Правило отрезков для диаграмм состояния олово цинк

Методика построения диаграммы состояния сплавов «олово цинк»

Диаграмма состояния сплавов представляет собой графическое изображение фазового и структурного состава любого сплава дан­ной системы в зависимости от температуры и концентрации. Вид диаграммы состояния зависит от того, как реагируют компоненты друг с другом в твердом и жидком состояниях.

Результаты термического анализа

Для построения диаграммы необходимо:

1. Провести оси координат

2. На оси абсцисс отметить точки, соответствующие иссле­дованным сплавам, т. е. сплавам с 4, 8, 30, 80% цинка и в каждой из этих точек восстановить перпендикуляр, т. е. провести линии сплавов (рис.3.3, б)

3. На каждой линии отметить точками температуры начала и конца кристаллизации, полученные экспериментально. Так как ли­нии чистых металлов олова и цинка являются ординатами (левая — олово, правая — цинк), то на этих ординатах отметить точка­ми температуры кристаллизации олова и цинка (рис. 3.3, в).

4. Соединить линией точки, характеризующие конец кристал­лизации сплавов; т.к. все эти точки соответствуют одной тем­пературе, то линия будет горизонтальной; продолжить эту линию до правой и левой ординат. Соединить плавными линиями точки, характеризующие начало кристаллизации сплавов; продолжить их до точек кристаллизации чистых металлов (олово — 232°С, цинк -419° С, рис. 3.3, г).

5. Обозначить полученные линии буквами и охарактеризовать их. Указать фазовый и структурный состав всех областей диаграм­мы. Линия АСВ, соединяющая точки начала кристаллизации, называ­ется линией ликвидус. Выше этой линии все сплавы олова и цинка находятся в жидком состоянии.

Линия ДСЕ характеризует конец затвердевания сплавов и на­зывается линией солидус. Ниже ее все сплавы находятся в твердом состоянии. Между линиями ликвидус и солидус одновременно сосуществуют жидкая и твердая фазы (Ж + Sn и Ж + Zn).

6. Для правильного определения фазового и структурного состава всех областей диаграммы необходимо воспользоваться микроскопическим методом исследования сплавов, т. е. просмотреть под микроскопом приготовленные шлифы (при увеличении х 100 или х 200), а также изучить процесс формирования микроструктур при кристаллизации.

Изучение процессов кристаллизации и микроструктур сплавов «олово — цинк»

Сплав, соответствующий точке 8% цинка и 92% олова, затвердевает при постоянной температуре 200 С. При этой температуре (ей соответствует горизонтальная площадка на кривой охлаждения, рис. 3. 4, б) из жидкости одновременно выделяются мелкие кристаллы цинка и олова, смесь которых называется эвтектикой, а данное превращение Ж→Zn+Sn — эвтектическим. Эвтектический состав при исследовании под микроскопом обнаруживает характерную мелкодисперсную структуру из выделений цинка, расположенных в оловянной основе.

Сплав с 80% цинка затвердевает в температурном интервале 5 — 6 и имеет на кривой охлаждения две критические точки. Первая (перегиб кривой охлаждения, рис.3.4, г) отвечает началу вы­деления из жидкого сплава кристаллов цинка, которое продолжа­ется до 200 С. В процессе выделения кристаллов цинка оставший­ся жидкий сплав обогащается оловом, и химический состав жидкости при этом непрерывно меняется. Для того чтобы определить химический состав жидкости в интервале температур «начало крис­таллизации — конец кристаллизации», необходимо через заданную точку, например т на рис. 3. 4, провести параллельно оси концентраций коноду Кп до пересечения с линией ликвидус СВ; проекция точки пересечения К на ось концентраций покажет процентное со­держание цинка и олова в жидкости. При температуре 200 С в жид­кости остается 8% цинка и происходит эвтектическое превращение, которое. соответствует горизонтальному участку на кривой охлаждения. В результате микроструктура затвердевшего сплава состоит из крупных кристаллов цинка и эвтектики.

Сплав с повышенным содержанием олова (4% цинка) также затвердевает в интервале температур и тоже имеет на кривой охлаж­дения (рис. 3. 4, а) две критические точки. Первая отвечает началу выделения из жидкого сплава кристаллов олова, которое и в этом случае продолжается до 200°С. Жидкая фаза данного сплава обога­щается цинком, вследствие выделения кристаллов олова, до эвтек­тического состава. Окончательно сплав затвердевает при темпера­туре второй критической точки, отвечающей горизонтальному учас­тку на кривой охлаждения. В результате образуется структура, состоящая из кристаллов олова и эвтектики.

Диаграмма состояния показывает, что только чистые металлы и сплавы эвтектической концентрации плавятся и затвердевают при постоянной, строго определенной температуре. Характерная осо­бенность эвтектического сплава (в данном случае 8% 7п) заключа­ется в том, что он имеет более низ- кую температуру плавления, чем составляющие его компоненты. Затвердевание всех остальных сплавов происходит в определенном интервале температур, причем при охлаждении любого сплава сперва из жидкой фазы выделяется в виде кристаллов избыточный по отношению к составу эвтектики компонент, т.к. при охлаждении любого сплава его жидкая фаза всегда стремится

Рис. 4.3. Порядок построения диаграммы состояния сплавов
к эвтектической концентрации. В области, огра­ниченной фигурой ДАС, сплавы находятся в виде кристаллов олова и жидкого сплава, а в области, ограниченной фигурой СВЕ — в виде кристаллов цинка и жидкого сплава. Ниже линии ДС они состоят из кристаллов олова и эвтектики (доэвтектические сплавы); ниже точки С — из одной эвтектики (эвтектический сплав); ниже линии СЕ — из кристаллов цинка и эвтектики (заэвтектические сплавы).

Рис.4.4. Кривые охлаждения, структуры и диаграмма состояния сплавов олова с цинком

Источник

Диаграмма состояния системы олово цинк

Диаграмма состояния системы олово цинк

Система представляет собой эвтектический тип без образования промежуточной фазы.

Эвтектика имеет температуру 198, 5°c и 85, 1% (at. It образуется при концентрации sn).

Растворимость sn в (zn) при 400°c составляет всего 0, 06% (Ат. За.) При эвтектической температуре (zn) — 0, 06-0, 1% (at. Sn растворяется).

При эвтектической температуре растворимость в zn (sn) составляет 0, 7% (at. It подсчитано.

Согласно этому рисунку, линия abc является линией Ликвидуса, а две линии-линиями Солидуса.

• Кроме того, провода ТВЭ соответствуют температуре, при которой происходят эвтектические реакции при охлаждении сплава.

При содержании −8% zn и 92%sn образуется эвтектический сплав. Температура его образования при кристаллизации соответствует 1990°с.

Система представляет собой эвтектический тип без образования промежуточной фазы. Эвтектика имеет температуру 198, 5°c и 85, 1% (at. It образуется при концентрации sn).

• Растворимость зп до zn при температуре 400°С несколько выше, чем 0. 06% (Ат. За его пределами). В-zn при эвтектической температуре составляет −0. 06-0. 1% (Ат. При эвтектической температуре растворимость zn в sn составляет 0, 7% (Ат. ）

В качестве припоя используется сплав с содержанием олова 90, 70, 60 с марками poc-90, poc-70, poc-60 и poc-40 40%.

• Лучшее из этой серии СВ-90 сплавы. Это связано с тем, что температура кристаллизации составляет не менее 2020°c.

Эти сплавы имеют более высокую прочность, чем оловянно-свинцовые сплавы.

При образовании оловянно-цинковой смеси свойства сплава изменяются линейно, поэтому характерные значения сплавов лежат в интервале между свойствами чистых компонентов.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Источник

Изучение процессов кристаллизации и микроструктур сплавов «олово — цинк»

Сплав, соответствующий точке 8% цинка и 92% олова, затвердевает при постоянной температуре 200 о С. При этой температуре (ей соответствует горизонтальная площадка на кривой охлаждения, рис. 4. 4, б) из жидкости одновременно выделяются мелкие кристаллы цинка и олова, смесь которых называется эвтектикой, а данное превращение Ж→Zn+Sn — эвтектическим. Эвтектический состав при исследовании под микроскопом обнаруживает характерную мелкодисперсную структуру из выделений цинка, расположенных в оловянной основе.

Сплав с 80% цинка затвердевает в температурном интервале 5-6 и имеет на кривой охлаждения две критические точки. Первая (перегиб кривой охлаждения, рис. 4.4, г) отвечает началу выделения из жидкого сплава кристаллов цинка, которое продолжается до 200 о С. В процессе выделения кристаллов цинка оставшийся жидкий сплав обогащается оловом, и химический состав жидкости при этом непрерывно меняется. Для того чтобы определить химический состав жидкости в интервале температур «начало кристаллизации — конец кристаллизации», необходимо через заданную точку, например т на рис. 4. 4, провести параллельно оси концентраций коноду К_п до пересечения с линией ликвидус СВ; проекция точки пересечения К на ось концентраций покажет процентное содержание цинка и олова в жидкости. При температуре 200 о С в жидкости остается 8% цинка, и происходит эвтектическое превращение, которое соответствует горизонтальному участку на кривой охлаждения. В результате микроструктура затвердевшего сплава состоит из крупных кристаллов цинка и эвтектики.

Сплав с повышенным содержанием олова (4% цинка) также затвердевает в интервале температур и тоже имеет на кривой охлаждения (рис. 4. 4, а) две критические точки. Первая отвечает началу выделения из жидкого сплава кристаллов олова, которое и в этом случае продолжается до 200°С. Жидкая фаза данного сплава вследствие выделения кристаллов олова обогащается цинком до эвтектического состава. Окончательно сплав затвердевает при температуре второй критической точки, отвечающей горизонтальному участку на кривой охлаждения. В результате образуется структура, состоящая из кристаллов олова и эвтектики.

Диаграмма состояния показывает, что только чистые металлы и сплавы эвтектической концентрации плавятся и затвердевают при постоянной, строго определенной температуре. Характерная особенность эвтектического сплава (в данном случае 8% Zn) заключается в том, что он имеет более низ- кую температуру плавления, чем составляющие его компоненты. Затвердевание всех остальных сплавов происходит в определенном интервале температур, причем при охлаждении любого сплава сперва из жидкой фазы выделяется в виде кристаллов избыточный по отношению к составу эвтектики компонент, т.к. при охлаждении любого сплава его жидкая фаза всегда стремится к эвтектической концентрации. В области, ограниченной фигурой DАС, сплавы находятся в виде кристаллов олова и жидкого сплава, а в области, ограниченной фигурой СВЕ — в виде кристаллов цинка и жидкого сплава. Ниже линии DС они состоят из кристаллов олова и эвтектики (доэвтектические сплавы); ниже точки С — из одной эвтектики (эвтектический сплав); ниже линии СЕ — из кристаллов цинка и эвтектики (заэвтектические сплавы).

Рис. 4.3. Последовательность построения диаграммы состояния сплавов

Рис.4.4. Кривые охлаждения, структуры и диаграмма состояния сплавов олова с цинком

Порядок выполнения работы и содержание отчета

1. Ознакомиться с содержанием работы.

2. Проверка преподавателем готовности студентов к выполнению работы.

3. Выполнить экспериментальную часть работы по определению критических температур начала и конца кристаллизации заданных сплавов.

4. Построить диаграмму состояния сплавов системы «олово — цинк».

5. Изучить и проанализировать микроструктуру четырех сплавов «олово — цинк» с помощью микроскопа.

6. Составить отчет о проделанной работе. Содержание отчета: название и цель работы, теоретическая часть, описание хода работы, кривая охлаждения заданного сплава, сводная таблица критических температур кристаллизации всех четырех сплавов, диаграмма состояния сплавов«олово — цинк» с обозначением фаз и структур, рисунки микроструктур всех четырех сплавов с обозначением процентного состава каждого сплава и структурных составляющих.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается термический метод исследования сплавов?

2. Как и чем измеряется температура сплава при охлаждении?

3. Методика построения диаграммы состояния сплавов по дан­ным, полученным при проведении эксперимента.

4. Что такое диаграмма состояния сплавов?

5. Показать на диаграмме линии ликвидус и солидус.

6. Какие фазы находятся в различных областях диаграммы?

7. Как по диаграмме состояния определяется химический состав жидкости в интервале температур «начало кристаллизации — конец кристаллизации»?

8. Показать на диаграмме сплавы доэвтектические, эвтектические и заэвтектические.

9. Из чего состоит микроструктура доэвтектических, эвтектических и заэвтектических сплавов?

10. Что называется эвтектикой?

11. Покажите на диаграмме эвтектическую точку, эвтектическую концентрацию, эвтектическую линию.

12. Описать процесс формирования микроструктуры при кристаллизации любого доэвтектического, эвтектического и заэвтектического сплава.

Лабораторная работа №5

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник