Лабораторная работа № 4

 

Построение диаграммы фазового равновесия и изучение микроструктур сплавов «Свинец – Сурьма» (2 часа)

 

Цель работы: построить диаграмму фазового равновесия и произвести микроструктурный анализ сплавов «Свинец – Сурьма».

Задачи работы:

1 усвоить сущность понятий «равновесное состояние сплава», «диаграмма фазового равновесия сплава», «микроструктура сплава»;

2 освоить правила построения диаграмм фазового равновесия сплавов;

3 научиться определять тип сплава «Свинец – Сурьма» по его микроструктуре.

Обеспечивающие средства: металлографический микроскоп, микрошлифы сплавов системы «Свинец – Сурьма», атлас микроструктур сплавов.

 

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Диаграмма фазового равновесия (диаграмма состояния) представляет собой графическое изображение фазового и структурного состояния сплавов изучаемой системы в зависимости от температуры и концентрации исходных компонентов.

Она характеризует процессы затвердевания и структурного изменения различных систем сплавов и даёт наглядное представление о структуре любого сплава данной системы. Диаграмма состояния сплавов позволяет судить о свойствах этих сплавов при различном весовом составе их компонентов.

Микроструктура – внутреннее строение сплава, видимое при больших увеличениях (с помощью микроскопа). При рассмотрении структуры сплава под микроскопом, пользуясь диаграммой состояния, можно определить примерный состав сплава без применения химического анализа.

Диаграмма состояния строится в координатных осях  «температура – концентрация». По оси абсцисс откладывается процентное содержание компонентов сплава от 0 до 100 %, а по оси ординат – температура.

При построении диаграммы состояния в этих координатах наносят точки, соответствующие критическим температурам для сплавов различной концентрации. Для этого на ординате, восстановленной из точки на оси абсцисс соответствующей концентрации сплава, откладывают критические температуры начала и конца кристаллизации этого сплава.

Соединяя точки начала кристаллизации сплавов различной концентрации в одну линию – линию ликвидус и конца кристаллизации в другую линию – линию солидус, получают диаграмму состояния сплава.

Изучение микроструктуры сплавов заключается в приготовлении микрошлифов и их исследовании на металлографических микроскопах. Приготовление микрошлифов проводят, применяя последовательно операции вырезки, шлифования, полирования и травления (4% раствор азотной кислоты в спирте). На приготовленных микрошлифах выявляются тёмные кристаллы свинца округлой формы и светлые кристаллы сурьмы резко очерченной формы на фоне эвтектики.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1 Свести в таблицу значения критических точек сплавов системы «Свинец – Сурьма», полученных группой при выполнении предыдущей работы.

2 Построить в масштабе координатные оси «температура – состав».

3 Перенести в координатные оси значения критических точек сплавов системы «Свинец – Сурьма».

4 Соединить плавными линиями критические точки одинакового физического смысла.

5 Пользуясь микроскопом МИМ – 7 и ЛабоМет-И изучить микроструктуру сплавов, содержащих 5, 10, 20, 40 % сурьмы.

6 В квадратах со стороной 30 мм сделать схематические зарисовки микроструктуры изученных образцов сплава системы «Свинец – Сурьма», указав состав и структурные составляющие.

 

ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ ОТЧЁТА

1 Изложить основные понятия.

2 Дать таблицу значений критических точек сплавов системы «Свинец – Сурьма».

3 Вычертить диаграмму состояния сплава системы «Свинец – Сурьма».

4 Пользуясь диаграммой состояния и кривой охлаждения, описать процесс кристаллизации сплавов, содержащих 10 и 40 % сурьмы.

5 Дать схематические зарисовки микроструктуры изученных сплавов.

6 Сделать вывод о роли диаграмм состояния сплавов в науке и технике.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 Что называется линией ликвидус?

2 Что называется линией солидус?

3 Как подразделяются сплавы системы «Свинец – Сурьма» по диаграмме состояния в зависимости от структуры?

4 Как идет процесс кристаллизации доэвтектического сплава системы «Свинец – Сурьма»?

5 Как идет процесс кристаллизации заэвтектического сплава системы «Свинец – Сурьма»?

6 Что представляет собой эвтектика?

МОДУЛЬ 2 КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

 

Лабораторная работа № 5

 

Микроструктурный анализ углеродистых сталей, полученных в условиях метастабильного равновесия (2 часа)

 

Цель работы: осуществить микроструктурный анализ углеродистой стали.

Задачи работы:

1 усвоить понятия «сталь», «углеродистая сталь»;

2 ознакомиться с диаграммой состояния «Железо – Цементит» (Fe–Fe₃C);

3 изучить природу и свойства структурных составляющих углеродистой стали;

4 научиться по микроструктуре определять примерное содержание углерода и марку углеродистой стали.

Обеспечивающие средства: металлографический микроскоп, микрошлифы углеродистой стали, атлас микроструктур сплавов.