Контрольная работа по Материаловедение на тему Вариант № 40 1 Вычертить диаграмму состояния системы “свинец-сурьма”

Вариант № 40
1 Вычертить диаграмму состояния системы “свинец-сурьма” (рисунок В4). Указать линии ликвидуса и солидуса, а также структурно – фазовый состав областей. Для сплава, содержащего 5% Pb, построить кривую охлаждения и описать происходящие при охлаждении превращения. Зарисовать и описать структуру заданного сплава.
2 Вычертить диаграмму состояния железо-цементит (железо-углерод), указать структурные превращения во всех областях диаграммы, описать превращения и построить кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 5,8 % С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?
3 Расшифровать марку стали, описать её свойства (физические, химические, механические, технологические), область применения и способы изменения свойств (виды термической обработки). Стали: ст.4сп, 08Х17Т.

Задание № 1
1 Вычертить диаграмму состояния системы “свинец-сурьма” (рис.1). Указать линии ликвидуса и солидуса, а также структурно – фазовый состав областей. Для сплава, содержащего 5% Pb, построить кривую охлаждения и описать происходящие при охлаждении превращения. Зарисовать и описать структуру заданного сплава.
Решение

(состояния системы «свинец - сурьма»; )

Сплав Рb — Sb относится к сплавам смесям (I тип), составляющие которого неограниченно растворяются в жидком виде, а в твердом состоянии нерастворимы и представляют собой механическую смесь кристаллов компонентов, образующих сплав.
Общий вид диаграммы приведен на рис. 1. Линия ACB — ликвидус, выше которой находится область жидкого однофазного состояния (Ж). Линия DCE –солидус, ниже которой сплав находится в твердом двухфазном состоянии в виде смеси кристаллов свинца и сурьмы (Рb + Sb).
При охлаждении сплавов различной концентрации на линии AC из жидкого расплава выделяются кристаллы свинца, а на линии CB – кристаллы сурьмы.
На линии DCE происходит образование эвтектики, т.е. из жидкой фазы состава точки C (13% Sb) одновременно при постоянной температуре выделяются дисперсные кристаллы свинца и сурьмы. Эта линия называется линией эвтектического превращения. На ней в равновесии находятся три фазы: жидкая, кристаллы свинца и кристаллы сурьмы. Точка C называется эвтектической, а сплав состава этой точки — эвтектическим (Э). Сплавы с содержанием сурьмы менее 13% называются доэвтектическими (Э+Pb), а более 13% - заэвектическими (Э+Sb).
Построим схематическую кривую охлаждения (рис.1,б) сплава с
содержанием 5% Pb свинца по диаграмме состояния Pb-Sb (рис.1,а).
При охлаждении от исходной температуры до температуры точки 1 сплав находится в однофазном жидком состоянии. Скорость охлаждения сплава максимальна, что характеризуется малым наклоном участка 0-1 кривой охлаждения.
С температуры точки 1 начинается кристаллизация сурьмы, которая продолжается до температуры точки 2, соответствующей линии эвтектического превращения. Сплав находится в двухфазном состоянии Ж+Sb. Скорость охлаждения замедляется, что обусловливает больший наклон участка 1-2 кривой охлаждения. Охлаждение сплава в интервале температур 1–2 приводит к его качественному изменению: в результате выпадения первичных кристаллов сурьмы жидкая фаза обедняется сурьмой и обогащается свинцом. Состав жидкой фазы меняется по линии ликвидус от точки 1 при температуре точки 1, до точки C при температуре точки 2.
На линии DCE образование первичных кристаллов сурьмы заканчивается, а из оставшейся жидкости состава точки C (13%) происходит кристаллизация эвтектики Э=(Pb+Sb). На кривой охлаждения наблюдается горизонтальный участок 2-3.