Реферат: Диаграммы состояния - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Диаграммы состояния

Банк рефератов / Технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 2250 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

7 КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине Металловедение 1. Диаграммы состояния и кристаллизация металлических сплавов . Методы построения диаграмм состояния . Правило фаз Гиббса 1 . 1 Диаграммы состояния Диаграммы состояния, или диаграммы фазового равновесия в удобной графической форме показывают фазовый состав сплава в зависимости от температуры и концентрации . Диаграммы состояния строят для условий равновесия ( окончательное состояние ). Равновесное состояние соответствует минимальному значению свободной энергии . Это состояние может быть достигнуто только при очень малых скоростях охлаждения или длительном нагреве . Однако истинное равновесие достигается редко, наиболее часто системы находятся в метастабил ь ном состоянии ( неустойчивом ), и под воздействием внешних факторов могут переходить в другие более устойчивые состояния . Метастабильные состояния нередко сообщают сплавам высокие механические и другие свойства . 1. 2 Правило фаз Диаграммы фазового равновесия характеризуют окончательное состояние сплавов, то есть после того как все превращения в них произошли и полностью закончились . Это состояние зависит от внешних условий ( Т 0 С ; Р , МПа ) и характеризуется числом и концентрацией образовавшихся фаз . Закономерность изменения числа фаз в гетерогенной системе определяется правилом фаз . Правило фаз устанавливает зависимость между числом степеней свободы, числом компонентов и числом фаз и выражается уравнением С = К - Ф + 2, г де С - число степеней свободы системы ( или вариантность ); К - ч исло компонентов, образующих систему ; 2 - число внешних факторов ( Т и Р ); Ф - число фаз, находящихся в равновесии . Под числом степеней свободы ( вариантностью системы ) понимают возможность изменения температуры, давления и концентрации без изменения числа фаз, находящихся в равновесии . При нормальных условиях изменяется только один фактор - Т 0 С, Р = const , тогда : С=К - Ф + 1 . Число степеней свободы не может быть меньше нуля, то гда К-Ф+1>0, а Ф<К+1, то есть число фаз в сплаве, не может быть больше чем число компонентов плюс единица . Таким образом, в двойной системе может быть не более трёх фаз . При С = 0 - существует в равновесии сразу три фазы - имеется нонвариантное равновесие ( безвариантное ). При таком равновесии сплав может существовать только при условии - постоянная температура и определённый состав всех фаз, находящихся в равновесии . То есть кристал л из ация ( или превращение ) начинается и заканчивается при постоянной температуре . Если С =1 или 2, то кристал л из ация или превращение протекает с течением времени в интервале температур . 1. 3 Процесс кристаллизации сплавов В жидком состоянии большинство металлов неограниченно растворяется друг в друге, образуя однородный раствор ( исключение : Fe - Pb , Cu - Pb ). Кристаллизация в сплаве начинается только при переохлаждении, с образованием зародышей и их последующего роста . Любые фазы, образующие ся в сплаве, отличаются по составу от исходного жидкого раствора, поэтому для образования устойчивого зародыша необходимы не только гетерофазные ( по плотности ) флуктуации, но и флуктуации концентрации (рис.1 ). Рисунок 1 . Флуктуациями концентрации называют временно возникающие отклонения химического состава сплава в отдельных малых объёмах жидкого раствора от среднего его состава . Такие флуктуации возникают вследствие диффузионного перемещения атомов вещества . 1. 4 Построение диаграмм состояния Д иаграмма состояния показывает изменение состояния сплавов в зависимости от температуры ( P = const ) и концентрации . Если в системе имеется два компонента, то диаграмма будет иметь два измерения : первое - температурная шкала, второе - концентрация сплава ( рисунок 2 ). Рисунок 2. Каждая точка на оси абсцисс соответствует определённому с одержанию каждого компонента . Общее содержание к омпонентов в сплаве - 100% . Крайние ординаты на диаграмме соответствуют чистым компонентам, а ординаты между ними - двойным сплавам . Через точку С проходит сплав содержащий 35 % компонента В и, соответственно, 65 % компонента А . Каждая точка