To tylko jedna z 7 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
101
Æwiczenie 11
ANALIZA TERMICZNA STOPÓW METALI
1. CEL ÆWICZENIA
Zapoznanie siê ze sposobem wyznaczania krzywych nagrzewania lub ch³odzenia
metali oraz ich stopów, wykorzystanie krzywych do konstrukcji uk³adu równowagi
fazowej stopu dwusk³adnikowego na przyk³adzie uk³adu cyna-o³ów (Sn-Pb).
2. WIADOMOCI PODSTAWOWE
Uk³ady równowagi fazowej maj¹ podstawowe znaczenie przy analizie przemian
fazowych stopów metali. Przemiany fazowe w stopach po³¹czone s¹ ze zmian¹ energii wewnêtrznej i dlatego towarzysz¹ im efekty cieplne, polegaj¹ce na wydzielaniu lub
pobieraniu przez stop utajonego ciep³a przemiany. Przy konstrukcji uk³adów wykorzystuje siê wyniki badañ zmian ró¿nych w³asnoci fizycznych, zachodz¹cych podczas
nagrzewania lub ch³odzenia stopu, jak na przyk³ad zmianê objêtoci w³aciwej, ciep³a
w³aciwego, przewodnoci elektrycznej itp. Badania tych w³asnoci w trakcie nagrzewania lub ch³odzenia stopu umo¿liwiaj¹ wykrycie odchyleñ od ich zwyk³ej temperaturowej zmiennoci, a tym samym okrelenie zakresu temperatury, w jakiej zachodz¹ przemiany fazowe. Badania przemian fazowych przeprowadza siê przy mo¿liwie
ma³ych szybkociach nagrzewania lub ch³odzenia tak, aby otrzymaæ warunki jak najbardziej zbli¿one do stanu równowagi termodynamicznej.
Analiza termiczna jest metod¹ badania temperatur przemian fazowych w stopach
na podstawie otrzymanych krzywych nagrzewania lub ch³odzenia próbek wykonanych dla okrelonego stê¿enia sk³adników. Je¿eli w metalu lub stopie nie zachodz¹
¿adne przemiany fazowe, to krzyw¹ ch³odzenia mo¿na opisaæ w przybli¿eniu równaniem w postaci:
(1)
gdzie: ∆T0 − pocz¹tkowa ró¿nica temperatury pomiêdzy próbk¹ a otoczeniem,
∆T − ró¿nica temperatury pomiêdzy próbk¹ a otoczeniem po czasie t,
k − sta³a (jej wartoæ zale¿y od warunków ch³odzenia).
Zale¿noæ (1) pokazano na rys. 11.1. Ka¿de odchylenie od przedstawianej na
rys. 11.1. zale¿noci wskazuje na wystêpowanie przemiany fazowej. Na podstawie
analizy teoretycznej, jak równie¿ dowiadczeñ przeprowadzonych na metalach oraz
Opracowa³: Stanis³aw M. Pytel
102
temperatura
temperatura
ich stopach stwierdzono, ¿e w trakcie przemian fazowych odchylenia na krzywych
ujawniaj¹ siê w postaci przystanków temperatury, b¹d te¿ odcinków przegiêcia krzywej. Schematycznie przyk³ad takiej krzywej ch³odzenia (w porównaniu z krzyw¹ bez
uwzglêdnienia przemian fazowych) pokazano na rys. 11.2. Przystanek temperatury
pojawia siê na krzywych podczas topnienia, krystalizacji lub przemiany alotropowej
czystego metalu, natomiast w stopach dwusk³adnikowych wówczas, kiedy w przemianie bior¹ udzia³ trzy fazy, jak np. podczas przemiany eutektycznej (eutektoidalnej)
czy perytektycznej (perytektoidalnej). Przemiany fazowe w stopach mog¹ zachodziæ
równie¿ podczas spadku lub wzrostu temperatury, czego przyk³adem mo¿e byæ wydzielanie z ciek³ego stopu kryszta³ów roztworu sta³ego, czy rozpuszczanie wydzieleñ
fazy wtórnej w osnowie. Na krzywych pojawia siê wówczas zakres o odmiennym
przebiegu temperatury w stosunku do
(…)
…, nastêpuje automatyczna kompensacja zimnych koñców oraz linearyzacja przebiegu pomiarów. Schemat uk³adu pomiarowego wspomaganego komputerowo przedstawiono na
rys. 11.5.
3
6
2
T
DAS
TC/B
T=const
4
1
τ
5
Rys. 11.5.
Schemat uk³adu pomiarowego do analizy termicznej stopów metali: 1 tygiel ze stopem, 2 termopara,
3 przewody, 4 kompensacja zimnych koñców, 5 przetwornik analogowo-cyfrowy (DAS-TC/B),
6…
…
3
Rys. 11.3.
Schemat zestawu do analizy termicznej:
1 tygiel, 2 stop o okrelonym stê¿eniu,
3 pomiar temperatury, 4 pomiar czasu,
5 piec
Rys. 11.4.
Schemat termopary:
1,2 przewodniki metalowe, 3 gor¹cy koniec termopary, 4 zimne koñce termopary, 5
przewody kompensacyjne, 6 mikrowoltomierz (wskanik temperatury)
104
liniowej, ale do dok³adnych pomiarów odchylenia od liniowo…
…¿nicowej metody analizy termicznej:
a) przebieg wykresów dla przystanku temperatury,
b) przebieg wykresów dla odcinka przegiêcia krzywej
106
3. URZ¥DZENIA I MATERIA£Y
1. Dziesiêæ tygli zawieraj¹cych po m = 0,5 kg wsadu (próbek) w postaci czystej cyny
lub o³owiu oraz stopów tych metali o stê¿eniach kolejno wzrastaj¹cych co 10%
o³owiu w funkcji zawartoci o³owiu;
2. termopary pomiarowe typu K (NiCr-NiAl…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)