IV – ;V – .

4. Порядок выполнения работы

Работа выполняется звеньями (по два-три студента в каждом звене).

1. Изучить учебное пособие.

2. Получить жидкий сплав одного из составов (разд.2), установить термопару в кварцевый наконечник, погруженный в сплав, записать показания температуры через 30 с. Замер прекратить при температуре 140°С.

3. Построить по полученным данным кривую охлаждения сплава в координатах температура-время (рис.1).

4. Определить критические точки по перегибам кривой охлаждения, т. е. температуру начала и конца кристаллизации, отметить их на графике.

5. Указать в таблице критические точки сплавов, определенные другими звеньями студентов.

6. Построить диаграмму состояния олово-цинк (рис.2):

   1. отложить на левой вертикали температуру кристаллизации олова – 232°С;

   2. отложить на правой вертикали температуру кристаллизации цинка – 419°С;

   3. найти положение сплава эвтектического состава и отметить температуру его кристаллизации;

   4. найти положение сплавов доэвтектического и заэвтектического составов и отметить точки начала и конца кристаллизации;

   5. соединить плавной кривой все точки начала кристаллизации и прямой линией – точки конца кристаллизации.

7. Выполнить индивидуальное задание.

5. Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Кривая охлаждения заданного сплава.

3. Диаграмма состояния олово-цинк, на которой указаны:

   1. линии ликвидус и солидус данной системы;

   2. линия начала кристаллизации олова и цинка;

   3. линия кристаллизации эвтектики;

   4. эвтектическая точка.

4. Структура сплавов доэвтектического, заэвтектического и эвтектического составов (рис. 3).

5. Индивидуальное задание:

   1. зарисовать данную преподавателем диаграмму состояния;

   2. установить тип данной диаграммы;

   3. определить структурный и фазовый состав различных ее областей;

   4. определить положение сплава, данного преподавателем, на диаграмме состояния;

   5. определить его критические точки, число степеней свободы в каждой критической точке по правилу фаз Гиббса и построить кривую охлаждения в координатах температура-время;

   6. определить концентрацию компонентов в твердой и жидкой фазах по правилу отрезков, а также весовое количество фаз при заданной температуре;

   7. определить структуру заданного сплава.

6. Контрольные вопросы

1. Что такое диаграмма состояния?

2. Какой метод положен в основу построения диаграммы олово-цинк?

3. Что называется компонентом, фазой?

4. Как определяется концентрация фаз?

5. Как определяется соотношение масс фаз?

6. Каковы особенности эвтектического сплава?

7. Нарисовать диаграмму состояния с ограниченной и неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии и проставить все фазы.

8. Нарисовать диаграмму состояния, когда компоненты не растворяют­ся друг в друге, когда образуется устойчивое химическое соеди­нение, проставить все фазы.

9. Как определяется число степеней свободы в критических точках?

Лабораторная работа № 2

Микроскопический анализ металлов и сплавов. Структура

углеродистой стали в равновесном состоянии

1. Цель работы

1. Ознакомиться с микроанализом, устройством и работой металлографического микроскопа.

2. Приобрести навыки анализа структуры и свойств железоуглеродистых сплавов в равновесном состоянии.

2. Приборы, материалы, учебные пособия

1. Металлографический микроскоп МИМ-7 с набором объективов и окуляров.

2. Комплект микрошлифов различных марок стали.

3. Таблицы, ГОСТы по определению балла зерна и неметаллических включений.

4. Альбом микроструктур.

5. Справочное пособие.

3. Микроанализ и диаграмма состояния сплавов

Металлы, применяемые в технике, имеют, как правило, поли­кристаллическое строение, т. е. состоят из множества мелких, раз­лично ориентированных кристаллических зерен.

Размеры кристаллических зерен очень малы и обычно измеря­ются сотыми долями миллиметра. Поэтому увидеть их можно только с помощью микроскопа, т. е. системы оптических линз, увеличиваю­щих изображение предметов во много раз. В современных металло­графических микроскопах, подбирая соответствующие объективы и окуляры, можно получать различное увеличение, вплоть до 2000 раз.

Строение металлов, видимое в микроскопах, называется микрострукту­рой, а изучение микроструктуры металла называется микроанали­зом.

Между микроструктурой и многими свойствами металла су­ществует определенная связь. Поэтому микроанализ металлов имеет большое значение при изучении свойств металлов.

При помощи микроанализа определяют:

1. Форму и размер кристаллических зерен, из которых состоит ме­талл или сплав.

2. Изменение структуры сплава, происходящее под влия­нием различных режимов термической и химико-термической об­работки, а также после внешнего механического воздействия на сплав.

3. Микропороки металла – микротрещины, раковины и т. д.

4. Неметаллические включения – сульфиды, оксиды и т. д.

5. Химический состав некоторых структурных составляющих по их характерной форме и характерному окрашиванию специальными реактивами.

Для микроанализа из испытываемого материала вырезают об­разец и путем ряда операций (шлифования, полирования, травления) доводят его поверхность до такого состояния, что становится воз­можным исследовать микроструктуру.

Подготовленная для исследования под микроскопом поверх­ность образца называется микрошлифом.

Таким образом, микроскопический анализ состоит из приготовления микрошлифа и исследования микрошлифа с помощью металлографического микроскопа.