- •Задания и методические указания
- •2 Методические указания к выполнению заданий
- •2.1 Построение дфр «железо - цементит»
- •2.2 Определение химического состава
- •2.3 Описание фазового состава сплава
- •2.4 Разбор процессов кристаллизации в сплавах
- •2.5 Определение расчётной твердости в сплавах железо - цементит
- •3 Справочные материалы
- •Критические точки диаграммы фазового равновесия системы сплавов «железо - цементит»
- •Линии диаграммы фазового равновесия системы сплавов «железо - цементит»
- •Фазы в сплавах системы «железо - углерод» (в вариантах «железо - цементит» и «железо - графит»)
- •Двухфазные структурные составляющие в сплавах системы «железо - цементит»
- •4 Изображения микроструктуры сплавов железо - цементит
- •Библиографический список
- •Образец оформления титульного листа отчёта
- •О т ч е т
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Российский государственный профессионально-педагогический университет»
Институт инженерно-педагогического образования
Кафедра металлургии, сварочного производства
и методики профессионального обучения
Задания и методические указания
К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЙ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
«ДИАГРАММА ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ СПЛАВОВ
ЖЕЛЕЗО – ЦЕМЕНТИТ»
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»
ОСНОВНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ ПРОФИЛИЗАЦИЙ
«Сертификация, метрология и управление качеством в машиностроении»
«Технология и оборудование машиностроения»
НАПРАВЛЕНИЯ 44.03.04 Профессиональное обучение (по отраслям)
Екатеринбург
РГППУ
2015
1 Задания к упражнениям по теме
«Диаграмма фазового равновесия системы сплавов железо-цементит»
Задание 1.Постройте диаграмму фазового равновесия (ДФР) системы сплавовжелезо-цементит (Fe-Fe3C) по координатам критических точек (табл. 1 в разд. 3) и обозначениям линий фазовых превращений (табл. 2 там же) на миллиметровой бумаге формата А4.
Расставьте обозначения фаз в областях диаграммы (табл. 3).
Задание 2. Определите химический состав – рассчитайте концентрацию углерода – двух сплавов, заданных в Вашем варианте (см. табл. 4) массами сплавляемых компонентов – железа и углерода.
Ответьте, к какому классу сплавов железа с углеродом относится получившийся сплав – сталям (доэвтектоидным, эвтектоидным, заэвтектоидным) или чугунам (доэвтектическим, эвтектическим, заэвтектическим).
Отобразите точкой или штрихом на шкале концентраций построенной ДФР железо-цементит полученные характеристики химического состава заданных сплавов.
Восстановите линии фигуративных точек, соответствующие заданным сплавам.
Задание 3. Проанализируйте и опишите фазовый состав каждого из заданных сплавов при двух температурах: «повышенной», обозначаемой в данной работе как Т1, и Т2 = 295 К. Значения температуры Т1 для каждого из двух сплавов, соответствующие вашему варианту, представлены в табл. 4 в разд. 3. Температура Т2 одинакова для двух сплавов во всех вариантах заданий.
Задание 4.Разберите процесс кристаллизации заданных сплавов, отразите характерные стадии процесса в соответствующей таблице и приведите схематичные изображения микроструктур на отдельных этапах кристаллизации и при комнатной температуре.
Охарактеризуйте структурные составляющие. Рассчитайте массу эвтектики (или эвтектоида) в заданных сплавах.
Задание 5.Рассчитайте относительное количество и массу цементита в заданных сплавах при комнатной температуре.
В предположении, что твердость двухфазных материалов аддитивно изменяется с изменением относительных количеств сосуществующих фаз, рассчитайте твердость заданных сплавов при комнатной температуре.
Дайте письменное заключение, почему с ростом концентрации углерода в сплавах Fe-Fe3C (железо – цементит) увеличивается их твердость.
2 Методические указания к выполнению заданий
2.1 Построение дфр «железо - цементит»
Для построения ДФР необходимо иметь лист масштабно-координатной (миллиметровой) бумаги формата А4, линейку длиной 30 см, карандаш и ластик.
Построение диаграммы лучше начинать, используя карандаш, и лишь после завершения построения обвести линии пастой или тушью.
Следует обратить внимание на оптимальный выбор масштабов графического отображения информации по осям концентраций и температур. Критерии оптимальности – возможно более полное использование площади листа без потери «эстетичности вида» и удобное число единиц измерения отражаемой величины, приходящихся на 1 мм (см) отрезка оси.
Например, для шкалы температуры масштабы «10ОС : 1 мм» и «5ОС : 1 мм» удобнее, чем «15ОС : 1 мм»).
С целью «расширения» левого угла диаграммы используйте нелинейную шкалу концентраций углерода в сплаве. Рекомендуемые масштабы градуировки шкалы концентрации углерода в мас. % таковы:
■ в диапазоне 0…1 мас.% С –1 см шкалы соответствует 0,2 мас.% С,
■ в диапазоне 1…7 мас.% С – 0.5 см (5 мм) шкалы соответствует 0,2 мас.% С.