Структурные составляющие 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 олово цинк

Как было обнаружено опытным путем, у цинк-оловянных сплавов, содержащих 0,2-0,8 доли олова, резко возрастают антикоррозионные свойства в достаточно агрессивных условиях окружающей среды. Исследования показали, что протекционная способность сплава Zn-Sn по своим показателям значительно превосходит покрытие не только из чистого цинка, но и кадмия.

Диаграмма олово цинк наглядно показывает, что сплавы, которые получают электрохимическим путем, соответствуют по своим свойствам металлургическим. В состоянии равновесия растворимость олова в данном сплаве практически равна нулю.

Если сплав имеет небольшую концентрацию цинка, то у такого сплава резко уменьшается коррозийная стойкость ввиду отрицательного влияния указанного металла, повышающего энергетический уровень и меняющий характеристики тетрагональной решетки.

Внедренный в микроструктуру олова цинк уменьшает активацию перехода между двумя металлами с образованием альфа-формы Sn, которая уступает по плотности обычному металлу, что приводит к возникновению коррозии внешним током даже через короткие промежутки времени.

Из диаграммы видно, что по мере роста массовой доли Zn от 0,5 до 22% величина стационарного потенциала сплава стремительно уменьшается от -210 до -760 мВ, т. е. от чистого Sn до свойств чистого Zn. Именно такое соотношение металлов обуславливает целесообразность использования сплава в радиоэлектронном оборудовании и аппаратуре.

В точке, определяющей 8% цинка и 92% олова, сплав кристаллизируется при стабильной температуре 200 ºС. При таких условиях в жидкости образуются мелкие кристаллы обоих металлов, а состояние системы называют эвтектикой. Данный состав – это мелкодисперсная структура, состоящая из образований цинка в оловянном объеме.

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

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

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

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

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

Вам также может понравиться

Олово превращается в порошок при какой температуре

Олово является одним из популярных металлов, который

00

При какой температуре плавится олово в градусах

Олово имеет собственную температуру плавления, а с

00

Как приготовить хлорное олово в домашних условиях

Если требуется получить самостоятельно раствор хлористого

00

Как запаять латунь оловом в домашних условиях

Латунь применяют не только в промышленных сферах, но

00