2015-10-13
1245Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния
ООП: 220301.65 - Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям). Дисциплина: Материаловедение Группа: 3-мд-5. Дата тестирования: 06.11.2011
Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния
Тема: Пластическая деформация и механические свойства металлов
Тема: Диаграмма "железо - цементит".
Тема: Структура материала.
ЗАДАНИЕ N 1. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния
Образующийся при сплавлении веществ (материалов) однофазный сплав с определенным соотношением компонентов, имеющий кристаллическую решетку, отличную от кристаллических решеток компонентов, и постоянную температуру кристаллизации, представляет собой …
| 
| химическое соединение | |
|
| твердый раствор замещения | ||
|
| смесь компонентов | ||
|
| твердый раствор внедрения |
Решение: Образующийся при сплавлении веществ (материалов) однофазный сплав с определенным соотношением компонентов в соответствии с формулой АnВm, где n, m = const, имеющий кристаллическую решетку, отличную от кристаллических решеток компонентов, и постоянную температуру кристаллизации, представляет собой химическое соединение.
|
|
|
ЗАДАНИЕ N 2 Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. Число степеней свободы системы Cu – Ag в точке эвтектики равно …
|
|
| ||
|
| |||
|
| |||
|
|
Решение: В соответствии с правилом фаз, число степеней свободы системы можно рассчитать по формуле С = К + 1 – Ф.
Число независимых компонентов К в рассматриваемой системе равно 2 (медь и серебро); число фаз Ф – 3 (расплав и твердые растворы меди в серебре и серебра в меди). Следовательно, С = 2 + 1 – 3 = 0 (система нонвариантна).
ЗАДАНИЕ N 3. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. Многофазный сплав, компоненты которого практически не растворяются в твердом состоянии и сохраняют индивидуальные кристаллические решетки, представляет собой …
|
|
| смесь | |
|
| твердый раствор замещения | ||
|
| химическое соединение | ||
|
| твердый раствор внедрения |
Решение: Многофазный сплав, компоненты которого взаимно не растворяются в твердом состоянии, представляет собой смесь, состоящую из практически чистых зерен компонентов сплава, сохраняющих присущие им типы кристаллических решеток.
ЗАДАНИЕ N 5. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. При температуре 183 оС в сплавах системы Pb–Sn протекает …
|
|
|
|
|
| эвтектическое превращение | |
|
| эвтектоидное превращение | ||
|
| образование химического соединения | ||
|
| перитектическое превращение |
Решение: При температуре 183оС в сплавах системы Pb-Sn протекает эвтектическое превращение. Расплав, содержащий 61,9% олова, кристаллизуется с образованием эвтектики – дисперсной смеси, состоящей из кристаллов твердого раствора олова в свинце, содержащего 19,5% олова, и твердого раствора свинца в олове, содержащего 2,6% свинца.
ЗАДАНИЕ N 6. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. Линия начала кристаллизации на диаграмме состояния называется линией …
|
|
| ликвидус | |
|
| солидус | ||
|
| эвтектики | ||
|
| растворимости |
Решение: Линия начала кристаллизации на диаграмме состояния называется линией ликвидус. Выше этой линии все сплавы системы находятся в жидком состоянии.
ЗАДАНИЕ N 7. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. Согласно правилу Курнакова твердость и электросопротивление сплавов, диаграмма состояния которых приведена ниже, …
|
|
| изменяются немонотонно, достигая максимума в точке, отвечающей составу AmBn | |
|
| изменяются немонотонно, достигая минимума в точке, отвечающей составу AmBn | ||
|
| монотонно возрастают при увеличении содержания компонента В | ||
|
| изменяются произвольным образом в зависимости от природы компонентов А и В |
Решение: Если компоненты сплава образуют химические соединения, то свойства сплавов этой системы при изменении концентрации изменяются немонотонно. Химическое соединение имеет максимальные значения твердости и электросопротивления и минимальные значения электропроводности и магнитной проницаемости (сингулярная точка) среди сплавов этой системы.
ЗАДАНИЕ N 8. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. Максимальная растворимость меди в серебре составляет ______%.
|
|
| ||
|
| |||
|
| |||
|
|
Решение: Максимальная растворимость меди в серебре определяется проекцией крайней правой точки эвтектической горизонтали на ось концентраций и составляет 8% меди.
ЗАДАНИЕ N 9. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния
Количество независимых компонентов и фаз в сплаве, содержащем 40 % серебра и 60 % меди, при температуре 779 оС составляет соответственно …
|
|
| 2 и 3 | |
|
| 2 и 4 | ||
|
| 3 и 3 | ||
|
| 3 и 1 |
Решение: В соответствии с приведенной диаграммой состояния, число независимых компонентов в сплаве, содержащем 40 % серебра и 60 % меди, равно двум (серебро и медь).
При температуре 779 оС системе протекает эвтектическое превращение: расплав, содержащий 72% серебра, распадется с образованием дисперсной смеси двух фаз (β-твердого раствора, содержащего 17 % серебра и 83 % меди, и α-твердого раствора, содержащего 92 % серебра и 8 % меди). Следовательно, при температуре 779 оС сплав содержит 3 фазы: расплав и кристаллы твердых растворов α и β.
ЗАДАНИЕ N 10 Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. В соответствии с правилами Курнакова свойства сплавов системы «свинец – сурьма» при изменении содержания компонентов будут изменяться …
|
|
| по линейному закону | |
|
| по кривой с экстремумом | ||
|
| скачкообразно в точке, отвечающей составу эвтектики | ||
|
| произвольно вне зависимости от типа диаграммы |
Решение: В соответствии с правилами Курнакова свойства сплавов, компоненты которых практически не растворимы друг в друге в твердом состоянии, при изменении содержания компонентов меняются по линейному закону.
|
|
|
ЗАДАНИЕ N 11. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. В соответствии с приведенной диаграммой, сплав 80% Pb – 20% Sn при тем-ре 200 оС имеет следующий фазовый состав:
|
|
| расплав + кристаллы α-твердого раствора | |
|
| расплав + кристаллы β-твердого раствора | ||
|
| кристаллы α-твердого раствора + эвтектика (α + β) | ||
|
| кристаллы β-твердого раствора + эвтектика (α + β) |
Решение: Точка, отвечающая составу 80% Pb – 20% Sn при температуре 200 оС, попадает в двухфазную область, где в равновесии находятся расплав и кристаллы α-твердого раствора.
ЗАДАНИЕ N 12. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. В соответствии с приведенной диаграммой состояния, медь и никель …
|
|
| неограниченно растворимы друг в друге в твердом состоянии | |
|
| практически не растворимы друг в друге в твердом состоянии | ||
|
| образуют химическое соединение | ||
|
| обладают ограниченной взаимной растворимостью в твердом состоянии |
Решение: В соответствии с приведенной диаграммой состояния, медь и никель обладают неограниченной взаимной растворимостью как в жидком, так и в твердом состоянии.
ЗАДАНИЕ N 13. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния
Самопроизвольная кристаллизация сплава возможна в том случае, если …
|
|
| свободная энергия Гиббса твердой фазы меньше, чем жидкой | |
|
| свободная энергия Гиббса твердой фазы выше, чем жидкой | ||
|
| величины свободных энергий Гиббса твердой и жидкой фаз равны | ||
|
| внутренняя энергия твердой фазы выше, чем жидкой |
Решение: Самопроизвольная кристаллизация обусловлена стремлением сплава к переходу в более устойчивое состояние, характеризующееся меньшей величиной термодинамического потенциала ΔG (свободной энергии Гиббса).
Температура, при которой термодинамические потенциалы сплава в твердом и жидком состоянии равны, называется равновесной температурой кристаллизации. Самопроизвольная кристаллизация происходит в том случае, если термодинамический потенциал в твердом состоянии будет меньше термодинамического потенциала в жидком состоянии, т.е. при переохлаждении жидкого металла до температур ниже равновесной.
|
|
|
ЗАДАНИЕ N 14. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. Эвтектическое превращение – это процесс
|
|
| образования механической смеси двух или более видов кристаллов, одновременно кристаллизующихся из жидкости | |
|
| распада пересыщенного твердого раствора с образованием дисперсных частиц второй фазы | ||
|
| распада твердого раствора с образованием смеси двух твердых фаз определенного состава | ||
|
| кристаллизации твердого раствора определенного состава за счет ранее выделившейся твердой фазы и жидкой части сплава определенного состава |
Решение: Эвтектическим превращением называется процесс образования механической смеси двух (или более) видов кристаллов, одновременно кристаллизующихся из жидкости.
ЗАДАНИЕ N 15. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния
В соответствии с приведенной диаграммой, сплав, содержащий 20 % серебра и 80 % меди, при температуре 1000 оС имеет следующий фазовый состав:
|
|
| расплав и кристаллы β-твердого раствора | |
|
| расплав и кристаллы α-твердого раствора | ||
|
| двухкомпонентный расплав | ||
|
| эвтектика, кристаллы β-твердого раствора и вторичные кристаллы α-фазы |
Решение: В соответствии с приведенной диаграммой состояния, при температуре 1000 оС происходит кристаллизация сплава, содержащего 20 % серебра и 80 % меди: из расплава выделяются первичные кристаллы β-твердого раствора. Следовательно, сплав при этой температуре является двухфазным, содержит жидкую фазу (расплав) и кристаллы β-твердого раствора.
ЗАДАНИЕ N 16. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния. Кристаллизация сплава, содержащего 60% Sn и 40% Zn, протекает приблизительно _______ оС.
|
|
| в температурном интервале 300-200 | |
|
| при температуре 300 | ||
|
| в температурном интервале 418-300 | ||
|
| в температурном интервале 350-200 |
Решение: Для определения интервала кристаллизации сплава надо провести вертикаль через точку, отвечающую составу сплава. Точки пересечения этой вертикали с линиями ликвидус и солидус диаграммы соответствуют температурам начала и конца кристаллизации. Таким образом, кристаллизация сплава 60% Sn – 40% Zn протекает приблизительно в интервале температур от 300 до 200 оС
ЗАДАНИЕ N 17. Тема: Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния
Сплав, атомы (ионы) одного из компонентов которого замещает атомы (ионы) другого в узлах кристаллической решетки при сохранении кристаллической решетки растворителя, называется …
|
|
| твердым раствором замещения | |
|
| смесью компонентов | ||
|
| химическим соединением | ||
|
| твердым раствором внедрения |
Решение: Сплав, атомы (ионы) одного из компонентов которого замещает атомы (ионы) другого в узлах кристаллической решетки, называется твердым раствором замещения. При этом сохраняется кристаллическая решетка растворителя.
