Протокол показаний гальванометра

Время охлаждения, с	Термоэлектродвижущая сила, мВ	Температура, "С
120 и т. д.

 

Свинец и сурьма обладают неограниченной растворимостью в жидком состоянии, а в твердом состоянии не растворимы и не образуют промежу­точных фаз.

Добавление к свинцу или сурьме некоторого количества второго компонента вызывает понижение температур начала затвердевания. Чем больше добавлено второго компонента, тем ниже температура затвердева­ния. Это соблюдается до определенной концентрации компонентов, при ко­торой сплав имеет наименьшую температуру затвердевания. Такая концен­трация называется эвтектической, а сплав -эвтектическим.

Обычно берут небольшое количество сплавов, расплавляют их (с не­которым перегревом) и затем следят за процессом их охлаждения, отме­чая через равные промежутки времени температуру сплава. Затвердевание сплава, состоящего из двух компонентов, как правило, происходит в интервале температур. Исключением является сплав эвтектического, состава, который затвердевает при постоянной температуре.

Температуру сплава можно измерить термоэлектрическим пиромет­ром (рис.19), который состоит из термопары (1) и милливольтметра, потенциометра,гальванометра (2). Термопара, представляет собой два разновидных проводника (а, б) сваренных в точке (горячий спай-г.с.). Два конца (хо­лодный спай - х.с.) соединяются проводами с милливольтметром или гальванометром. Если горячий спай термопары поместить в тигель (3) со средой, (4), температура которой необходимо измерить, то в цепи возникает термоэлектрический ток. Сопротивление цепи постоянно, поэто­му величина тока будет зависеть только от термоэлектродвижущей си­лы (т.э.д.с), развиваемой термопарой. Т.э.д.с. зависит от разности температур между горячим и холодным спаями термопары. Если температу­ра холодного спая постоянная (0 или 20°С) то т.о.д.с., а значит и термоэлектрический ток, зависит только от температуры горячего спая, т.е. от температуры среды, в которую он помещен.

 

Рис.19. Схема термоэлектрического пирометра

Мв – милливольтметр

Ма – миллиамперметр

Потенциометр многоточечный

Термонорм

Хромель-алюмель ХА

≈ 950 ºС

Хромель-капель ХК

Платина – платинородий Pt ∙ PtRh 1800 ºС

Вольфрам –вольфрамрений W – WRe 3400 ºС

Карбид вольфрама – графит WC графит 3700 ºС

4. ЗАДАНИЕ ПО РАБОТЕ

4.1. Взять тигли с металлическим свинцом и сплавами следующих составов: 5% Sb и 95% Pb, 13% Sb и 87% Рb, 30% Sb и 70% Рb

4.2. Нагреть в печи тигли со свинцом и сплавами до t = 490ºС

4.3. Выгрузить тигли из печи и опустить горячий спай термопара в расплав.

4.4. Измерять температуру свинца или сплава (по указанию препо­давателя) через каждые 15 секунд в интервале температур 450-150°С и заполнить таблицу 5 и 6

4.5. Построить кривые охлаждения свинца, сурьмы (t _пл = б31°С) и сплавов в координатах t,°С - τ, с.

4.6.Построить диаграмму состояния сплавов свинец-сурьма

4.7.Провести фазовый и структурный анализ сплавов свинец-сурь­ма по диаграмме фазового состояния

Таблица 5

№№отсчетов
Показания тер- моэлектричес- кого пирометра или °С

 

Таблица 6

№ сплава	Состав сплава, %	Температура начала затвердевания спла­ва, °С	Температура конца затвер­девания спла­ва, °С
	Свинец	Сурьма

 

5.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

5.1. Сущность термического метода построения диаграмм состояния

5.2. Какой сплав называется эвтектическим и особенности его кристаллизации

5.3. Чтотакое компонент, фаза, система?

5.4. Назначение диаграмм состояния?

5.5. Правило фаз Гиббса и применение его при анализе двухкомпо-нентных систем.

5.6. Классификация сплавов свинец - сурьма по химическому составу.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

МИКРОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ В РАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.I. Изучить структуру технического железа и углеродистых сталей.

1.2. Определить марки, предложенных сталей.

2. ПРИБОРЫИ МАТЕРИАЛЫ

2.1. Набор шлифов лабораторной коллекции

2.2. Металлографические микроскопы МИМ-7 иМИМ-8

2.3. Альбом с фотографиями микроструктур

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Сталями называются сплавы железа с содержанием углерода менее 2%. Кроме основных элементов (железа и углерода) в сталях присутст­вуют примеси: кремний, марганец, сера, фосфор, количество которых регла­ментируют ГОСТ 380-71, 1050-74, 1435-74.

Фазовые превращения и структурные составляющие в сталях описы­ваются левой частью (левее точки Е) диаграммы железо-цементит. В зависимости от содержания углерода различают стали:

доэвтектоидные - < 0,8%С

структура - феррит и перлит

эвтектоидные - 0,8%С

структура - перлит

заэвтектоидные - > 0,8%С

структура - цементит вторичный и перлит

3.1. Характеристика структурных составляющих сталей

Структурными составляющими сталей являются феррит, цементит, пер­лит, аустенит.

