5. Диаграммы состояния сплавов. Материаловедение: конспект лекций [litres]

5. Диаграммы состояния сплавов. Материаловедение: конспект лекций [litres]

ВикиЧтение

Материаловедение: конспект лекций [litres]
Алексеев Виктор Сергеевич

Содержание

5. Диаграммы состояния сплавов

Сплавы можно получать при соединении большинства металлов друг с другом, а также с неметаллами. Диаграммы состояния сплавов дают наглядное представление о протекающих в сплавах превращениях в зависимости от их химического состава и температуры.

При построении диаграмм состояния сплавов на оси абсцисс указывают химический состав или концентрацию сплава в процентах. Для этого горизонтальную линию определенной длины делят на сто одинаковых частей и каждое деление принимают за 1 % одного из компонентов сплава.

Рис. 5. Диаграмма состояния сплавов системы свинец—сурьма (Pb—Sb)

Точка А соответствует чистому свинцу, а точка В – чистой сурьме. По оси ординат в определенном масштабе указывают температуру. Для того чтобы построить диаграмму состояния сплавов, сначала строят ряд кривых охлаждения сплавов одних и тех же элементов с различной концентрацией.

На основе этих кривых строят диаграмму. Сплавы, компоненты которых при затвердевании образуют только механические смеси, относятся к первой группе. Диаграмма этих сплавов условно называется диаграммой состояния первого рода. Диаграмма сплавов, образующих при затвердевании только твердые растворы, называется диаграммой состояния второго рода. Наиболее типичными для диаграмм первого рода являются сплавы свинца с сурьмой.

Построение диаграммы (первого рода) состояния сплавов Pb—Sb:

1) кривые охлаждения доэвтектических сплавов;

2) диаграмма состояния сплавов Pb—Sb;

3) кривые охлаждения заэвтектических сплавов. Диаграмма построена для пяти видов сплава свинца с сурьмой:

1) 5 % сурьмы и 95 % свинца;

2) 10 % сурьмы и 90 % свинца;

3) 20 % сурьмы и 80 % свинца;

4) 40 % сурьмы и 60 % свинца;

5) 80 % сурьмы и 20 % свинца.

Все они имеют две критические температуры: верхнюю и нижнюю. Изучение процессов кристаллизации этих сплавов показывает, что верхняя критическая температура соответствует началу, а нижняя – концу затвердевания сплава. Таким образом, процесс кристаллизации сплавов Pb—Sb резко отличается от кристаллизации чистых металлов. Сплавы кристаллизуются в интервале температур, а чистые металлы – при постоянной температуре.

Механическая смесь кристаллов, выделяющихся из жидкого сплава одновременно, называется эвтектикой (в переводе с греческого – «хорошо сложенный»). Сплавы указанной концентрации называют эвтектическими. Линия АСВ на диаграмме называется линией ликвидуса (в переводе с греческого – «жидкий»). Выше этой линии любой сплав свинца с сурьмой находится в жидком состоянии. Линия ДСВЕ получила название линии солидуса (в переводе с греческого – «твердый»), или эвтектической линии. Точка С показывает состав эвтектики. Сплавы, расположенные левее этой точки, называют доэвтектическими, правее ее – заэвтектическими. В структуре доэвтектических сплавов, кроме эвтектики, всегда есть некоторое количество свинца, а в заэвтектических, кроме эвтектики, – сурьмы.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Аккумуляторы для мобильных устройств – оценка состояния

Аккумуляторы для мобильных устройств – оценка состояния
Владимир ВасильевКак правило, большинство людей редко задумывается о состоянии аккумуля-тора своего мобильника, полагая, что он верой и правдой будет нам служить долгое время. Проходит время: месяц, два, три … . На

Оценка состояния аккумулятора потребителем

Оценка состояния аккумулятора потребителем
Оценка реальной электрической емкости. Сделать это можно двумя способами. Первый способ – качественный и очень приблизительный. Заключается он в примерной оценке среднего времени продолжительности работы вашего мобильника.

Профессиональная оценка состояния аккумулятора

Профессиональная оценка состояния аккумулятора
Тут уж не посидишь перед зарядным устройством с часами в руках. Особенно когда необходимо произвести входной контроль, например, сотни аккумуляторов. Для принятия решений в этом случае требуются количественные и точные

5.2.3. Экранные состояния объектов

5.2.3. Экранные состояния объектов
Элементы человекоориентированного интерфейса должны быть доступными для начинающего пользователя и эффективными для опытного пользователя, причем переход от одного к другому не должен требовать переучивания. Хороший интерфейс должен

13.

