AKADEMIA TECHNICZNO - ROLNICZA
im. Jana i Jędrzej Śniadeckich
w Bydgoszczy
KATEDRA MATERIAŁOZNASTWA
TEMAT: Badania dylatometryczne - wyznaczanie współczynników rozszerzalności cieplnej.
W YKONAŁ:
Paweł Kępski
gr.D III sem.
Studium inż.
Rok akad. 1996/97
Dylatogram:
-Badana próbka:
φ 2,5x20 mm
l0 = 20 mm STAL
p.= x 400
Teoria:
Wiele przemian, które zachodzą w stopach metali związanych jest z dośc znacznymi zmianami objętościowymi i z tego powodu pomiar rozszerzalności stopu sygnalizuje o zachodzących przemianach.
Rozszerzalnośc cieplna określa odwracalne wydłużenie się ciała pod wpływem przyrostu temperatury. Współczynniki rozszerzalności liniowej βi i objętościowej αt w temperaturze t przedstawiają odpowiednią zmianę długości i objętości przy zmianie temperatury o 10C. Zmieniają się one wraz ze zmianą temperatury.
Wyznaczenie współczynników polega na odczytaniu danych bezpośrednio z dylatogramu i ich przeliczeniu.
Podczas odczytania przyrostu długości próbki należy uwzględnic powiększenie oraz wydłużenie rurek kwarcowych.
Tabela wyników
Zakres temp. [oC] |
Przyrost dł. Próbki. na dylatomet. Rzeczywistej [mm] [mm] |
Dł. początk. Próbki [mm] |
współ. Rozs. Liniowej β×10-6[1/0C] |
|
20 - 100 |
3.5 |
0,00875 |
20 |
0,563 |
100 - 200 |
5.5 |
0,01375 |
20,00875 |
0,567 |
200 - 300 |
11.5 |
0,0275 |
20,0225 |
0,584 |
300 - 400 |
12.8 |
0,032 |
20,05 |
0,523 |
400 - 500 |
13 |
0,0325 |
20.082 |
0,59 |
500 - 600 |
13 |
0,0325 |
20,1145 |
0,59 |
Ferryt
Austenit
Ferryt - jest międzywęzłowym roztworem stałym węgla w żelazie α o strukturze A2 (struktura regularna przestrzennie centrowana). Małe rozmiary luk w sieci są przyczyną minimalnej rozpuszczalności węgla, która w odmianie niskotemperaturowej powiększa się od 0,008% C (w temp. otoczenia) do 0,02 % w temp. eutektoidalnej 723 0C, a w odmianie wysokotemperaturowej- od 0% w temp. 13940C do 0,1 % w temp. 1493 0 C. Gęstośc ferrytu równa jest 7860 kg/m3
Austenit - jest międzywęzłowym roztworem stałym węgla w żelazie χ o strukturze A1 (struktura regularna ściennie centrowana). Stosunkowo duże rozmiary luk w sieci umożliwiają znacznie większą rozpuszczalnośc węgla od 0,8 % w temp. eutektoidalmej 723 0 C do 2,06 % w temp. eutektycznaj 1148 0 C. Austenit poniżej 723 0 C jest nietrwały - ulega eutektoidalnemu rozpadowi na mieszaninę ferrytu i cementytu. Gęstośc austenitu równa się 8060 kg/m3
Przy przemianie żelaza α w żelazo χ w temp. 910 0 C następuje wzrost parametru sieciowego z 0,29 nm dla Feα do 0,365 nm dla Feχ. Ponieważ się regularna płasko centrowana jest bardziej zwarta niż przestrzennie centrowana przemianie tej towarzyszy wyraźny skurcz.
BADANIE ZMIANY OBJETOŚCIOWEJ.
Wnioski:
Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że współczynnik rozszerzalności liniowej wzrasta proporcjonalnie do wzrostu temp. W przedziale temp. od 400 - 600 0 C współ. ten jest dośc stabilny. Ferryt wykazuje mniejszą rozszerzalnośc liniową niż austenit, spowodowane to jest różną budową sieci krystalicznej. Elementarna komórka sieciowa A2 ferrytu zbudowana jest z ośmiu atomów na narożach oraz jednego atomu w geometrycznym środku sześcianu. Liczba koordynacyjna tego typu sieci wynosi 8, a współ. wypełnienia przestrzeni 0,68. Liczba atomów przypadających na jedną komórkę sieciową wynosi:
Austenit krystalizuje w ukł. regularnym A1 ma osiem atomów na narożach i po jednym atomie w środku każdej ściany. Liczba koordynacyjna tego rodzaju sieci wynosi 12, a współ. wypełnienia przestrzeni wynosi 0,74.
Liczba atomów przypadających na jedną komórkę sieciową wynosi
Z tego wynika, że austenit ma budowę bardziej zwartą (jest gęsto upakowany) i jego objętośc zwiększa się bardziej niż ferrytu.
Każda przemiana alotropowa jest trwała w pewnym przedziale temp., a po przekroczeniu temp. krytycznej następuje całkowite przekrystalizowanie metalu.
Na wykresie badanej próbki można zauważc, że austenit jest trwały do 500 0 C