Μεταλλογνωσία Εργασίες μέσα στην τάξη σελίδα 1 ΜΕΤΑΛΛΟΓΝΩΣΙΑ Γ. Δ. ΠΛΑΪΝΑΚΗΣ Εργασία 01 Κατασκευή θερμικού διαγράμματος ισορροπίας διμερούς κράματος Α,Β σύνθετου ευτηκτικού τύπου για την κατασκευή του διαγράμματος 1ο βήμα 2ο βήμα 3ο βήμα Για κάθε διαφορετική περιεκτικότητα κράματος Α - Β κατασκευάζουμε την καμπύλη απόψυξης ( διάγραμμα ς - Χρόνου ) και προσδιορίζουμε τη θερμοκρασία αρχής και τη θερμοκρασία πέρατος της πήξης. Τώρα μαζί με κάθε περιεκτικότητα, έχουμε και δύο αντίστοιχες θερμοκρασίες, άρα δύο σημεία κάθε φορά, τα οποία θα χρησιμεύσουν ώστε να κατασκευάσουμε το θερμικό διάγραμμα ισορροπίας του κράματος. Για κάθε στερεό διάλυμα, από τις ποσότητες των Α και Β βρίσκουμε την % περιεκτικότητα του κράματος σε Β. Έτσι γνωρίζουμε και τα όρια μέσα στα οποία υπάρχει κάθε στερεό διάλυμα. Με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τα δύο προηγούμενα βήματα κατασκευάζουμε το θερμικό διάγραμμα ισορροπίας του κράματος.
selida 02 σύνθετου ευτηκτικού τύπου Τιμές για το στερεό διάλυμα 1 Σε δείγμα 100 γραμμαρίων από το συστατικό Α διαλύουμε το συστατικό Β μέχρι να πετύχουμε κορεσμένο στερεό διάλυμα του Β σε Α, σε διάφορες θερμοκρασίες Μάζα του Β Π% Β ( βαθμοί Κελσίου ) ( g ) 0 1,010 1,010 2,041 3,093 6,383 780 9,890 8,696 4,167 960 0,000 Θα συμπληρώσετε, κάνοντας τους αναγκαίους υπολογισμούς, τα κελιά της στήλης Π % Β. Τα ζεύγη τιμών της 1ης και 3ης στήλης, αργότερα, θα τα τοποθετήσετε στο θερμικό διάγραμμα ισορροπίας, θα τα ενώσετε με μία συνεχή γραμμή και έτσι θα καθορίσετε τα όρια της περιοχής (της φάσης) του στερεού διαλύματος Β σε Α. Page 2
selida 03 σύνθετου ευτηκτικού τύπου Τιμές για το στερεό διάλυμα 2 Σε δείγμα 100 γραμμαρίων από το συστατικό Β διαλύουμε το συστατικό Α μέχρι να πετύχουμε κορεσμένο στερεό διάλυμα του Α σε Β, σε διάφορες θερμοκρασίες Μάζα του Α Π% Α Π% Β ( βαθμοί Κελσίου ) ( g ) 0 1,010 1,010 2,041 3,093 6,383 780 9,890 8,696 7,527 4,167 1080 0,000 Θα συμπληρώσετε, κάνοντας τους αναγκαίους υπολογισμούς, τα κελιά της στήλης Π % Α και Π % Β. Τα ζεύγη τιμών της 1ης και 4ης στήλης, αργότερα, θα τα τοποθετήσετε στο θερμικό διάγραμμα ισορροπίας, θα τα ενώσετε με μία συνεχή γραμμή και έτσι θα καθορίσετε τα όρια της περιοχής (της φάσης) του στερεού διαλύματος Α σε Β. Page 3
selida 04 σύνθετου ευτηκτικού τύπου Τιμές 00% Τιμές για "κράμα" με 0 % Β 0 10 1740 20 1480 30 1220 40 960 50 960 60 960 70 960 80 960 90 960 100 860 110 760 120 660 Θα χαράξετε την καμπύλη απόψυξης και από αυτή θα προσδιορίσετε τις θερμοκρασίες αρχής και πέρατος στερεοποίησης Τι συμπεραίνετε από τη μορφή της ;Το συμπέρασμα αυτό το περιμένατε ή όχι ; Να αιτιολογήσετε την άποψή σας. 1 Καμπύλη απόψυξης με 0 % Β Page 4
