Необходимые материалы, приборы и оборудование:

1. Электропечь.

2. Тигель с расплавом.

3. Термопара в чехле с проводами.

4. Милливольтметр.

Термический метод анализа металлов и сплавов

Термический метод анализа является одним из основных методов, используемых в металловедении для определения температур фазовых превращений. Он основан на выделении или поглощении тепла (скрытой теплоты превращения) при фазовых превращениях.

Термический метод заключается в непрерывном фиксировании температуры металла или сплава при его охлаждении (нагревании) с последующим построением кривых охлаждения (нагревания). Кривые охлаждения изображаются в координатах «температура-время». Так как фазовые превращения (например, кристаллизация) сопровождаются тепловыми эффектами, то на кривых охлаждения можно наблюдать либо горизонтальные площадки - тогда превращения протекают при постоянных температурах, либо точки перегиба за счёт изменения скорости охлаждения - тогда превращения происходят в некотором интервале температур.

Температуры начала и конца фазовых превращений, определяемые по кривым охлаждения, называются критическими, а соответствующие им точки на кривых охлаждения - критическими точками.

В простейших случаях кривые охлаждения выглядят так, как показано на рис. 1.

Рис. 1. Некоторые примеры кривых охлаждения при кристаллизации из

жидкости:

а) Чистого металла.

б) Твёрдого раствора.

На приведённых кривых точки 1 показывают температуру начала кристаллизации точки 2 - конец кристаллизации. Отсюда видно, что чистый металл (кривая «а») кристаллизуется при постоянной температуре, в то время как твёрдый раствор (кривая «б») - в интервале температур. Образование площадок или точек перегиба вызвано выделением некоторого количества тепла, (скрытая теплота кристаллизации) которое компенсирует потерю тепла при охлаждении. Величина теплового эффекта зависит от природы металла, а также от условий кристаллизации, в частности, от массы и скорости его охлаждения.

Кристаллизация из жидкости характеризуется большим тепловым эффектом, чем превращения, происходящие в твёрдом состоянии. Поэтому при изучении вторичных превращений наряду с термическим методом используют измерение магнитных свойств, электросопротивления и т.д.

На рис. 2. показана схема установки для определения критических точек металлов и сплавов методом термического анализа.

Рис.2. Схема установки для определения критических точек.

Установка состоит из электропечи 1, в которую помещен тигель 2 с исследуемым металлом или сплавом, термопары 3, термостата4, соединительных проводов 5 и милливольтметра 6. Температура сплава измеряется с помощью термоэлектрического пирометра, состоящего из термопары и милливольтметра. «Горячий» спай термопары, защищенный металлическим или фарфоровым чехлом, погружают в изучаемый расплав, а «холодный» спай - в термостат с постоянной температурой (0° С или 20 ° С). В этом случае показания прибора будут пропорциональны температуре «горячего» спая.

Для получения более точной кривой охлаждения применяют фоторегистрирующие пирометры, позволяющие непрерывно записывать на фотобумаге показания прибора.