержат различные типы фаз (компоненты, твердые растворы, химические соединения, промежуточные фазы) и структурные составляющие. Следует подчеркнуть, что фазовая диаграмма характеризует лишь фазовое равновесие в сплавах при различных температурах. При формировании структуры решающее значение имеет кинетика структурообразования, зависящая от скорости охлаждения, скорости диффузии компонентов и т.д.
Сплавы с эвтектикой.
Сплавы, в которых содержится эвтектика, изучаются на примере диаграммы "свинец-сурьма". Диаграмма фазового равновесия (рис.1) указывает на неограниченную растворимость компонентов в жидком состоянии и отсутствие растворимости их в твердом состоянии.
|
Рис. 1. Диаграмма фазового равновесия системы "сурьма-свинец".
В любом сплаве этой системы при комнатной температуре наблюдаются две твердые фазы: кристаллы свинца и кристаллы сурьмы. При затвердевании эвтектического сплава (11% сурьмы и 89% свинца) в результате эвтектической
реакции образуется мелкодисперсная эвтектическая смесь двух фаз: сурьмы и свинца. Эвтектика имеет однородное строение при рассмотрении в микроскоп, поэтому является одной структурной составляющей.
|
|
|
В до- и заэвтектических сплавах образованию эвтектики предшествует выделение из жидкого раствора кристаллов свинца и сурьмы соответственно. Следовательно, структурными составляющими в сплавах этой системы являются эвтектика и избыточные кристалл компонентов (свинца или сурьмы), причем количество эвтектики в сплаве тем больше, чем ближе он по составу к эвтектическому.
Так как удельный вес сурьмы и свинца резко отличается, то при медленном охлаждении в изложнице сурьма, как более легкая фаза, всплывает в верхнюю часть слитка, а свинец, более тяжелый, опускается на дно изложницы. Структура такого слитка имеет в верхней части избыточные кристаллы сурьмы, а в нижней - свинца. Такая неоднородность (в результате различных удельных весов) называется ликвацией по удельному весу.
Сплавы с перитектическим превращением.
Изучается структура сплавов системы "олово-сурьма" (рис.2)
Диаграмма фазового равновесия "сурьма-олово" показывает, что компоненты полностью растворяются в жидком состоянии, а в твердом образуют четыре однофазные области, разделенные между собой двухфазными. При температурах 243°, 310°, 427° С протекают перитектические реакции, при которых первоначально выпавшие кристаллы твердой фазы, взаимодействуют с жидкостью определенного состава и образуют новую твердую фазу. Например, при 427° протекает перитектическая реакция: ЖD+δF 
γK
|
|
|
Фаза, выпавшая из жидкости до перитектической реакции, расположена в виде глобулей на фоне фазы, образовавшейся по перитектической реакции. Эти две фазы не воспринимаются как одна структурная составляющая.
|
Рис.2. Диаграмма фазового равновесия системы "сурьма-олово"
Сплавы с химическим соединением
Структура сплавов изучается на примере диаграммы "сурьма-медь" (рис.3).
Рис.3. Диаграмма фазового равновесия системы сурьма-медь
Диаграмма фазового равновесия относится к сложным и показывает полную растворимость компонентов в жидком состоянии и ограниченную растворимость их в твердом состоянии. При 48% сурьмы в системе наблюдается нестойкое химическое соединение Cu2Sb, которое при температуре 585° распадается на кристаллы твердого раствора β и жидкую фазу.
|
|
|
Структура сплава, содержащего 30% меди и 70% сурьмы, состоит из избыточных кристаллов химического соединения Cu2Sb и эвтектики. Кристаллы химического соединения, образовавшиеся из жидкой фазы, имеют характерную ярко выраженную пластинчатую форму.
Порядок выполнения работы
1 . Просмотреть коллекцию микроструктур под микроскопом и зарисовать их.
2. По диаграмме "свинец-сурьма", "олово-сурьма", "медь-сурьма" определить в изучаемых сплавах структуру и указать структурные составляющие на зарисовках.
3. Описать зарисованные микроструктуры (указать форму, размеры, цвет, количественное соотношение, взаимное расположение структурных составляющих).
4. Определить состав сплава по структуре (по указанию преподавателя).
5. Построить кривые охлаждения для изучаемых сплавов.
6. Привести схемы образования структуры в изучаемых сплавах.
Форма отчета
1. Цель работы.
2. Зарисовать диаграммы "свинец-сурьма", "олово-сурьма", "медь-сурьма" и охарактеризовать их, описав фазы и основные фазовые реакции.
3. Зарисовать структуры и описать их (указать форму, цвет взаимное расположение и количественное соотношение структурных составляющих).
|
|
|
4. На диаграммы нанести изучаемые сплавы. Построить кривые охлаждения и схемы образования структуры для каждого сплава.
5. Привести расчет состава сплава по структурным составляющим.
Контрольные вопросы
1. Что называют фазой, компонентом?
2. Как определить состав фазы, сплава, структурной составляющей?
3. Правило фаз.
4. Написать эвтектическую, эвтектоидную реакции.
5. Написать перитектическую, перитектоидную реакции.
6. Определение структуры в сплавах диаграмм 1-го, 2-го, 3-го и 4-го рода.
7. Совпадают ли фазовые и структурные составляющие после перитектической реакции?
8. Совпадают ли фазовые и структурные составляющие после эвтектической реакции?
9. Правило отрезков для определения состава фазовых и структурных составляющих.
10. Правило отрезков для определения количественного соотношения фаз.
11. Правило отрезков для определения структурных составляющих.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Лившиц Б.Г. Металлография / Б.Г. Лифшиц. М.: Металлургия, 1990. – стр. 334.
2. Захаров А.М. Диаграммы состояния двойных и тройных систем / А.М. Захаров. М.: Металлургия, 1990. – стр. 240.
3.
4. Лабораторный практикум по металлографии и физическим свойствам металлов и сплавов / Б.И. Кример и др. М.: Металлургия, 1966. – стр. 248
5. Гвоздев А.Г. Лабораторный практикум по материаловедению. Учебное пособие. / А.Г. Гвоздев. Липецк, 2002. – стр. 81
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 47; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!