selida 05 σύνθετου ευτηκτικού τύπου τιμές 10% Τιμές για κράμα με 10 % Β 0 10 1720 20 1440 30 1160 40 880 50 870 60 860 70 830 80 780 90 780 100 680 110 580 120 480 Όπως για την καμπύλη 0%. Γιατί στην καμπύλη απόψυξης, στο τέλος της στερεοποίησης, υπάρχει μικρό οριζόντιο τμήμα ; 1 Καμπύλη απόψυξης με 10 % Β Page 5
selida 06 Γ. Δ. ΠΛΑΪΝΑΚΗΣ διμερούς κράμματος Α,Β σύνθετου ευτηκτικού τύπου Τιμές 20% Τιμές για κράμμα με 20 % Β 0 10 1705 20 1410 30 1115 40 820 50 815 60 810 70 80 780 90 780 100 680 110 580 120 480 Όπως για την καμπύλη 10%. Γιατί στην καμπύλη απόψυξης, στο τέλος της στερεοποίησης, υπάρχει μικρό οριζόντιο τμήμα ; 1 Καμπύλη απόψυξης με 20 % Β Page 6
selida 07 ΜΕΤΑΛΛΟΓΝΩΣΙΑ Εργασία 01 Κατασκευή θερμικού διαγράμματος ισορροπίας σύνθετου ευτηκτικού τύπου Τιμές 28% Τιμές για κράμμα με 28 % Β (min) ( βαθμοί Κελσίου ) 0 10 1695 20 1390 30 1085 40 780 50 780 60 780 70 780 80 780 90 780 100 680 110 580 120 480 Θα χαράξετε την καμπύλη απόψυξης Από την καμπύλη αυτή θα προσδιορίσετε τις θερμοκρασίες αρχής και πέρατος στερεοποίησης. Τι συμπεραίνετε από τη μορφή της ; Το συμπέρασμα αυτό ήταν αναμενόμενο ή όχι ; Να αιτιολογήσετε την άποψή σας Καμπύλη απόψυξης με 28 % Β 1 Page 7
selida 08 σύνθετου ευτηκτικού τύπου Τιμές 30% Τιμές για κράμα με 30 % Β 0 10 1697 20 1395 30 1092,5 40 790 50 788 60 786 70 782 80 780 90 780 100 680 110 580 120 480 Όπως για την καμπύλη 20%. Γιατί στην καμπύλη απόψυξης, στο τέλος της στερεοποίησης, υπάρχει μικρό οριζόντιο τμήμα ; 1 Καμπύλη απόψυξης με 30 % Β Page 8
selida 09 σύνθετου ευτηκτικού τύπου Τιμές 40% Τιμές για κράμα με 40 % Β 0 10 1705 20 1410 30 1115 40 820 50 815 60 810 70 80 780 90 780 100 680 110 580 120 480 Όπως για την καμπύλη 30%. Γιατί στην καμπύλη απόψυξης, στο τέλος της στερεοποίησης, υπάρχει μικρό οριζόντιο τμήμα ; 1 Καμπύλη απόψυξης με 40 % Β Page 9
selida 10 σύνθετου ευτηκτικού τύπου Τιμές 50% Τιμές για κράμα με 50 % Β 0 10 1715 20 1430 30 1145 40 860 50 850 60 840 70 820 80 780 90 780 100 680 110 580 120 480 Όπως για την καμπύλη 40%. Γιατί στην καμπύλη απόψυξης, στο τέλος της στερεοποίησης, υπάρχει μικρό οριζόντιο τμήμα ; 1 Καμπύλη απόψυξης με 50 % Β Page 10
selida 11 σύνθετου ευτηκτικού τύπου Τιμές 60% Τιμές για κράμα με 60 % Β 0 10 1725 20 1450 30 1175 40 50 890 60 870 70 840 80 780 90 780 100 680 110 580 120 480 Όπως για την καμπύλη 50%. Γιατί στην καμπύλη απόψυξης, στο τέλος της στερεοποίησης, υπάρχει μικρό οριζόντιο τμήμα ; 1 Καμπύλη απόψυξης με 60 % Β Page 11
selida 12 σύνθετου ευτηκτικού τύπου Τιμές 70% Τιμές για κράμα με 70 % Β 0 10 1735 20 1470 30 1205 40 940 50 920 60 890 70 840 80 780 90 780 100 680 110 580 120 480 Όπως για την καμπύλη 60%. Γιατί στην καμπύλη απόψυξης, στο τέλος της στερεοποίησης, υπάρχει μικρό οριζόντιο τμήμα ; 1 Καμπύλη απόψυξης με 70 % Β Page 12
selida 13 σύνθετου ευτηκτικού τύπου Τιμές 80% Τιμές για κράμα με 80 % Β 0 10 1745 20 1490 30 1235 40 980 50 960 60 930 70 860 80 780 90 780 100 680 110 580 120 480 Όπως για την καμπύλη 70%. Γιατί στην καμπύλη απόψυξης, στο τέλος της στερεοποίησης, υπάρχει μικρό οριζόντιο τμήμα ; 1 Καμπύλη απόψυξης με 80 % Β Page 13
selida 14 σύνθετου ευτηκτικού τύπου Τιμές 90% Τιμές για κράμα με 90 % Β 0 10 1760 20 1520 30 1280 40 1040 50 1020 60 980 70 80 780 90 780 100 680 110 580 120 480 Όπως για την καμπύλη 80%. Γιατί στην καμπύλη απόψυξης, στο τέλος της στερεοποίησης, υπάρχει μικρό οριζόντιο τμήμα ; 1 Καμπύλη απόψυξης με 90 % Β Page 14
selida 15 σύνθετου ευτηκτικού τύπου Τιμές 100% Τιμές για κράμα με 100 % Β 0 10 1770 20 1540 30 1310 40 1080 50 1080 60 1080 70 1080 80 1080 90 1080 100 980 110 880 120 780 Όπως για την καμπύλη 90%. 1 Καμπύλη απόψυξης με 100 % Β Page 15
selida 16 ΜΕΤΑΛΛΟΓΝΩΣΙΑ Γ. Δ. ΠΛΑΪΝΑΚΗΣ Εργασία 01 Κατασκευή θερμικού διαγράμματος ισορροπίας διμερούς κράματος Α,Β σύνθετου ευτηκτικού τύπου 0 0 10 200 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Θερμικό διάγραμμα ισορροπίας σύνθετου ευτηκτικού τύπου ( C ) 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Π % Β Οδηγία : Εδώ θα κατασκευάσετε το διάγραμμα, με τα στοιχεία που έχετε Page 16
selida 17 ΜΕΤΑΛΛΟΓΝΩΣΙΑ Εργασία 02 ΘΕΡΜΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1. Χρησιμοποιώντας τις τιμές των παρακάτω μετρήσεων, οι οποίες προέκυψαν από θερμική ανάλυση, να κατασκευάσετε το θερμικό διάγραμμα ισορροπίας του κράμματος, απλού ευτηκτικού τύπου. Π%Β Π%Β Θ αρχής πήξης Θ πέρατος πήξης 0 10 1950 20 30 40 1 50 60 70 80 90 100 2. Στο διάγραμμα που κατασκευάσατε, χρησιμοποιώντας μαρκαδόρο, να χαράξετε τις γραμμές Liquidus ( πράσινη ) και Solidus ( κόκκινη ) και να αναγράψετε σε κάθε περιοχή τη φάση ή τις φάσεις που περιλαμβάνει. Το στερεό αποτελεί μία φάση ή όχι ; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας Page 17
selida 18 ΜΕΤΑΛΛΟΓΝΩΣΙΑ Εργασία 03 ΘΕΡΜΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ - Τύπου στερεού διαλύματος (C ) Θερμικό 0 διάγραμμα ισορροπίας τύπου στερεού διαλύματος 10 720 960 20 750 1150 30 1280 40 850 1380 50 930 1470 60 1030 1540 70 1150 80 1320 1640 90 1680 100 1 1 200 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Π% Β 1. Στο παραπάνω διάγραμμα να αναφέρετε ποιες είναι και τι δείχνουν : α) η γραμμή