Аустенит – твердый раствор внедрения «С» в Feγ.

Феррит - это раствор внедрения углерода в α железе. Предельная растворимость углерода в феррите при 727°С - 0,025%. Феррит имеет объемноцентрированную кубическую решетку, твердость - 40-80 НВ, σ – 15 кг*с/мм^2, пластичность – 50-80%.

Цементит - это химическое соединение Fе₃С, содержащее 6,690%С, имеющее сложную ромбическую решетку, твердость 750-800 НВ, σ-15кг*с/мм^2

Перлит - это механическая смесь феррита и цементита пластинчато­го строения, которая образуется в результате эвтектоидного распада аустенита, содержащего 0,8%С. σ_в ≈ 50; а_n ≈ 5-10, φδ ≈ 5-10%

Твердость перлита 180-220 НВ

После травления стали 4-5%-ным раствором НNO₃ в этиловом спир­те феррит и цементит выглядят под микроскопом светлыми составляющи­ми, перлит - темным.

4. ЗАДАНИЕ ПО РАБОТЕ

4.1. Зарисовать микроструктуру сталей с указанием структурных составляющих.

4.2. Определить количественное соотношение структурных состав­ляющих.

4.3. По относительному количеству структурных составляющих приб­лизительно определить содержание углерода по формулам:

в доэвтектоидных сталях

в заэвтектоидных сталях

где Sп, Sц, - площадь, занятая перлитом и цементитом в поле шлифа.

4.4. Определить марки просмотренных сталей:

доэвтектоидных - по ГОСТ 1050-74

эвтектоидных и заэвтектоидных по ГОСТ 1435-74

5. ФОРМА ОТЧЕТА

№№ пп	Зарисовка микроструктуры стали (Форма Ø40мм)	Описание образца стали
5.1.		5.1.1. Доэвтектоидная сталь 5.1.2. Структурные состав­ляющие: светлая сетка избыточного феррита, пластинчатого строения перлит 5.1.3. 5.1.5. Марка стали по ГОСТ 1050 – 74: 60

 

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. Какие сплавы называются сталями?

6.2. Влияние углерода на механические свойства сталей.

6.3. Характеристика структурных составляющих сталей

6.4. От чего зависит качество сталей и почему?

6.5. Классификация сталей по назначению, содержание углерода в этих сталях, их маркировка.

К Х С К

S P H N O

H – участвует во всех ломкостях, флокены, газовые раковины, гидраты.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

МИКРОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ЧУГУНОВ

I. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1. Изучить микроструктуру чугунов

1.2. Определить по микроструктуре вид и класс чугуна

2. ПРИБОРЫИ МАТЕРИАЛЫ

2.1. Набор шлифов чугунов лабораторной коллекции

2.2. Металлографические микроскопы МИН-7 и МИМ-8

2.3. Альбомы с фотографиями микроструктур

3. Теоретическое введение

Чугунами называется сплавы железа с содержанием углерода более 2%. По состоянию углерода все чугуна можно разделить на две группы:

3.1. Чугуны, в которых весь углерод связан с железом в химичес­кое соединение Fe₃C (белые чугуны).

3.2. Чугуны, в которых углерод частично связан с железом в хими­ческое соединение Fe₃C, частично присутствует в свободном состоянии в виде графита (серые, ковкие, высокопрочные чугуны).

3.1. Белые чугуны

Кристаллизация белого чугуна протекает при относительно быстром охлаждении расплава в соответствии с метастабильной диаграммой железо-цементит. В процессе кристаллизации белый чугун дважды претерпе­вает изотермическое превращение:

3.1.1. Эвтектическое

Ж 4,3%С Л 4,3%С (А 2,14%С+ Ц 6,67%С)

3.1.2. Эвтектоидное

А 0,8%С П 0,8%С(Ф 0,025%С+ Ц 6,67%С)

Таким образом, в структуре белого чугуна обязательно присутствует составлявшая ледебурит, который в интервале 1147-727°С представ­ляет собой механическую смесь аустенита и цементита, а ниже 727°С - смесь перлита и цементита.

В зависимости от содержания углерода белые чугуны делятся на: дбэвтектические - Fе + (2,0 - 4,31)%С, структура: ледебурит, перлит, цементит. Эвтектические - Fе + 4,3%С, структура ледебурит. Заэвтектические - Fе + (4,3 - 6,67) %С структура; ледебурит + цементит.

3.2. Серые, ковкие, высокопрочные чугуны.

Серый чугун кристаллизуется при медленном охлаждении расплавов, которое обусловливает выделение графита в соответствии со стабильной диаграммой железо-графит.

Ковкий чугун получают из белого чугуна путем его отжига (при t=950ºС и модифицирования Ca,CаSi, РЗМ).

Высокопрочный чугун получают путем модифицирования серого чугуна.

Всевозможные формы графитных включений, встречающиеся в чугунах, регламентирует ГОСТ 3443-77

В чугунах можно выделить три основные формы графитных включений и соответственно три вида чугунов:

Форма графитных включений	Вид чугуна
Пластинчатая	серый
компактная (хлопье­видная)	ковкий
Глобулярная	высокопрочный