Протокол результатів вимірювань за Брінеллем ⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 9Следующая ⇒ №пп Матеріал Товщина зразка, S, мм Діаметр кульки, D, мм Витримка, t, с Навантаження, Р, Н Діаметр відбитка, мм НВ, Н/мм2 s, Н/мм2 d1 d2 dср                       Вимірювання твердості методом Роквелла. 1. Встановити орієнтовну марку металу і передбачувану твердість зразків, визначити умови випробування кожного з них - індентор, навантаження, шкала вимірювання. Налагодити прилад на потрібний режим. Включити електродвигун приводу. 2. Встановити зразок на столик приладу, підвести зразок до індентора і далі до суміщення маленької стрілки індикатора з червоною точкою, сумістити "нуль" чорної шкали з кінцем великої стрілки, а потім натиснути і відпустити педаль пуску. Наприкінці циклу іспитів зафіксувати значення твердості проти кінця великої стрілки на відповідній шкалі вимірів і опустити столик. 3. Повторити випробування твердості ще в двох точках. Аналогічно повторити випробування зразків з інших матеріалів. 4. За значеннями твердості, визначеної в різних точках, для кожного зразка знайти середнє значення, а потім за таблицею перевести значення твердості за Роквеллом у твердість за Брінеллем і у твердість за Віккерсом.. 5. Результати вимірів занести у табл.1.4 і зробити висновки про твердість зразків. Таблиця 1.4. Протокол результатів вимірювань за Роквеллом № пп Матеріал Тип ін-дентора Тип шкали Навантаження, Р, Н Твердість	НB, Н/мм2	НV, Н/мм2
1			2	3	Cp.

Лабораторна робота № 2

ПОБУДОВА ДІАГРАМИ СТАНУ ДВОХКОМПОНЕНТНИХ СПЛАВІВ

Мета роботи: вивчити методику побудови діаграм стану двохкомпонентних систем; отримати навички у вивченні сплавів методом термічного аналізу, навчитися аналізувати діаграми стану з застосуванням правила фаз і правила відрізків.

Забезпечення роботи: набір сплавів різного хімічного складу, тигельна піч, термопара (або термометр).

Теоретичні відомості

У техніці широко застосовуються сплави, які мають більший комплекс механічних, фізико-хімічних, експлуатаційних і технологічних властивостей ніж чисті метали. Сплави – це з’єднання двох, трьох і більше металів або металів і неметалів. Речовини, які входять до складу сплаву, називаються компонентами. В процесі кристалізації компоненти, взаємодіючи між собою, утворюють фази - однорідні за хімічним складом частини сплаву, які мають поверхні поділу, при переході через які властивості фаз змінюються стрибкоподібно. Сплави можуть бути одно- і багатофазними.

Основними фазами в сплавах можуть бути чисті компоненти, тверді розчини і хімічні сполуки. Чисті компоненти в сплавах виділяються тоді, коли атоми компонентів не взаємодіють і взаємно відштовхуються. У процесі кристалізації утворюється механічна суміш вихідних компонентів. Тверді розчини утворюються на основі чистих компонентів або хімічних сполук. Атоми другого компонента (розчинного) розташовуються в кристалічній гратці розчинника. За характером розташування атомів розчинного компонента розрізняють тверді розчини заміщення (атоми розчинного компонента розташовуються у вузлах кристалічної гратки розчинника) і тверді розчини проникнення (атоми розчинного компонента розташовуються у міжвузлових проміжках кристалічної гратки). Хімічні сполуки утворюються при взаємодії атомів компонентів. Основними видами хімічних сполук у металевих сплавах є фази впровадження і електронні з'єднання.

Процеси, які відбуваються у металах і сплавах при фазових перетвореннях, підпорядковані загальному закону рівноваги - правилу фаз Гіббса, яке виражає залежність між числом ступенів свободи, числом компонентів і фаз в умовах рівноваги:

С= К - Ф + 1                       (2.1)

де С - число ступенів свободи (кількість незалежних змінних, зміна яких не призводить до зміни стану рівноваги системи); К - число компонентів, які входять до складу сплаву; Ф - число фаз, що знаходяться в рівновазі; 1 - число зовнішніх чинників (температура).

 Фазовий склад сплавів не постійний - він змінюється в залежності від температури і концентрації. Графічне зображення зміни фазового складу сплавів даної системи в залежності від температури і концентрації називається діаграмою стану.

Діаграма стану двохкомпонентного сплаву будується у координатах “темпера-тура – концентрація”: на осі ординат відкладається температура (в градусах Цельсія), на осі абсцис - концентрація компонентів (у відсотках). Таким чином, кожна точка діаграми характеризує фазовий склад даного сплаву при заданій температурі.