ΚΛ (με τα κοίλα προς τα κάτω) β) η γραμμή ΚΛ (με τα κοίλα προς τα άνω) γ) τα σημεία Κ, Λ. 2. Να περιγράψετε την κατάσταση του κράματος στα σημεία με συντεταγμένες : α) Π(10,) β) Ρ(30,) γ) Σ(70,) δ) Τ(20,) ε) Φ(90,) 3. Να περιγράψετε πως στερεοποιείται ένα κράμα με περιεκτικότητα σε Β ίση προς 50 % που αρχικά βρίσκεται στους 1 C. 4. Να δείξετε πως μεταβάλλονται προοδευτικά : α) η σύσταση του τήγματος β) η σύσταση του στερεού κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης του κράματος με περιεκτικότητα 50 % σε Β. Page 18
selida 19 ΜΕΤΑΛΛΟΓΝΩΣΙΑ Εργασία 04 ΘΕΡΜΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ- Απλού ευτηκτικού τύπου Θ ( C ) Κ Μ Ν Λ Ο 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Π%Β 1. Στο παραπάνω διάγραμμα να αναφέρετε ποιες είναι και τι δείχνουν : α) η γραμμή ΚΛΜ β) η γραμμή ΚΝΛΟΜ γ) τα σημεία Κ, Λ, Μ. 2. Να περιγράψετε την κατάσταση του κράματος στα σημεία με συντεταγμένες : α) Π(10,) β) Ρ(30,) γ) Σ(70,) δ) Τ(20,) ε) Φ(90,) στ) Χ(90,) ζ) Ψ(60,) 3. Να περιγράψετε πως στερεοποιείται ένα κράμα με περιεκτικότητα σε Β ίση προς 30 % που αρχικά βρίσκεται στους 1 C. 4. Να περιγράψετε πως στερεοποιείται ένα κράμα με περιεκτικότητα σε Β ίση προς 80 % που αρχικά βρίσκεται στους C. 5. Να περιγράψετε πως στερεοποιείται ένα κράμα με περιεκτικότητα σε Β ίση προς 60 % που αρχικά βρίσκεται στους C. 6. Να δείξετε πως μεταβάλλονται προοδευτικά : α) η σύσταση του τήγματος β) η σύσταση του στερεού κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης κράματος με περιεκτικότητα : α) 30 % σε Β β) 80 % σε Β γ) 60 % σε Β. Page 19
selida 20 ΜΕΤΑΛΛΟΓΝΩΣΙΑ Εργασία 05 ΘΕΡΜΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ Θ ( C ) Κ Μ Ν Ο Λ 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Π%Β 1. Στο παραπάνω διάγραμμα να αναφέρετε ποιες είναι και τι δείχνουν : α) η γραμμή ΚΛΜ β) η γραμμή ΚΝΛΟΜ γ) τα σημεία Κ, Λ, Μ, Ν, Ο. 2. Να περιγράψετε την κατάσταση του κράματος στα σημεία με συντεταγμένες : α) Π(10,) β) Ρ(30,) γ) Σ(70,) δ) Τ(40,) ε) Φ(90,) στ) Χ(90,) ζ) Ψ(60,) 3. Να περιγράψετε πως στερεοποιείται ένα κράμα με περιεκτικότητα σε Β ίση προς 40 % που αρχικά βρίσκεται στους 1 C. 4. Να περιγράψετε πως στερεοποιείται ένα κράμα με περιεκτικότητα σε Β ίση προς 70 % που αρχικά βρίσκεται στους C. 5. Να περιγράψετε πως στερεοποιείται ένα κράμα με περιεκτικότητα σε Β ίση προς 60 % που αρχικά βρίσκεται στους C. 6. Να δείξετε πως μεταβάλλονται προοδευτικά η σύσταση του τήγματος και η σύσταση του στερεού κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης κράματος με περιεκτικότητα : α) 40 % σε Β β) 70 % σε Β γ) 60 % σε Β. Page 20