Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Другое / Конспекты / Практическая работа по УД "Основы материаловедения" на тему: "Исследование диаграммы состояния железо-цементит".

Практическая работа по УД "Основы материаловедения" на тему: "Исследование диаграммы состояния железо-цементит".



Осталось всего 2 дня приёма заявок на
Международный конкурс "Мириады открытий"
(конкурс сразу по 24 предметам за один оргвзнос)


  • Другое

Поделитесь материалом с коллегами:

Практическая работа.


ИССЛЕДОВАНИЕ ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ "ЖЕЛЕЗО - ЦЕМЕНТИТ".

СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ.


Цель работы: исследовать кристаллическое строение металлов, определить основной структурный

состав черных сплавов, исследовать структурный состав металлов и сплавов.


Ход работы:

1. Кристаллическое строение металлов.


По своим физическим свойствам и молекулярной структуре твердые тела разделяются на два класса – аморфные и кристаллические. Характерной особенностью аморфных тел является их изотропность, т. е. независимость всех физических свойств (механических, оптических и т. д.) от направления внешнего воздействия.

Молекулы и атомы в изотропных твердых телах располагаются хаотично, образуя лишь небольшие локальные группы, содержащие несколько частиц (ближний порядок). По своей структуре аморфные тела очень близки к жидкостям.

Примерами аморфных тел могут служить стекло, различные затвердевшие смолы (янтарь), пластики и т. д. Если аморфное тело нагревать, то оно постепенно размягчается, и переход в жидкое состояние занимает значительный интервал температур.


В кристаллических телах частицы располагаются в строгом порядке, образуя пространственные периодически повторяющиеся структуры во всем объеме тела. Для наглядного представления таких структур используются пространственные кристаллические решетки, в узлах которых располагаются центры атомов или молекул данного вещества. Чаще всего кристаллическая решетка строится из ионов (положительно и отрицательно заряженных) атомов, которые входят в состав молекулы данного вещества.hello_html_m32b902ca.gif

hello_html_114f640.png












Простые кристаллические решетки:

1 – простая кубическая решетка; 2 –гранецентрированная кубическая решетка;

3 – объемноцентрированная кубическая решетка; 4 – гексагональная решетка





Основными типами кристаллических решёток являются:

1) Объемно-центрированная кубическая (ОЦК) (см. рис.3), атомы располагаются в вершинах куба и в его центре (V, W, Ti, Feα )

2) Гранецентрированная кубическая (ГЦК) (см. рис. 2), атомы располагаются в вершинах куба и по центру каждой из 6 граней (Ag, Au, Feγ )

3) Гексагональная, в основании которой лежит шестиугольник (рис. 4):

а) простая – атомы располагаются в вершинах ячейки и по центру двух оснований (углерод в виде графита);

б) плотноупакованная (ГПУ) – имеются 3 дополнительных атома в средней плоскости (цинк).


Способность некоторых металлов существовать в различных кристаллических формах в зависимости от внешних условий (давление, температура) называется аллотропией или полиморфизмом.

Каждый вид решетки представляет собой аллотропическое видоизменение или модификацию.

Примером аллотропического видоизменения в зависимости от температуры является железо (Fe).

Fe: 911°C – ОЦК — Feα ;

911°C < t > 1392°C – ГЦК — Feβ ;

1392°C < t > 1539°C – ОЦК — Feγ ; (высокотемпературное Feα )


Превращение одной модификации в другую протекает при постоянной температуре и сопровождается тепловым эффектом. Видоизменения элемента обозначается буквами греческого алфавита в виде индекса у основного обозначения металла.

Примером аллотропического видоизменения, обусловленного изменением давления, является углерод: при низких давлениях образуется графит, а при высоких – алмаз.

Используя явление полиморфизма, можно упрочнять и разупрочнять сплавы при помощи термической обработки.


Металлы с одним типом решетки:


Металлы с полиморфным превращением:











2. Диаграмма состояния железо-цементит. Структурные составляющие.

hello_html_1c136659.jpg























hello_html_m20fd280e.png

Эвтектика

Мелкодисперсная механическая смесь разнородных кристаллов, кристаллизующихся одновременно при постоянной, самой низкой для рассматриваемой системы, температуре.

hello_html_m2497d0a9.png

Графит

Чистый углерод с гексагональной слоистой структурой. Графит очень мягок (HB = 3) и обладает низкой прочностью. В чугунах и графитизированной стали содержится в виде включений различных форм (пластинчатой, хлопьевидной, шаровидной). С изменением формы графитовых включений меняются механические и технологические свойства сплава.


hello_html_m211c363e.png

Ледебурит

Механическая смесь аустенита и цементита (Л = А+ Ц), содержащая 4,3% углерода.