Вид діаграми стану визначається характером взаємодії компонентів системи у твердому стані (у рідкому стані компоненти утворюють необмежено рідкі розчини). На рис.2.1 зображені основні типи діаграм стану двохкомпонентних сплавів.

Діаграму стану першого типу (рис.2.1, а) утворюють компоненти, які не взаємодіють і кристалізуються у вигляді механічної суміші. Характерними лініями діаграми є: ліквідус (АСВ) - геометричне місце критичних точок початку кристалізації сплавів, вище якої усі сплави даної системи знаходяться в рідкому стані; солідус (ДСЕ) - геометричне місце критичних точок кінця кристалізації сплавів, нижче якої усі сплави знаходяться у твердому стані. У системі є сплав, який кристалізується при найменшій і постійній (як і у чистих компонентів) температурі – евтектичний (точка С). У процесі його кристалізації утворюється однорідна механічна суміш двох компонентів - евтектика. Сплави, розташовані зліва від точки С, називаються доевтектичними. У них структурно вільними (надлишковими) є кристали компонента А. Сплави, розташовані справа від точки С, називаються заевтектичними. У них структурно вільними є кристали компонента В.

 

 

Рис.2.1. Основні типи діаграм стану двохкомпонентних сплавів.

Діаграми стану другого типу (рис.2.1, б) характерні для компонентів, які у твердому стані утворюють необмежено тверді розчини (Сu - Ni, Аu - Ni, Bi – Sb). Лінією ліквідус є лінія А_mВ; лінією солідус – А_nB.

Діаграми стану третього типу характерні для компонентів, які утворюють обмежені тверді розчини. Такі розчини прийнято позначати буквами грецької абетки: α - твердий розчин компонента В у кристалічній гратці компонента А; β - твердий розчин компонента А в кристалічній гратці компонента В. На рис.2.1, в наведено діаграму стану третього типу з евтектичною кристалізацією.

Діаграми стану четвертого типу (рис.2.1, д) характерні для компонентів, які при взаємодії утворюють хімічні сполуки. Такі діаграми є комбінованими, оскільки хімічна сполука поводиться в системі як самостійний компонент. Тоді можна розглядати системи A – A_mB_n і А_mB_n - B. Конкретний вид діаграми визначається характером взаємодії хімічної сполуки з основними компонентами системи.

Діаграми стану будують за критичними точками - температурами фазового перетворення. Оскільки фазові перетворення мають температурний гістерезис (критичні точки при нагріванні й охолодженні у багатьох сплавах не співпадають), то вони позначаються так: Ас - при нагріванні; Аr - при охолодженні. Сплави можуть мати декілька критичних точок.

Простим і доступним методом визначення критичних точок є термічний аналіз, який грунтується на побудові кривих нагрівання або охолодження. За рахунок аномалії теплових ефектів, пов'язаних із протіканням фазових перетворень, на кривих утворяться температурні зупинки чи перегини, за якими і визначають критичні точки (рис.2.2).

Рис.2.2. Криві охолодження: а - чисті метали, хімічні сполуки, евтектичні сплави; б - доевтектичні і заевтектичні сплави; г – тверді розчини

 Криві охолодження чистих металів, хімічних сполук, евтектичних сплавів (рис.2.2.а) мають одну критичну точку Аr (ділянка 1-1). Доевтектичні, заевтектичні сплави і сплави, які утворюють тверді розчини, мають дві критичні точки: Аr₁ і Аr₂.

На рис.2.3 зображена схема установки для проведення термічного аналізу.

Рис.2.3. Схема установки для термічного аналізу: 1 - електрична піч, 2 – тигель з розплавом; 3 - кришка; 4 - термопара; 5 - мілівольтметр

Для вимірювання температури застосовують термометри або термоелектричні пірометри, що складаються з термопари і мілівольтметра. Термопара – це спай двох різнорідних провідників, при нагріванні якого в електричному колі виникає струм, сила якого залежить від опору ланцюга і значення термоелектрорушійної сили термопари. Застосовують різні типи термопар, наприклад, ПП (платина-платинородій) - максимальна температура 1300 °С; ХА (хромель-алюмель), максимальна температура до 1000 °С; НК (ніхром-константан), максимальна температура 900 °С; МК (мідь-константан), температура 200…400 °С.

Порядок виконання роботи

Робота виконується п’ятьма бригадами, кожна з яких досліджує один сплав. Для побудови кривої охолодження температуру вимірюють безперервно через кожні 15 с. Дані вимірів заносяться в таблицю результатів. По перегинах і температурних зупинках на кривій визначаються критичні точки. Перенісши їх на площину діаграми стану і з'єднавши однойменні точки плавними лініями, отримаємо лінії ліквідус і солідус.

 

Лабораторна робота № 3

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: