Первый тип задач – на правило отрезков.
Задача 1. По диаграмме Pb – Sb определить состав сплава в точке (t= 450 °; Sb = 80%). Проанализировать, какие превращения происходили при охлаждении данного сплава из жидкого состояния до 0 °.
Решение:
1.
|
|
|
|
|
Рис.1. Диаграмма состояния свинец-сурьма
2. По заданным координатам построить точку k (проводим две линии перпендикулярно осям: перпендикулярно оси X в точке с заданным содержанием сурьмы и перпендикулярно оси У на уровне с заданной температурой).
3. Проанализировать состав сплава в данной области. В области СВЕ сплав состоит из жидкого расплава и твердых кристаллов сурьмы.
4. Построить отрезки. Для этого через найденную точку k провести горизонталь до пересечения с линиями, где этих структур (фаз) 100 %.
По линии ВС – 100 % жидкости (Ж);
По линии СЕ – 100% сурьмы (Sb);
5. Обозначить отрезки буквами.
6. Обозначить проекции точек отрезков на оси концентрации (указать числа для расчетов).
|
|
7. Для расчета процентного содержания структуры или фазы согласно правилу отрезков взять отношение части отрезка, противолежащей линии 100%-го содержания структуры, к длине всего отрезка.
Содержание жидкости в данной точке:
Ж=
Содержание сурьмы в кристаллах:
Sb(тв)=
8. Выполнить проверку расчетов:
Ж + Sb =34+66=100 (%);
9. Дать полный ответ: Сплав 80% сурьмы, 20 % свинца при температуре 450˚С имеет 34% жидкого расплава Pb-Sb и 66% кристаллов сурьмы.
10. Через данную точку провести вертикаль. Обозначить точки:
е – пересечение с линией ВС.
f – пересечение с линией ВЕ.
11. Спроецировать эти точки на ось температур – критические значения температур.
12. Выполнить анализ превращений в сплаве при охлаждении:
· При t˚>680˚С (выше точки е) – весь сплав жидкий;
· При t˚=680˚С (точка е) – происходит начало кристаллизации, т.е. начинают выпадать кристаллы сурьмы (т.к. сурьма по сравнению с эвтектическим составом в избытке 80%>13%)
· При охлаждении сплава от t˚=680 ˚С до t˚=246 ˚С (отрезок ef) из расплава выпадает в кристаллы избыток сурьмы.
· При t˚=246˚С (точка f) – окончание кристаллизации. Расплав имеет эвтектический состав: 13% Sb и 87% Pb. Вся оставшаяся жидкость превращается в эвтектику. (на кривой охлаждения это горизонтальная площадка f1-f2).
Рис. 2. Кривая охлаждения сплава 80% сурьмы, 20 % свинца.
· Ниже t˚=246˚С весь сплав находится в твердом состоянии и состоит из эвтектики и кристаллов сурьмы. Идет охлаждение твердого сплава.
Решение задач на определение состава по диаграмме железо-цементит.
При построении отрезков необходимо помнить, что:
|
|
§ 100% жидкость – выше линии ACD;
§ 100% аустенит – область AESG;
§ 100% феррит – область GPQ;
§ 100% перлит – вертикаль 0,8% углерода;
§ 100% ледебурит – вертикаль 4,3% углерода;
§ 100% цементит – вертикаль 6,67% углерода;
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.3. Диаграмма состояния железо-цементит. Области 100% содержания структур.
Задача 2. По диаграмме Fe – Fe3C, пользуясь правилом отрезков, определить структурный состав сплава в точке а с координатами: температура 900о С, содержание углерода 1,5 %.
Решение:
Аустенит = ас/bс · 100%; (6,67 – 1,5)/(6,67 – 1,05) · 100% = 92 %
Цементит = аb/bс · 100%; (1,5 – 1,05)/(6,67 – 1,05) · 100% = 8 %
Ответ: структурный состав сплава в точке а (1,5 % С, t = 900 о С)
Аустенит = 92%, Цементит = 8 %.
Второй тип задач – расчет температуры термообработки стали.
Задача 3. По диаграмме Fe – Fe3C определить температуру закалки стали 45.
1. В масштабе построить стальную область диаграммы Fe-Fe3C (нижний левый угол диаграммы).
2. Выполнить анализ стали, определить содержание углерода:
3. Построить на диаграмме диапазон температур заданной термообработки. Кратко описать вид термообработки.
4. Провести линию перпендикулярно оси Х в точке, соответствующей содержанию углерода в стали, до пересечения с зоной, соответствующей температурам термообработки. Отметить точку посередине между верхним и нижним значениями температур.
5. На оси температур отметить результат – проекция найденной точки.
Решение:
45 – конструкционная углеродистая сталь, качественная, содержание углерода 0,45 %, доэвтектоидная, структура феррит + перлит. Вследствие того, что сталь доэвтектоидная, целесообразно проводить полную закалку. Полная закалка подразумевает нагрев на 30-50 °С выше линии GS (на диаграмме состояния Fe-Fe3C), выдержку и быстрое охлаждение. Проводим линию перпендикулярно оси Х в точке 0,45 % С до пересечения с зоной, соответствующей температурам полной закалки и отмечаем точку посередине между верхним и нижним значениями температур. Затем проецируем эту точку на ось У и определяем значение температуры закалки.
Рис.4 Стальная область диаграммы железо-цементит.
Ответ: температура полной закалки 810 °С