Ледебурит образуется из жидкого расплава при температуре 1147 °С. Таким образом, ледебурит по своей сути является эвтектикой. Ледебурит образуется при затвердевании жидкого расплава при 1147 °С. Ледебурит имеет твердость HB = 600-700 HB и большую хрупкость. Ледебурит наблюдается в структуре чугунов, в сталях он образовывается только при большом количестве легирующих элементов и содержании углерода более 0,7%.

При охлаждении ледебурита до температуры в 727 °С входящий в его состав аустенит становится неустойчивым и распадается, превращаясь в перлит. Таким образом, при температуре менее 727 °С вплоть до 20 °С ледебурит представляет собой механическую смесь перлита с цементитом.

hello_html_m7bd029ec.png



3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:


1.Заполните пропущенные фазовые состояния.


hello_html_42160ea2.png














hello_html_79d5e25f.pnghello_html_m55b3d552.png


































4. Ответьте на вопросы:


Какую кристаллическую решетку имеет железо?

Что такое полиморфизм?

Что такое аллотропия?

Что такое аморфность?


5. Решите кроссворд.


По горизонтали
1. Сплав железа с углеродом с содержанием более 2,14 %
3. Сплав железа с углеродом с содержанием не более 2,14 %
6. Общее, собирательное название различного металлического мусора (пришедших в негодность металлических изделий), утилизируемого или не утилизируемого во вторичном металлургическом цикле
7. Элемент побочной подгруппы седьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 25. Обозначается символом Mn
9. Вид полезных ископаемых, природное минеральное образование, содержащее соединения полезных компонентов (минералов, металлов) в концентрациях, делающих извлечение этих минералов экономически целесообразным

По вертикали
2. Химический элемент 4-ой группы главной подгруппы 2-го периода периодической системы Менделеева, порядковый номер 6, атомная масса — 12,0107 
4. Сплав железа с другими элементами (cr, Si, Mn, Ti и др.), применяемые главным образом для раскисления и легирования стали 
5. Элемент побочной подгруппы пятой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 23. Обозначается символом V 
8. Элемент побочной подгруппы шестой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 24 .


hello_html_m34354b70.png


6. Распишите марки стали, остальные марки распределите в группы и дайте им названия: ВСт5сп, М00бк, сталь 20Г, ЛЦ23А6Ж3Мц2, БрО3Ц7С5Н, 36ХН6А, АЛ 17, КЧ 36, ВЧ 42, У 7А, БСт3пс









7. В каких координатах строят диаграмму состояния железо — цементит (Fe —Fe3C)?

8. Нанесите основные линии диаграммы состояния системы Fe — Fe3C. Укажите характерные точки диаграммы, лежащие на этих линиях.

9. Как влияют на механические свойства сплавов структуры: цементит, феррит, перлит и ледебурит? Данные занесите в таблицу.



10. Распределите металлы в две колонки и дайте группам название: алюминий, чугун, медь, олово, сталь, железо, магналий, кремний, сера, хром, фосфор, никель, латунь, цинк, бронза, титан. Какие элементы не вошли в таблицу, почему?

11. Укажите, при каком содержании углерода ( %) стали являются доэвтектоидными:

а) 2,14...4,3;

б) 0...2.14;

в) 4,3...6,67;

г) 0...0.8.

12.При каком содержании углерода ( %) стали являются заэвтектоидными?:

а) 0,8...2,14;

б) 0...0.8;

в) 2,14...4,3;

г) 4,3...6,67.


13. Какая линия на диаграмме состояния системы Fe — Fe3C соответствует началу кристаллизации сплава? ________________________________________________________________


14. Какая линия на диаграмме состояния системы Fe— Fe3C соответствует окончанию кристаллизации сплава? __________________________________________________________________


15. Каково содержание углерода в чугуне?


16. Какая линия на диаграмме состояния системы Fe — Fe3C является линией верхних критических точек?


17. Какая линия на диаграмме состояния системы Fe — Fe3C является линией нижних критических точек? _________________________________________________________________


18.Напишите определения: а) чугун — это_____________ б) сталь — это ________________

19. Чем отличается сталь от чугуна? _______________________________________________







57 вебинаров для учителей на разные темы
ПЕРЕЙТИ к бесплатному просмотру
(заказ свидетельства о просмотре - только до 11 декабря)


Автор
Дата добавления 15.11.2016
Раздел Другое
Подраздел Конспекты
Просмотров18
Номер материала ДБ-354612
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх