Меню Закрыть

По диаграмме состояния железо-углерод опишите превращения при охлаждении сплава

Вариант 10
1. По диаграмме состояния железо-углерод опишите превращения при охлаждении сплава, содержащего 6,2% углерода. Постройте кривую охлаждения сплава и классифицируйте его.
Диаграмма фазового равновесия системы железо-углерод (рисунок 1) относится к типу диаграмм с ограниченной растворимостью углерода в железе, имеющем полиморфные модификации с наличием эвтектического, перитектического и эвтектоидного превращений.

Рисунок 1. Диаграмма состояния железо-цементит и линия заданного сплава

Для заданного состава проводим линию сплава. Отмечаем каждое пересечение линии сплава с линиями диаграммы. Сносим каждую точку пересечения на диаграмме для построения кривой охлаждения.
Рассмотрим фазовые превращения, происходящие при охлаждении заданного сплава. Выше температуры ликвидуса (до точки 1) сплав находится в области однофазного жидкого раствора. В точке 1 начинается кристаллизация цементита (первичного) из жидкого раствора. Сплав является двухфазным. Цементит выделяется в виде крупных пластинчатых кристаллов.
В точке 2 при температуре 1147°С первичная кристаллизация заканчивается эвтектическим превращением с образованием ледебурита. На кривой охлаждения изображаем горизонтальный участок.

Рисунок 2. Микроструктура заэвтектического чугуна: цементит (светлые пластины) и ледебурит
Ниже точки 2 состав сплава представлен первичным цементитом и ледебуритом (аустенит + цементит). В точке 3 (температура 727°С) происходит эвтектоидное превращение, в результате которого аустенит превращается в перлит. Эвтектоидное превращение идет при постоянной температуре, поэтому на кривой охлаждения изображаем горизонтальный участок.
При дальнейшем охлаждении от точки 3 до комнатной температуры сплав представлен первичным цементитом и ледебуритом (смесь перлита и цементита). Данный сплав называется чугун заэвтектичекий, микроструктура которого представлена на рисунке 2.

2. Алюминиевые сплавы. Дюралюмины и силумины. Их марки, свойства, области применения.
Из-за низкой прочности технический алюминий применяется для изготовления малонагруженных элементов конструкций. Широкое применение в качестве конструкционных материалов имеют сплавы на основе алюминия. Сплавы алюминия, обладая хорошей технологичностью на всех стадиях передела, малой плотностью, высокой коррозионной стойкостью, при достаточной прочности, пластичности и вязкости нашли широкой применение в авиации, автостроении, строительстве и других отраслях народного хозяйства.
В зависимости от легирующего элемента алюминиевые сплавы можно классифицировать на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы делаться на упрочняемые термической обработкой и неупрочняемые термической обработкой. Литейные сплавы также могут упрочняться в результате термической обработки, но степень упрочнения тем меньше, чем больше легирован литейный сплав, т.е. чем больше эвтектики в структуре.
Кремний является одним из основных легирующих элементов в литейных алюминиевых сплавах (силуминах). Силумины обычно содержат от 5 до 14% Si, т.е. на несколько процентов больше или меньше эвтектической концентрации. Эти сплавы обычно имеют грубую игольчатую эвтектику, состоящую из (α + Si) и первичные кристаллы.
Литейные сплавы имеют маркировку «АЛ» с последующей цифрой, обозначающей номер марки в ГОСТе. АЛ2 – это нормальные силумины, АЛ4 и АЛ9 – это литейные сплавы с минимальным количеством кремния и повышенным содержанием магния и марганца. Аббревиатурами АЛ3, АЛ5, АЛ6 обозначаются алюминиевые сплавы, легированные медью, которые характеризуются слабыми литейными свойствами, но одновременно выгодно отличаются отличной способностью к любой механической обработке. Маркировкой АЛ11 обозначают литейный сплав с цинковой присадкой, который используют при отливке деталей сложной конфигурации. Литейный алюминиевый сплав АЛ7 применяется для изготовления небольших деталей путём литья, которые впоследствии подвергаются активной механической обработке. Сплав АЛ12 имеет ярко выраженную склонность к точному фасонному литью, однако механическая обработка деталей из этого металла нецелесообразна.
Обладая высокими литейными свойствами, силумины являются основным исходным материалом для создания технологичных и, в то же время, высокопрочных литейных алюминиевых сплавов, которые могут подвергаться упрочняющей термической обработке. При создании таких сплавов используют дополнительное легирование силуминов с целью образования в структуре силумина новых фаз, способных приводить к упрочнению при термической обработке.
Дюралюминий – это деформируемый сплав на основе алюминия, упрочняемый термической обработкой (закалкой и старением).
Дюралюминий обозначается буквой «Д» с последующим указанием процентной чистоты сплава в процентах. Металл под маркировкой Д1 – это обыкновенный дюраль для широкого использования, сплавы Д16 и Д6 отличается более высоким содержанием меди и магния соответственно. Для поковки и штамповки используют стандартный дюралюминий, обозначаемый АК1, и аналогичные алюминиевые сплавы, маркируемые аббревиатурой АК5, АК6 и АК8. Дюралюминиевые сплавы повышенной прочности маркируют буквой «В», например, В95, В96, В93 и активно используют в самолётостроении. В этих металлах преобладают цинковые включения (до 7% от общего объёма), что обеспечивает необходимый запас твёрдости внутренней структуры и поверхности.

Перечень использованной литературы
Адаскин А.М. Материаловедение (металлообработка) / А.М. Адаскин – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 240 с.
Козлов Ю.С. Материаловедение / Ю.С. Козлов – М.: АГАР, 1999. – 182 с.
Лахтин Ю.М. Материаловедение / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева – М.: Машиностроение, 1990. – 528 с.
Основы материаловедения / Под редакцией И.И. Сидорина – М.: Машиностроение, 1976. – 436 с.