Контрольная на тему КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 110815-01

Содержание

Задание 1 3
Задание 2 4
Задание 3 7
Задание 4 10
Задание 5 14
Задание 6 17
Задание 7 19
Список используемой литературы 22




















Задание 1
Втулки из стали 45 закалены: первая - от температуры 740 0С, вторая – от температуры 830 0С. Используя диаграмму состояния железо – карбид железа, объясните, какая из этих втулок имеет более высокую твердость и лучшие эксплуатационные свойства.
Решение:


Сталь 45 – сталь конструкционная углеродистая качественная.
Химический состав: 0,42 – 0,5% С; 0,17 – 0,37% Si; 0,5 – 0,8% Mn; до 0,25% Ni; до 0,04% S; до 0,035% Р; до 0,25% Cr; до 0,25% Cu; до 0,08% As.
Температура критических точек: Ас1 = 730 0С; Ас3 (Acm) = 755 0С; Ar3 (Arcm) = 690 0С; Ar1 = 780 0С; Mn = 350 0С.
При нагреве втулки от температуры 740 0С (выше точки Ас1), сталь с исходной структурой перлит (П) + феррит (Ф) при нагреве приобретает структуру мелкозернистого аустенита. Такую закалку называют неполной.
При нагреве втулки от температуры 830 0С (выше точки Ас3), сталь с исходной структурой аустенит (А) + феррит (Ф) при нагреве приобретает полностью аустенитную структуру и после резкого охлаждения имеет полностью мартенситную структуру. Такую закалку называют полной.
В результате неполной закалки полного превращения аустенита не будет, и оставшийся в структуре феррит не даст получить высокой прочности и твердости.
Таким образом, втулка из стали 45, закаленная от температуры 830 0С будет обладать более высокой твердостью и лучшими эксплуатационными свойствами.

Задание 2
Вычертите диаграмму состояния системы алюминий – медь. Опишите взаимодействие компонентов в жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данной системе с применением правил Курнакова.
Решение:
Диаграмма состояния алюминий – медь:


Диаграмма Al – Cu относится к диаграммам состояния для сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии (диаграмма III рода).
Оба компонента неограниченно растворимы в жидком состоянии, ограниченно в твердом и не образуют химических соединений.
Компоненты: Al и CuAl2.
Фазы: L, ?, ?.
В сплавах такого рода возможно существование: жидкой фазы, твердого раствора компонента CuAl2 в Al, который называется ?-раствором, и твердого раствора компонента Al в CuAl2, который обозначается через ?.
Как видно из диаграммы состояния, выше температуры 658 0С устойчива лишь жидкая фаза Ж. При температурах ниже 548 0С сплав находится в твердом состоянии.
При температурах 658 – 548 0С из жидкого сплава выделяются кристаллы ?-твердого раствора; а при температурах 590 – 548 0С – кристаллы ?. Температуры 658 – 548 0С и 590 – 548 0С не только соответствуют температурам начала кристаллизации сплава, но и показывают степень насыщения жидкой фазы компонентами Al и CuAl2, т.е. являются интервалами растворимости. Температура 548 0С характеризует предельную растворимость компонента CuAl2 в Al или Al в CuAl2.
Температура ниже 548 0С характеризует изменение растворимости компонента CuAl2 в Al или Al в CuAl2 с изменением температуры.
Сплав, соответствующий 35% Cu, затвердевает при постоянной температуре 548 0С. При температуре несколько ниже 548 0С жидкий сплав оказывается насыщенным по отношению к обеим фазам (?- и ?-твердым растворам), т.к. данная точка как бы принадлежит сразу двум ветвям линий ликвидус. Поэтому при температуре 548 0С одновременно с жидким раствором сосуществуют предельно насыщенные кристаллы твердых растворов ? и ?, образующих гетерогенную структуру.
Рассмотрим кристаллизацию доэвтектического сплава (сплав 1). При достижении температуры несколько ниже t1 в жидкости образуются кристаллы твердого раствора ?. Процесс кристаллизации ?-раствора будет в интервале температур, так как система имеет одну степень свободы (С = 2 + 1 – 2 = 1).
Процесс выделения ?-кристаллов продолжается до температуры 548 0С. Состав кристаллов твердого раствора ? в условиях равновесия определяется точками пересечения коноды с линией солидус, а остающейся жидкости – точками пересечения коноды с линией ликвидус.
Количество жидкой и твердой фаз определяют по правилу отрезков. При достижении эвтектической температуры 548 0С кристаллы ?-фазы достигают предельной концентрации (точка d), а жидкая фаза получает эвтектический состав (точка С). В этих условиях при температуре 548 0С из жидкой фазы одновременно кристаллизуются предельно насыщенные растворы ?d и ?е с образованием эвтектики:
ЖС > ?d + ?е
Процесс кристаллизации эвтектики протекает при постоянной температуре 548 0С, так как согласно правилу фаз при одновременном существовании трех фаз постоянного состава (?d, ?е и ЖС) система нонвариантна (С = 2 + 1 – 3 = 0). Следовательно, после затвердевания сплав состоит из первичных кристаллов ? и эвтектики (? + CuAl2).
Кристаллизация заэвтектических сплавов протекает также, как и доэвтектических, только вместо кристаллов ?-твердого раствора из жидкой фазы будут выделяться кристаллы ?-твердого раствора. Структура заэвтектических сп