на диаграмме состояния показывает состояние сплава данной концентрации при данной температуре . Каждая вертикаль соответствует изменению температуры определенного сплава . Изменение фазового состояния сплава отмечается на диаграмме точкой . Линии, соединяющие точки аналогичных превращений, разграничивают на диаграмме области аналогичных фазовых состояний . Вид диаграммы состояния зависит от того, как реагируют оба компонента друг с другом в твердом и жидком состоянии, то есть, растворимы ли они в жидком и твердом состоянии, образуют ли химические соединения и так далее . Обычно диаграммы состояния строят, экспериментально используя термический анализ, то есть строят кривые охлаждения и по остановкам и перегибам на этих кривых, вызванным тепловым эф ф е к том превращений, определяют температуры превращений . Эти температуры называют критическими точками . Температуру металлов измеряют обычно при помощи термопары . Имея достаточное количество сплавов , и определив в каждом сплаве температуры превращений, можно построить диаграмму состояния . Рисунок 3 . Построение кривых охлаждения Диаграмма состояния показывает, какую структуру будет иметь медленно охлажденный сплав при любой температуре . 2. Кристаллизация сплавов . Диаграммы состояния сплавов с неограниченной растворимостью в твердом состоянии . Кристаллизация твердых растворов . Правило концентраций и отрезков 2.1 Диаграмма состояния сплавов, образующих неограниченные твердые растворы Диаграмма состояния для случая полной взаимной растворимости компонентов А и В в жидком и твердом состояниях в зависимости от концентрации и температуры дана на рис.1 . Рисунок 1 . Диаграмма состояния с неограниченной растворимостью компонентов Если два компонента неограниченно растворяются в жидком и твердом состояниях, то возможно существование только двух фаз - жидкого раствора Ж ( L ) и твердого раствора ( ). Следовательно, трех фаз быть не может, кристаллизация не наблюдается при постоянной температуре и горизонтальной линии на диаграмме нет . При температуре выше линии t А а t В , называемой линией ликвидус, существует только жидкая фаза Ж . В этой области свободная энергия жидкой фазы F ж ниже свободной энергии твердого раствора F , состоящего из компонентов А и В . В области ниже линии t А б t В , называемой линией солидус, устойчив - твердый раствор, так как F < F ж . Между линиями ликвидус и солидус в равновесии находятся жидкая фаза и -твердый раствор . Диаграмма состояния строится методом термического анализа . Кристаллизация чистого компонента А : равномерное понижение температуры до значения t А ( температура плавления компонента А ), при которой компонент А затвердевает ( до t А - С = 1 + 1 - 1 = 1 ). На кривой отмечается остановка ( горизонтальная линия ), так как согласно правилу фаз только при этой температуре одновременно могут существовать две фазы - твердая и жидкая ( С=1+1-2=0 ). После затвердевания ( Ф = 1 ), температура снова равномерно понижается С = 1 + 1 - 1 = 1 . Аналогично для компонента В ( рисунок 1 ). При охлаждении сплава I температура понижается до t 1 ( C =2+1-1=2 ), при которой начинается кристаллизация, на кривой охлаждения наблюдается перегиб, связанный с уменьшением скорости охлаждения вследствие выделения скрытой теплоты кристаллизации . Начиная от температуры t 1 , из Ж -фазы кристаллизуется твердый раствор . Процесс кристаллизации идет при понижающейся температуре ( С=2+1-2=1 ), существует две фазы : Ж и . При достижении t 2 сплав затвердевает и при более низких температурах существует только - твердый раствор . Если найденные точки перенести на диаграмму, и одноименные точки соединить плавными линиями, то получится диаграмма состояния системы сплавов А и В , образующих непрерывный ряд твердых растворов ( рисунок 1 ). В интервале температур между линиями ликвидус и солидус две фазы - жидкий сплав и - твердый раствор . 2 . 2 Кристаллизация твердых растворов Рассмотрим более подробно процесс кристаллизации сплава, содержащего 60% компонента В . При температуре t 1 сплав находится в жидком состоянии . В нем имеется равновесный набор фазовых и концентрационных флуктуаций ( отклонение от среднего химического состава ). При охлаждении в интервале температур t 1 до t 2 - количество размер флуктуаций при охлаждении увеличивается по отношению к - фазе . Ниже т .2 , ( то есть примем т .3 ) начинается процесс кристаллизации, критический размер зародыша достигает максимальной величины . Ниже t 2 сплав является двухфазным ( Ж и - кристаллы ). Двухфазное состояние существует в интервале температур t 2 - t 5 ( рисунок 2 ). Рисунок 2 . В процессе кристаллизации ( при каждой Т 0 С ) изменяется и концентрация фаз, и количество каждой фазы ( при кристаллизации количество твердой фазы увеличивается, а жидкой уменьшается ). В любой точке диаграммы, когда существует две фазы, можно определить количество обеих фаз и их концентрацию . Для этого служит правило рычага, или правило отрезков . 2. 3 Первое правило отрезков ( правило концентраций ) Чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, характеризующую состояние сплава, проводят горизонтальную линию ( коноду ) до пересечения с линиями ( ликвидус и солидус ) ограничивающими данную область ; проекции точек пересечения на ось концентраций показывают концентрацию компонентов в фазах ( или составы фаз ). Таким образом, химический состав твердой фазы ( для температуры т .3 ) описывается точкой пересечения коноды с линией солидус, то есть в точке - а ( 82 % В , остальное - 18 % А ). Точка встречи коноды и линии ликвидус ( т . б ) описывает равновесное состояние жидкости, то есть её химический состав ( Ж -фаза содержит : 43 % В , остальное - 57 % А ). При t 4 - жидкость имеет состав точки - д , а - твердый раствор имеет состав точки - г . При температуре t 5 процесс кристаллизации заканчивается . Таким образом, делаем вывод : состав твердой фазы изменяется по линии солидус ( от точки s до точки t 5 ), а состав Ж фазы изменяется по линии ликвидус ( от точки t 2 до точки е ). В процессе кристаллизации изменяется не только состав фаз, но и количественное состояние между ними . Для определения количественных соотношений фаз, находящихся в равновесии при данной температуре пользуются вторым правилом отрезков ( или рычага ). 2.4 Второе правило отрезков ( правило рычага ) Для того чтобы определить количественное соотношение фаз, через заданную точку проводят горизонтальную линию ( коноду ). Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз . Для температуры t 3 : точка 3 определяет состояние сплава, точка б - состав Ж фазы ; точка а - состав - твердой фазы, отрезок ба - определяет всё количество сплава ( конода, её длину принимают за 100 % объёма сплава ); отрезок 3а характеризует количество жидкой фазы ; отрезок б3 определяет количество кристаллов ( - твердой фазы ). а = 3б/ба*100%=30/100*100%=30%, Ж б =3а/ба*100%=70/100*100%=70%, Ж б =100- а =100 % - 30%=70% . При t 4 : г =4д/дг*100% = 60/100*100% = 60%, Ж д =4г/дг*100% = 40/100*100% = 40%, Ж г =100/дг*100% = 100 % - 60% = 40% . Отрезки, примыкающие к жидкой фазе, характеризуют количество твердой фазы . Отрезок коноды, примыкающий к твердой фазе, характеризует количество жидкой фазы . Окончание затвердевания сплава соответствует температуре t 5 . Выделяющиеся кристаллы твердого раствора имеют переменный состав, зависящий от температуры ( t 2 : s ; t 3 : а ; t 4 : г ; t 5 : 5 ). Однако при медленном охлаждении процессы диффузии в жидкой и твердой фазе ( объемная диффузия ), а также процессы взаимной диффузии между ними ( межфазная диффузия ) успевают за процессом кристаллизации, поэтому состав кристаллов выравнивается . В этих условиях сплав после затвердевания будет состоять из однородных кристаллических зерен твердого раствора ( рисунок 3 ), а их состав будет соответствовать исходному составу сплава ( точка 6 (рис.2 )). Рисунок 3 . Микроструктура сплава В сплавах может наблюдаться дендритная ликвация : в кристаллах оси первого порядка будут обогащены тугоплавким компонентом ( В ), периферийные слои кристалла и межосные пространства, кристаллизующиеся в последнюю очередь, обогащены компонентом легкоплавким ( А ), понижающим температуру плавления сплава . Быстрое охлаждение способствует дендритной ликвации . Литература 1 . Лахтин Ю .М., Леонтьева В .П. Материаловедение . М., 19 72, 1980 . 2 . Гуляев А .П. Металловедение . М., 19 86 . 3 . Новиков И .И. Дефекты кристаллического строения металлов . М., 19 83 . 4 . Антикайн П .А. Металловедение . М., 19 72 .
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
В суде:
- Объясните, почему вы разводитесь?
- Потому что поженились...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru