Технология на металите


Категория на документа: Други


Ясно е, че измерването на H1 в статично положение е безпроблемно, но при определянето на H2, човекът-изследовател би трябвало да пази преди всичко любопитната си физиономия от въздействието на връхлитащия "чук". Поради това, човечеството отдавна се е сетило вместо H1 и H2, да измерва ъглите на отклонение преди и след удара a и b. Конструктивно, по време на опита, лостът на чука увлича една стрелка, която след разрушаването остава неподвижна и посочва стойността на b върху скалата за отчитане.

При дължина на лоста l:

H1 = l + lcos (180° - a) = l - lcosa и H2 = l - lcosb.

Така, пълната работа за деформация и разрушаване К е:

К = Gl (cosb - cosa) .

Работата К се отнася към лицето F на напречното сечение на пробното тяло и така се определя ударната жилавост на изпитвания материал KC:

KC = K / F, J/m²

При a = 94°, К се определя пряко по скалата на прибора. При други стойности на a, К се пресмята по горните формули.

За да се гарантира разрушаването на (жилави) материали с повишена якост, в пробните тела се оформя надрез. Чрез него сечението се намалява, но тъй като е и концентратор на напрежение, от надреза започва развитието на пукнатина, водеща до разрушаване. Така, към означението KC се добавя и трета буква, съобразно формата на надреза, KCV, KCU и KCT.

Диаграми за състояние на металите
Устройство за построяване на диаграмите

Диаграмите на състояние на металите и сплавите представляват графично изображение ( подобно на географска карта) на строежа, структурата и физикомеханичните свойства на сплавите и материалите. Те биват двукомпонентни - от два химически елемента, трикомпонентни - от три химически елемента. Когато са четири или повече елемента, диаграмите се наричат многокомпонентни.

Принципна схема на постановка за построяване на диаграми на състояние на металите и сплавите.

1 Електропещ 4 Изследваната сплав - А и В
2 Нагреватели 5 Топлоустойчива тръба - за изолация
3 Тигел - топлоустойчив съд 6 Термодвойка 7 Термометър
Построяване на диаграмите на състояние

Да приемем, че компонентите А и В имат пълна разтворимост една в друга в течно и в твърдо състояние. Ако начертаем в една координатна система време - температурните криви на охлаждане на двата чисти метала А и В и на няколко сплави на тези метали с различна концентрация - например 20% В и 80%А, 40%А и
60%В и т. н. ще получим картина като на тази, дадена на фиг. 1а. Нека с "1" означим температурата на началото на кристализация, а с "2" - температурата на края на кристализация на всяка от сплавите. Да начертаем друга координатна система (фиг.
1б), на която по ординатната ос е температурата, а по абсцисата - концентрациите на сплавите. Най - лявата точка в тази диаграма ще съответства на 100% от веществото А, най-дясната - на 100% от веществото В. Сплавите, които съдържат по-голямо количество от А ще бъдат по-наляво в диаграмата, а тези, които съдържат повече от В ще бъдат по-надясно. Например сплавта, състояща се от 20% В и 80%А ще бъде по-близо до вертикалната линия, съответстваща на 100%А, а тази, съдържаща 20%А и 80%, В ще бъде по-близо до дясната ордината на диаграмата. Сплавта с концентрация а на фиг. 1б съдържа от метала В количество, пропорционално на дължината на отсечката Аа, а от метала А количество, пропорционално на отсечката аВ. Хоризонталната ос е концентрационна. Всяка точка от нея съответства на концентрацията на някоя сплав, образувана от металите А и В. На диаграмата 1б нанасяме във вид на вертикални линии концентрациите на сплавите, чиито време - температурни криви са построени на първата диаграма. Свързваме точките "1" за всяка от сплавите. Така получаваме една крива линия, над която всички сплави са в течно състояние. Тази линия се нарича ликвидус - от liquorum - течност. Свързваме точките "2" за всяка от сплавите и получаваме друга линия, под която всички сплави са в твърдо състояние. Тази линия се нарича солидус - от solid. За двата чисти метала точките "1" и "2" съвпадат, защото те кристализират при постоянна температура. Между двете линии всички сплави представляват смес от кристали и стопилка. Така получаваме диаграмата на състояние на сплавите на два метала, които имат пълна разтворимост един в друг в течно и в твърдо състояние.

Диаграма на състояние при пълна разтворимост на компонентите в твърдо състояние

На фиг. 2а е показана диаграма на състоянието на двукомпонентна сплав с
пълна разтворимост между компонентите в твърдо и в течно състояние.

Точка С е температурата на топене на чистия метал А. Т. D е температурата на топене на чистия метал В. Ликвидус - линия означена с 1. Над нея всички сплави са в течно състояние ( стопилна L). Солидус - линия означена с 2. Под нея всички спави са в твърдо състояние (α - твърд разтвор). Областите над ликвидус - линия и под солидус - линията са еднофазни, а областта между двете линии е двуфазна - в равновесие са стопилка и твърда фаза, отделяща се от нея при охлаждане.
При охлаждане на чистите метали А и В температурата плавно се понижава до т.С (Та) (съответно до т.D (Тв)) - точката на кристализация, а при тази температура се наблюдава площадка (хоризонтален участък). Правилото на фазите показва, че равновесието при температурата на топене на чист метал е нонвариантно: С = К - Ф + 1 = 1 - 2 + 1 = 0. ( компонентата е една - чист метал А или чист метал В; фазите са две - течна и твърда). След кристализацията на цялото количество метал температурата плавно се понижава до стайна.

При охлаждане на сплав с концентрация а температурата плавно се понижава до t1. Кристализация започва при тази температура, а завършва при температура t2. Правилото на фазите показва, че равновесието в този температурен интервал е с една степен на свобода: С = К - Ф + 1 = 2 - 2 + 1 = 1 (компонентите са две: металът А и металът В; фазите са две - течна и твърда). При сплавите с пълна разтворимост между компонентите не се наблюдава хоризонтален участък във време - температурната крива, а промяна на наклона й. След кристализацията температурата плавно се понижава до стайна.

На фиг. 2б са показани време - температурните криви на охлаждане на чистите метали А и В и на сплавта с концентрация а. На фиг. 2в се вижда фазовото състояние на сплавта а в различните температурни интервали. При температура над t1 (т. а1) сплавта е в течно състояние. Фазата е една - течна с концентрацията на сплавта. При пресичането на ликвидус - линията от стопилката започват да се отделят α - кристали. В температурния интервал между t1 и t2 (т. а2) сплавта представлява смес от α - кристали и стопилка, т. е. фазите са две - течна и твърда. След завършването на процеса на кристализация при температура t2 остава само една фаза - твърда - α - смесени кристали (т. а3) с концентрацията на сплавта а.
За областта на двуфазно равновесие концентрацията на стопилката и на
твърдата фаза могат да се отчетат съответно по ликвидус и солидус линията. За температура t2 прекарваме хоризонтална отсечка до пресичането на солидус и ликвидус - линиите. Пресечната точка на хоризонталната отсечка с ликвидус линията съответства на концентрация а'2 на стопилката на сплавта а за температура а2. Пресечната точка на хоризонталната отсечка със солидус линията съответства на концентрацията на твърдата фаза а"2 на сплавта за същата температура.

Вижда се, че концентрацията на стопилката и на твърдата фаза се променят с понижаването на температурата, като се "движат" наляво по ликвидус и солидус - линиите. Кристалите, които първи се получават в началото на кристализацията, са по-богати на по - високотопимата компонента.

Диаграма на състояние при пълна неразтворимост на компонентите в твърдо състояние



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Технология на металите 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.