2.3. Общий обзор состояния производства наночастиц

13.2.3. Общий обзор состояния производства наночастиц
Коммерческое использование любого метода должно быть обосновано экономически. В лабораторных условиях ученым удалось разработать множество интересных и красивых способов синтеза нанопорошков, но очень многие из них

18.2. Обзор состояния и перспектив промышленности

18.2. Обзор состояния и перспектив промышленности
В настоящее время можно уверенно утверждать, что примерно к 2015 году осуществляемые и планируемые научно-технические разработки в области нанотехнологий приведут к весьма серьезным качественным и количественным

17.Основные термодинамические параметры состояния газа

17.Основные термодинамические параметры состояния газа
ДавлениеР – мера силы, которая действует на единицу поверхности:Р = lim ?Fn / ?S = dFn/ dS,где DS ? 0; ?Fn – сила, направленная перпендикулярно участку поверхности. Удельный объемV – величина, обратная плотности rвещества:v = 1 / r= dV/

18. Состояния тел. Термодинамическая система. Адиабатический процесс

18. Состояния тел. Термодинамическая система. Адиабатический процесс
Существуют три агрегатных состояния: твердое, жидкое и газообразное.Если параметры системы не изменяется со временем, то можно говорить о термодинамическом равновесии системы.Совокупность тел и полей,

25. Уравнение состояния идеального газа

25. Уравнение состояния идеального газа
Уравнение состояния идеального газа описывает связь между его температурой и давлением. Поскольку давление идеального газа в замкнутой системе P = 1/3 О mn<v2>, P= nkT, то уравнение идеального газа будет выглядеть следующим образом:P =

26. Универсальное уравнение состояния идеального газа

26. Универсальное уравнение состояния идеального газа
Отношение массы mгаза (вещества) к количеству газа (вещества) vэтой системы называют молярной массой газа (вещества):М = m/ v.Размерность молярной массы следующая: [M] = 1 кг / 1 моль.Следствие из закона Авогадро позволяет

41. Уравнение состояния Ван-дер-Ваальса

41. Уравнение состояния Ван-дер-Ваальса
В общем случае для реальных газов при вычислении параметров состояния нельзя использовать уравнение состояния pv = RT,которое верно для идеальных газов.Общее уравнение состояния для реальных газов.
в котором коэффициенты Bi –

43. Частные производные параметров состояния. Термические коэффициенты

43. Частные производные параметров состояния. Термические коэффициенты
Свойства реальных веществ описываются термическими коэффициентами.Определение 1. Коэффициентом объемного расширенияaназывается изменение объема вещества при повышении его температуры на один

3.

3. Диаграммы состояния ювелирных сплавов

3.3. Диаграммы состояния ювелирных сплавов
В ювелирной технике применяются сплавы на основе благородных металлов: серебра, золота и платины. Это основные металлы. Для имитации золотых и серебряных сплавов используют некоторые сплавы на основе меди и алюминия. Они

26. Выбор сплавов для определенного назначения на основе анализа диаграмм состояния

26. Выбор сплавов для определенного назначения на основе анализа диаграмм состояния
Чистые металлы используют в электрорадиотехнике (проводниковые, электровакуумные). Основнымиконструкционными материалами являются металлические сплавы. Сплавом называют вещество,

27. Строение и свойства железа; метастабильная и стабильная фазовые диаграммы железо-углерод. Формирование структуры углеродистых сталей. Определение содержания углерода в стали по структуре

27.  Строение и свойства железа; метастабильная и стабильная фазовые диаграммы железо-углерод. Формирование структуры углеродистых сталей. Определение содержания углерода в стали по структуре
Сплавы железа с углеродом являются самыми распространенными металлическими

Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых образуют смеси

Приведем построение такой диаграммы на примере системы «свинец — сурьма» («РЬ-SЬ»). Кривые охлаждения компонентов и сплавов представлены на рис. 3.4.

Критические точки для чистых металлов и сплавов приведены в табл. 3.1.

На основании анализа кривых охлаждения (см. рис. 3.4 и табл. 3.1) построим диаграмму состояния «РЬ-SЬ». На оси абсцисс отмечают точки, соответствующие составам исследованных сплавов, и указывают температуры начала и конца кристаллизации этих сплавов. Соединив
температуры начала кристаллизации сплавов с температурами кристаллизации чистых компонентов, получим линию, которая называется ликвидус — линия AСВ диаграммы (рис. 3.5, а). Выше нее все сплавы находятся в жидком состоянии.

Соединив точки окончания кристаллизации сплавов, получим линию солидус — линия DСЕ диаграммы, ниже которой все сплавы находятся в твердом состоянии. Линию солидус не следует проводить до осей ординат, так как всегда существует некоторая весьма малая взаимная растворимость компонентов системы (области, ограниченные пунктирными линиями), которой обычно пренебрегают.
На фазовой диаграмме системы «свинец-сурьма» указаны только фазы — их три в данной системе. Это жидкая фаза и две твердых -свинец и сурьма.
Фазовые диаграммы не дают представления о структуре сплавов, а следовательно, не позволяют судить об их свойствах. Более полную информацию о сплавах дают структурные диаграммы состояния (рис. 3.5, б). Для построения такой диаграммы необходимо рассмотреть превращения, которые происходят в чистых металлах (компонентах) и в характерных сплавах данной системы. Это прежде всего сплав, химический состав которого 87% Pb и 13% Sb (I), а также сплавы с меньшим (II) и большим (III) содержанием сурьмы.
Чистые металлы — свинец и сурьма кристаллизуются при постоянной температуре (горизонтальные участки (1-1′) на кривых охлаждения (см. рис 3.4)). Как указывалось выше, это соответствует правилу фаз. Действительно, число компонентов (К) равно единице (чистый
металл), количество фаз (Ф) при кристаллизации две — жидкая и твердая, а число степеней свободы (С) равно
нулю (С = К — Ф + 1 = 1 — 2 + 1 = 0 ) . Это означает, что кристаллизация должна проходить при постоянной температуре.
Кристаллизация всех сплавов, кроме одного (87% Pb, 13% Sb), протекает в интервале температур. Особое положение занимает сплав I (87% Pb, 13% Sb), который, так же как чистые металлы, кристаллизуется при постоянной температуре. Рассмотрим кристаллизацию этого сплава. Участок 0-1 кривой охлаждения сплава (см. рис. 3.4, г) соответствует охлаждению жидкости (К = 2, Ф = 1 — одна фаза — жидкость, т.е. С = 1, поэтому возможно изменение температуры при сохранении фазового состава). При температуре 246 °С (линия ИВЕ диаграммы, (рис. 3.5, б)) происходит кристаллизация жидкости при постоянной температуре (участок 1-1′ на кривой охлаждения), т.е. С = 0. При К = 2 такое возможно только в том случае, если Ф = 3, тогда С = 2 — 3 + 1 = 0. Это означает, что при кристаллизации сплава одновременно существуют три фазы (жидкость, свинец и сурьма), т.е. из жидкости одновременно выделяются оба компонента, образуя смесь.
Такой наиболее легкоплавкий сплав системы и называется эвтектическим, а структура, полученная при кристаллизации такого сплава, -эвтектикой. Кристаллизацию эвтектического сплава можно описать следующей схемой:
Ж = Э [Pb + Sb].
Таким образом, эвтектика состоит из двух фаз — свинца и сурьмы. Структура сплава после окончательного затвердевания — эвтектика (рис. 3.6, б), которая является структурной составляющей.
Сплавы, расположенные слева от эвтектического, называются доэвтектическими, а расположенные справа — заэвтектическими. Первичная кристаллизация таких сплавовначинается с выделения избыточной (разы-фазы, содержание которой в сплаве больше, чем в сплаве эвтектического состава. Для рассматриваемой системы избыточной фазой является компонент. Таким образом, у доэвтектических сплавов избыточной фазой будет свинец (его содержание в них больше 87%), а у заэвтектических — сурьма (ее содержание в этих сплавах превышает 13%).
Кристаллизацию доэвтектических сплавов рассмотрим на примере сплава с 5% ЗЬ и 95% РЬ (см. рис. 3.4, б). До точки 1 сплав находится в жидком состоянии. В точке 1

Рис. 3.6. Структура доэвтектического (а), эвтектического (б) и заэвтектического (в) сплавов системы «Pb-Sb»

начинается кристаллизация сплава с выделением из жидкости кристаллов Pb. Этот процесс проходит в интервале температур 1-2 (участок 1-2 на кривой охлаждения).
В указанном интервале температур система имеет одну степень свободы (К = 2 — компоненты Sb и Pb, Ф = 2 — твердая и жидкая фазы, следовательно, С = К — Ф + 1 = 2 — 2 + 1), т.е. возможно понижение температуры без изменения фазового состава. При охлаждении в этом интервале температур происходит изменение химического состава жидкой фазы: поскольку из жидкости выделяется свинец, в ней повышается содержание сурьмы. В точке 2, как показывают результаты химического анализа, в жидкой фазе содержится 13% Sb и 87% Pb (см. рис. 3.4, г). При температуре 246 °С (см. табл. 3.1) состав оставшейся жидкости соответствует эвтектическому. Кристаллизация осуществляется по эвтектическому механизму, т.е. при постоянной температуре и с одновременным выделением из жидкости двух твердых фаз — кристаллитов Sb и Pb (участок 2-2′ кривой охлаждения). После окончания кристаллизации (точка 2′ на кривой охлаждения) сплав охлаждается в твердом состоянии. Структура этого сплава после затвердевания состоит из зерен свинца и эвтектики (рис. 3.6, а). Аналогично протекает процесс кристаллизации всех доэвтсктических сплавов данной системы.
Кристаллизация заэвтектичесих сплавов (па примере сплава III — 75% Pb, 25% Sb, см. рис. 3.4, д и 3.5, б) протекает аналогично доэвтектическим. Отличие заключается в том, что в интервале температур 1-2 диаграммы состояния (участок 2-2′ кривой охлаждения) из жидкости выделяются зерна сурьмы, а не свинца, как в первом сплаве.
После окончательного затвердевания структура этого сплава состоит из зерен сурьмы и эвтектики (рис. 3.6, в). Для сплавов данного типа возможна ликвация по плотности.
Ликвация — неоднородность химического состава и соответственно свойств по объему сплава. В процессе кристаллизации из жидкости выделяются кристаллы с плотностью, отличной от плотности жидкости. Это приводит к тому, что кристаллы либо всплывают, если их плотность меньше плотности жидкости, либо оседают на дно, если их плотность превышает плотность жидкости. В результате слиток получается неоднородным по составу и свойствам. Для предупреждения этого в процессе кристаллизации сплавы интенсивно перемешивают.

Термическое расширение свинцово-сурьмяных сплавов

%PDF-1.4
%
222 0 объект
>
эндообъект
217 0 объект
>поток
application/pdf

Журнал исследований Национального бюро стандартов является публикацией правительства США. Документы находятся в общественном достоянии и не защищены авторским правом в США. Тем не менее, обратите особое внимание на отдельные работы, чтобы убедиться, что не указаны ограничения авторского права. Для отдельных произведений может потребоваться получение других разрешений от первоначального правообладателя.

Подключаемый модуль Adobe Acrobat 9.13 Paper Capture2011-02-10T15:19:58-05:00Adobe Acrobat 9.02012-06-22T07:59:17-04:002012-06-22T07:59:17-04:00uuid:ed76d2f2-ca06 -45c3-a6a1-e9bd2b7129eauuid:1dda61a1-f692-4c38-9687-723ea1481832uuid:ed76d2f2-ca06-45c3-a6a1-e9bd2b7129eadefault1

False1B

http://ns. adobe.com/xap/1.0/mm/xmpMMXMP Media Management

конечный поток
эндообъект
180 0 объект
>
эндообъект
218 0 объект
[>]
эндообъект
214 0 объект
>
эндообъект
211 0 объект
>
эндообъект
212 0 объект
>
эндообъект
213 0 объект
>
эндообъект
215 0 объект
>
эндообъект
216 0 объект
>
эндообъект
27 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
34 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
40 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
47 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
54 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
60 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
67 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
74 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
81 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
88 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
890 объект
[90 0 Р 91 0 Р 92 0 Р]
эндообъект
94 0 объект
>поток

Сурьма и свинец — Сравнение — Свойства

Эта статья содержит сравнение основных тепловых и атомных свойств сурьмы и свинца, двух сопоставимых химических элементов из периодической таблицы. Он также содержит основные описания и применения обоих элементов. Сурьма против свинца.

Сравнить сурьму с другим элементом

Сравните свинец с другим элементом

Сурьма и свинец – об элементах

Сурьма

Сурьма представляет собой блестящий серый металлоид, встречается в природе в основном в виде сульфидного минерала антимонита. Соединения сурьмы были известны с древних времен и применялись в виде порошка для использования в медицине и косметике, часто известной под арабским названием коль.

Свинец

Свинец — тяжелый металл, плотность которого выше, чем у большинства обычных материалов. Свинец мягкий и пластичный, имеет относительно низкую температуру плавления. Свинец широко используется в качестве защиты от гамма-излучения. Основное преимущество свинцового щита заключается в его компактности за счет большей плотности. Свинец имеет самый высокий атомный номер среди всех стабильных элементов и завершает три основные цепи распада более тяжелых элементов.

Источник: www.luciteria.com

Сурьма и свинец – Применение

Сурьма

Крупнейшие области применения металлической сурьмы – сплав свинца и олова в свинцово-сурьмяных пластинах . Сплавы свинца и олова с сурьмой обладают улучшенными свойствами для припоев, пуль и подшипников скольжения. Сурьма может использоваться в антипиренах для многих коммерческих и бытовых продуктов. Треххлористая сурьма используется в производстве огнезащитных составов, а также красок, керамических эмалей, стекла и гончарных изделий. Другие области применения включают шарикоподшипники и смешивание со сплавами с процентным содержанием от 1 до 20, что значительно увеличивает твердость и механическую прочность свинца. Способность упрочнять уже прочные сплавы является его самым большим и распространенным применением.

Свинец

Металлический свинец обладает несколькими полезными механическими свойствами, включая высокую плотность, низкую температуру плавления, пластичность и относительную инертность.