Лабораторна робота № 13
Тема: Дилатометричний метод дослідження сталі
Мета роботи : Визначити критичні точки в сталі і дослідити коефіцієнти лінійного термічного розширення .
Прилади і матеріали: Дилатометр, штангенциркуль, термопара, зразки сталей.
Порядок виконання роботи
1. Виміряти довжину l1 зразка штангенциркулем.
2. Привести в контакт кварцовий стрижень із зразком і індикатором. Зафіксувати індикатор. Записати покази індикатора Ci.
3. Подати напругу на нагрівач і встановити заданий струм.
4. Записати покази індикатора (подовження зразка) при відповідних температурах у таблиці:
Матеріал |
l1, мм |
Сталь |
63,2 |
№ з/п |
T, oC |
l, мкм |
|
№ з/п |
T, oC |
l, мкм |
1 |
44 |
0 |
|
32 |
681 |
555 |
2 |
56 |
6 |
|
33 |
700 |
573 |
3 |
69 |
15 |
|
34 |
720 |
593 |
4 |
87 |
26 |
|
35 |
740 |
613 |
5 |
98 |
34 |
|
36 |
744 |
616 |
6 |
114 |
44 |
|
37 |
746 |
616 |
7 |
134 |
57 |
|
38 |
748 |
615 |
8 |
154 |
74 |
|
39 |
750 |
612 |
9 |
173 |
87 |
|
40 |
753 |
604 |
10 |
196 |
104 |
|
41 |
755 |
594 |
11 |
218 |
119 |
|
42 |
758 |
582 |
12 |
241 |
137 |
|
43 |
761 |
571 |
13 |
262 |
153 |
|
44 |
762 |
569 |
14 |
283 |
171 |
|
45 |
764 |
566 |
15 |
300 |
186 |
|
46 |
766 |
563 |
16 |
324 |
207 |
|
47 |
770 |
562,5 |
17 |
344 |
226 |
|
48 |
772 |
562 |
18 |
365 |
243 |
|
49 |
773 |
562 |
19 |
386 |
264 |
|
50 |
774 |
562 |
20 |
405 |
284 |
|
51 |
778 |
562 |
21 |
437 |
314 |
|
52 |
780 |
563 |
22 |
469 |
344 |
|
53 |
783 |
567 |
23 |
490 |
366 |
|
54 |
785 |
571 |
24 |
510 |
383 |
|
55 |
790 |
582 |
25 |
533 |
406 |
|
56 |
794 |
590 |
26 |
552 |
425 |
|
57 |
805 |
606 |
27 |
575 |
447 |
|
58 |
821 |
630 |
28 |
603 |
478 |
|
59 |
841 |
660 |
29 |
622 |
497 |
|
60 |
861 |
689 |
30 |
645 |
519 |
|
61 |
881 |
717 |
31 |
665 |
540 |
|
62 |
904 |
745 |
5. При досягненні заданної температури вимкнути живлення.
6. Побудувати графік залежності .
7. Використовуючи МНК розрахувати дійсні коефіцієнти лінійного розширення для заданних температур: y = 0,0003x2 + 0,6612x - 35,855 R2 = 0,9997 (для α-сталі)
T, oC |
l, мкм |
КЛТР -Fe |
|
T, oC |
l, мкм |
КЛТР-Fe |
56 |
6 |
10,99 |
|
386 |
264 |
14,13 |
69 |
15 |
11,12 |
|
405 |
284 |
14,31 |
87 |
26 |
11,29 |
|
437 |
314 |
14,61 |
98 |
34 |
11,39 |
|
469 |
344 |
14,91 |
114 |
44 |
11,54 |
|
490 |
366 |
15,11 |
134 |
57 |
11,73 |
|
510 |
383 |
15,30 |
154 |
74 |
11,92 |
|
533 |
406 |
15,52 |
173 |
87 |
12,10 |
|
552 |
425 |
15,70 |
196 |
104 |
12,32 |
|
575 |
447 |
15,92 |
218 |
119 |
12,53 |
|
603 |
478 |
16,19 |
241 |
137 |
12,75 |
|
622 |
497 |
16,37 |
262 |
153 |
12,95 |
|
645 |
519 |
16,59 |
283 |
171 |
13,15 |
|
665 |
540 |
16,78 |
300 |
186 |
13,31 |
|
681 |
555 |
16,93 |
324 |
207 |
13,54 |
|
700 |
573 |
17,11 |
344 |
226 |
13,73 |
|
720 |
593 |
17,30 |
365 |
243 |
13,93 |
|
740 |
613 |
17,49 |
y = -0,001435x2 + 3,8594x - 1570,5 R2 = 0,9999 (для γ-сталі)
T, oC |
l, мкм |
КЛТР -Fe |
794 |
590 |
25,01 |
805 |
606 |
24,51 |
821 |
630 |
23,78 |
841 |
660 |
22,88 |
861 |
689 |
21,97 |
881 |
717 |
21,06 |
904 |
745 |
20,01 |
909 |
752 |
19,79 |
8. Визначити
середній коефіцієнт лінійного
розширення в заданому інтервалі
температур за формулою:
,
де: Δl - видовження довжини зразка за інтервал нагріву ΔT
8. Визначити температури критичних точок при нагріві сталі.
З графіка визначається температура початку фазового переходу (при нагріві)
~ 750 оС, що відповідає концентрації вуглецю в сталі ~ 0,8 %.
9. За температурою критичної точки знайти вміст вуглецю у сталі.
Висновки: За допомогою цифрової відеокамери знята залежність видовження зразка сталі від температури в інтервалі (60 – 900) оС. За результатами розшифровки побудований графік. МНК визначені КЛТР сталі для двох модифікацій: ОЦК – в інтервалі температур (60 – 740) оС (середнє значення ~ 14, 2·10-6 К-1 ) і ГЦК – (800 – 900) оС (середнє значення ~ 23,2·10-6 К-1). Визначена температура переходу сталі із структури ОЦК до структури ГЦК (~ 750 оС) і встановлений вміст вуглецю в сталі ~ 0,8 %. Результати одержані з допомогою простих приладів: мультіметра, індикатора, електронного годинника (див. рис.)
