28. Опишите метод построения кривых охлаждения.
Диаграммы состояния представляют собой графическое изображение фазового состояния сплавов данной системы в зависимости от температуры и концентрации компонентов. Их строят для равновесного состояния, которое соответствует минимальному значению свободной энергии системы. Диаграммы состояния играют важную роль в теории и практике металловедения. С их помощью можно исследовать фазовые и структурные превращения сплавов, анализ диаграмм дает возможность предвидеть изменение свойств сплавов и назначить оптимальные режимы термической обработки. Для построения диаграмм состояния используют экспериментальные данные, на основе которых строят кривые охлаждения серии сплавов, состоящих из одних и тех же компонентов, но имеющих неодинаковый химический состав. С помощью кривых охлаждения определяют критические точки сплава — это температуры, при которых происходят фазовые превращения в сплавах. На кривых охлаждения сплавов они выявляются в виде перегибов или площадок, свидетельствующих об изменении темпов охлаждения, что связано с выделением скрытой теплоты кристаллизации. Для построения кривых охлаждения используют м-д термического анализа. Сплав известного состава или чистый Ме нагревают до t плавления в тигле, помещенном в печь. Затем электропитание печи отключают, и Ме начинает остывать вместе с печью. Диаграмму строят на основании справочных данных или же экспериментальных. Необходимы концентрация компонентов и их температуры кристаллизации.
Для построения кривой охлаждения, пользуются правилом фаз Гиббса, которое формулируется так: в равновесной системе, на которую влияют только температура и давление, число степеней свободы равняется разнице числа компонентов и числа фаз, увеличенных на 2. Правило фаз Гиббса выражается формулой: f = n - K + 2, где f – это число степеней свободы; n – число компонентов; K – число фаз.
Рис.1 Кривая охлаждения
29. Дайте определение терминам эвтетика, ликвидус и солидус.
Диаграмма состояния - это графич.изображение состояния любого сплава изучаемой системы в зависимости от концентрации и температуры
.
Рис. Диаграмма состояния сплавов
Температуры, соответствующие фазовым превращениям, называют критическими точками. Некоторые критические точки имеют названия, например, точки отвечающие началу кристаллизации называют точками ликвидус, а концу кристаллизации – точками солидус. По кривым охлаждения строят диаграмму состава в координатах: по оси абсцисс – концентрация компонентов, по оси ординат – температура. Общий вид данной диаграммы: Компоненты А и В; Жидкость Ж, кристаллы компонента А и кристаллы компонента В.
Линия СДЕ – линия ликвидус; линия FДК – линия солидус. Солидус - линия на фазовых диаграммах, на которой исчезают последние капли расплава, или т-ра, при которой плавится самый легкоплавкий компонент. Ликвидус - на фазовых диаграммах линия полного плавления твёрд.фаз. Эвтектическая композиция (точка Д) - это жид.р-р, кристаллизующийся при наиболее низкой т-ре для сплавов данной системы. Соответственно, т-ра плавления сплава эвтектического состава — также самая низкая, по сравнению со сплавами другого состава для данной системы компонентов. Добавляя или отводя тепло, можно изменить пропорцию м/у кристаллич.фазами и расплавом в эвтектической точке без изменения т-ры. После кристаллизации эвтектика становится смесью кристаллитов фаз. По диаграмме состояния можно определить т-ры фазовых превращений, изменение фазового состава, приблизительно, св-ва сплава, виды обработки, которые можно применять для сплава.
30. Укажите основные методы исследования конструкционных материалов.
Существует много разнообразных способов, при помощи которых изучают строение материалов. В данном параграфе представлены лишь основные методы анализа внутреннего строения металлических материалов. Многие из представленных методов используются и для оценки строения неметаллических и композиционных материалов. Определение химического состава. Для определения химического состава используются методы количественного анализа. Если не требуется большой точности, то используют спектральный анализ. Спектральный анализ основан на разложении и исследовании спектра электрической дуги пли искры, искусственно возбуждаемой между медным электродом и исследуемым металлом. Более точные сведения о составе дает рентгеноспектральный анализ. Проводится на микроанализаторах. Позволяет определить состав фаз сплава, характеристики диффузионной подвижности атомов. Структурный анализ. Существуют понятия макроструктуры, микроструктуры и субмикроструктуры материалов. Макро структурный анализ - изучение структуры материалов визуально или с помощью простейших оптических приборов с увеличением до 50 крат. Микроструктурный анализ- изучение поверхности при помощи световых микроскопов. Увеличение составляет от 50 до 2000 крат. Позволяет обнаружить элементы структуры размером до 0,2 мкм. Для изучения атомно-кристаллического строения твердых тел используется рентгеноструктурный метод анализа, позволяющий определять качественный и количественный фазовый состав сплавов, особенности субструктуры, тип твердых растворов, параметры кристаллических решеток, плотность линейных дефектов, микронапряжения и др.