ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ № 1

Задание

Начертите равновесную диаграмму состояния «железо − углерод» с указанием фазового состава областей (рис. 6). Начертите кривую равновесного охлаждения для сплава с содержанием углерода 1,5 % и проанализируйте изменение структуры сплава в процессе охлаждения. В произвольной точке этого сплава, находящейся между линиями ликвидус и солидус, определите состав и количество фаз.

Решение

Для решения задачи на диаграмме «железо − углерод» (рис. 6) через точку, соответствующую содержанию углерода 1,5%, проводим вертикальную линию. Точки пересечения вертикальной линии с линиями диаграммы обозначаем цифрами 0, 1, 2, 3, 4, 5, начиная сверху.

Рис. 6. Диаграмма состояния сплава «железо − углерод»

На участках протекают следующие процессы:

- участок 0 - 1 – охлаждение жидкого сплава (L);

- участок 1 - 2 – кристаллизация аустенита: L → L+ γ;

- участок 2 - 3 – охлаждение аустенита(γ);

- участок 3 - 4 – кристаллизация вторичного цементита из аустенита:

γ → γ + Fе₃ С_II;

- участок 4 - 4¹ – изотермическое превращение аустенита в перлит:

γ + Fе₃ С_II → (α + Fе₃ С_II) + Fе₃ С_II;

- участок 4¹ - 5 – охлаждение конечной структуры (α + Fе₃ С_II) + Fе₃ С_II.

Кривая охлаждения для сплава с содержанием углерода 1,5 % представлена на рисунке 7.

Рис. 7. Кривая охлаждения сплава с содержанием углерода 1,5 %

Для определения состава и количества фаз в двухфазной области диаграммы равновесия применяют правило отрезков которое включает два следующих положения.

1. Чтобы определить состав фаз, через точку, характеризующую состояние сплава проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими данную область. Проекции точек пересечения на ось концентраций показывают состав фаз.

Для произвольной т. а (рис. 6) имеем: состав жидкой фазы определяет проекция т. а на ось концентраций, состав твердой фазы определяет проекция т. b на ось концентраций. Таким образом, в точке а аустенит имеет следующий состав: углерод – 0,95%, железо – 99,05%, жидкий сплав имеет состав: углерод – 2,2%, железо – 97,8%.

2. Отрезки между заданной точкой и точками, определяющими состав фаз, обратно пропорциональны количеству фаз.

Количество жидкой фазы определяется как:

а количество твердой фазы:

где ав, вс и ас – длины отрезков в мм.

Для нашего случая имеем следующее.

Количество жидкой фазы:

,

количество аустенита:

ЗАДАЧА № 2

На две противоположные грани куба с ребром d, изготовленного из диэлектрика с удельным объемным сопротивлением и удельным поверхностным сопротивлением , нанесены слои металла, служащие электродами, через которые куб включается в цепь.

Определите величину установившегося тока через куб и потери мощности в нем при постоянном напряжении.

Таблица 2

Варианты заданий к задаче №2