Програма підготовки до виконання роботи

1. Вивчити теоретичний матеріал за приведеною нижче літературою. Особливу увагу потрібно звернути на особливості процесу кристалізації сплавів і методику експериментальної побудови діаграм стану подвійних сплавів.

2. Записати в зошит, що називається фазою, компонентом, системою, флуктуацією концентрацій, фазовим перетворенням у твердому стані, а також правило фаз (закон Гіббса) і правила відрізків. Пояснити, для чого використовують правило фаз (закон Гіббса) і правила відрізків.

3. Коротко описати, які компоненти утворюють типи сплавів: механічні суміші, тверді розчини, хімічні сполуки, а також характер процесів, що відбуваються при кристалізації кожного типу сплаву, особливості утворюваних структур і властивостей.

Література

1. Атаманюк В.В. Технологія конструкційних матеріалів: Навчальний посібник для вищих навчальних закладів. – Київ: Кондор, 2006. – С. 143 – 163.

2. Металловедение и технология металлов /Под ред. Ю.П. Солнцева. – М.: Металлургия, 1988.  С. 106 – 110.

3. Технология металлов и материаловедение /Под ред. Л.Ф. Усовой. – М.: Металлургия, 1987.  С. 106 – 114.

Завдання й методичні вказівки

Завдання 1. Побудувати діаграму стану першого роду і провести її аналіз.

1. За допомогою термічного аналізу провести експериментальні дослідження сплавів системи Рb–Sb, а також чистих свинцю і сурми, і за їхніми результатами побудувати криві охолодження в координатах температура – час. Визначити на кривих охолодження критичні температури (критичні точки) і записати їх у табл. 8.1.

2. За одержаними даними (табл. 8.1), побудувати діаграму стану першого роду для сплавів системи Рb–Sb у координатах температура – концентрація і вказати на ній характерні точки, лінії, фазові і структурні складові.

Таблиця 8.1. Температури початку і кінця кристалізації сплавів системи Рb – Sb

Речовина	Температура початку кристалізації, °С	Температура кінця кристалізації, °С
100%Рb 95%Рb + 5% Sb 90%Рb + 10% Sb 87%Рb + 13% Sb 80%Рb + 20% Sb 75%Рb + 25% Sb 60%Рb + 40% Sb 20%Рb + 80% Sb 100%Sb

Діаграму варто ретельно зобразити вздовж чистої сторінки паперу на її лівій верхній частині, щоб праворуч було місце для побудови кривих охолодження типових сплавів і схем структури станів (про що буде іти мова нижче), внизу – місце для записів і розрахунків. Вкрай важливо, щоб діаграма розміщувалася на одній сторінці паперу. Це дозволяє тримати в полі зору всі деталі аналізу і значною мірою убезпечить від помилок. У жодному разі не можна допускати, щоб частина діаграми була на зворотному боці сторінки.

3. За допомогою одержаної діаграми стану системи Рb–Sb, побудувати для заданих викладачем двох сплавів (один сплав – доевтектичного складу, другий – заевтектичного) криві охолодження, відзначаючи на них цифрами критичні температури (такими є точки перетину ординати з лініями діаграми) і перевірити правильність їхньої побудови за допомогою правила фаз.

Описати перетворення, що відбуваються при охолодженні цих сплавів.

Для цих же сплавів (за правилами відрізків) при заданій викладачем температурі визначити концентрацію компонентів у фазах і їхнє процентне співвідношення.

Будувати криву охолодження сплаву розпочати із області рідкого стану. У міру зниження температури проти кожної ділянки кривої охолодження зображати схематично фази (структури), які існують у цьому інтервалі температур, відмічаючи також їх символами. При встановлені природи фаз потрібно мати на увазі, що найважливішими фазами у сплавах можуть бути чисті компоненти, хімічні сполуки, тверді розчини.

Ознака, за якою є можливість вияснити природу фази, характер зміни складу фази зі зміною температури. Склад твердого розчину зі зміною температури змінюється, склад хімічної сполуки і чистого компонента, очевидно, постійний. При позначенні фаз чисті компоненти позначаються символами типу А, В, хімічна сполука – символами типу A_nB_m, тверді розчини – малими буквами грецького алфавіту (α, β, γ).

Завдання 2. Побудувати діаграму стану другого роду системи Sb–Bi і провести її аналіз.

1. Використовуючи критичні температури приведені в табл. 8.2 побудувати діаграму стану другого роду для сплавів системи Sb–Bi в координатах температура – концентрація і вказати на ній характерні точки, лінії, фазові і структурні складові.

Таблиця 8.2. Температури початку і кінця кристалізації сплавів системи Sb – Bi

Склад сплаву	Температура кристалізації, °С
	Початкова	Кінцева
100%Sb 90% Sb + 10%Bi 70% Sb + 30% Bi 50% Sb + 50% Bi 50% Sb + 70% Bi 10% Sb + 90% Bi 100% Bi	630 620 590 540 470 350 272	630 510 400 340 300 280 272

2. Використовуючи одержану діаграму стану системи Sb–Bi, побудувати для визначеного викладачем сплаву криву охолодження і перевірити правильність її побудови за допомогою правила фаз. При цьому треба дотримуватись методичних порад, поданих у п. 2 завдання 1.

3. Описати перетворення, що відбуваються при охолодженні цього сплаву. Для цього ж сплаву (за правилами відрізків) при визначеній викладачем температурі визначити концентрацію компонентів у фазах і їхнє процентне співвідношення.

4. Використовуючи діаграму стану системи Sb–Bi, пояснити явище дендритної ліквації.