Контрольная работа по "Материаловедению и технологии конструкционных материалов"

КОНТРОЛЬНАЯ

РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ВАРИАНТ 4

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ 1        3

ЗАДАНИЕ 2        10

ЛИТЕРАТУРА        16

ЗАДАНИЕ 1

Условие.

Описать превращения по диаграмме, изображенной на рис. 1: дать ее название, описать все точки, линии, фазы и структуры, имеющиеся на диаграмме.

[pic 1]

Рис. 1. Заданная диаграмма состояния.

Определить при помощи правила отрезков массовое соотношение фаз в точке с В = 15 % и Т = 300 ºС, химический состав фаз.

Определить при помощи правила отрезков химический состав сплава по структуре: Qβ = 30 %, Qж = 70 %, Т = 100 ºС.

Построить кривую охлаждения для сплава В = 90 %.

Найти число степеней свободы в точке с В = 50 % и Т = 300 ºС.

Решение.

1. Заданная в условии диаграмма состояния характеризует систему сплавов, когда оба компонента неограниченно растворимы в жидком состоянии, ограниченно растворимы в твердом состоянии, не образуют химических соединений и образуют эвтектику.

Компоненты сплавов: А и В.

Фазы:

• L (жидкость);
• α (твердый раствор компонента В в компоненте А);
• β (твердый раствор компонента А в компоненте В).

В этой системе не образуются фазы, представляющие собой чистые компоненты. Из жидкости могут выделяться только твердые растворы α или β.

Введем буквенные обозначения (рис. 2):

[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23]

Рис. 2. Диаграмма состояния с условными обозначениями.

Предельная растворимость компонента В в А определяется линией DF, а предельная растворимость А в В – линией CG. Сплавы, находящиеся между этими двумя линиями, находятся за пределами растворимости и являются двухфазными, состоящими из α + β.

Линия АЕВ является линией ликвидус, линия ADCB – линией солидус. Выше АЕВ сплавы могут существовать только в жидкой фазе, ниже ADCB – только в твердой. В областях ADE и ВСЕ одновременно существуют жидкая и твердая фаза.

Точка D для твердого раствора α показывает максимальную растворимость компонента В в компоненте А. Точка С для твердого раствора β показывает максимальную растворимость компонента А в компоненте В.

2. Для определения массового соотношения фаз в точке с В = 15 % и Т = 300 ºС на диаграмме (рис. 3) проводим вертикальную красную линию из точки В = 30 % и горизонтальную красную линию из точки Т = 250 ºС.

[pic 24][pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32][pic 33][pic 34][pic 35][pic 36][pic 37][pic 38][pic 39][pic 40][pic 41][pic 42][pic 43][pic 44][pic 45][pic 46][pic 47][pic 48][pic 49][pic 50][pic 51]

[pic 52][pic 53][pic 54][pic 55][pic 56][pic 57][pic 58]

Рис. 3. Определение массового соотношения фаз.

На пересечении этих двух линий получаем точку Н, соответствующую заданному сплаву. Из диаграммы видно, что сплав в этой точке состоит из жидкости и твердого раствора α. Изменение содержания жидкости отражается кривой АЕ, изменение содержания твердого раствора α – кривой AD.

Из точки пересечения горизонтали Т = 250 ºС с линией AD опускаем пунктирный перпендикуляр на ось концентраций и получаем, что твердый раствор α, присутствующий в сплаве, состоит из 10 % компонента В и 100 – 10 = 90 % компонента А.

Из точки пересечения горизонтали Т = 250 ºС с линией AЕ опускаем пунктирный перпендикуляр на ось концентраций и получаем, что жидкость L, присутствующая в сплаве, состоит из 30 % компонента В и 100 – 30 = 70 % компонента А.

Пусть масса сплава 1 кг, тогда процентное соотношение твердого раствора α в сплаве, по правилу отрезков составит: