AKADEMIA TECHNICZNO-ROLNICZA W BYDGOSZCZY WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Materiałoznawstwa i Technologii Metali |
|---|
| LABORATORIUM: badania materiałów |
Ćwiczenie nr 2 Temat: Badania dylatometryczne - wyznaczanie współczynnika rozszerzalności cieplnej |
Imię i nazwisko: Studium inż. Semestr III Grupa E Data: 8.10.96 |
Wykres nagrzewania i chłodzenia dla stali stopowej:
Wyznaczanie współczynnika rozszerzalności cieplnej
badany materiał stal stopowa
prędkość nagrzewania - 2,5 [K/min]
wymiary próbki: φ2,5 x 20 [mm]
Rzeczywisty przyrost długości próbki:
gdzie:
βpr - współczynnik rozszerzalności liniowej badanej próbki [1/°C]
βkw - współczynnik rozszerzalności liniowej kwarcu [1/°C] = 0,5510-5
ΔL - przyrost długości próbki [mm]
Δt - przyrost temperatury [°C]
p - powiększenie wartości na osi rzędnych
l0 - długość początkowa próbki (przed ogrzaniem) [mm]
ΔL=L2-L1
Δt=t2-t1
Dla przemiany ferrytycznej:
t1=20 [°C]; t2=718 [°C]; l1=1,5 [mm]; l2=69 [mm];
powiększenie p=400x
długość początkowa próbki l0=20 [mm]
βkw=0,5510-5 [1/°C]
ΔL=L2-L1=67,5 [mm]
Δt=t2-t1=698 [°C]
=0,0000176 [1/°C]
| Zakres | Przyrost długości próbki | Długość pocz. | Współ. rozsz. |
|---|---|---|---|
| temperaturowy | mierzony | rzeczywisty | próbki l0 [mm] |
| 20÷718 | 67,5 | 0,16875 | 20 |
Dla przemiany austenitycznej:
t3=996 [°C]; t4=460 [°C]; l3=107 [mm]; l4=6,5 [mm];
powiększenie p=400x
długość początkowa próbki l0=20 [mm]
βkw=0,5510-5 [1/°C]
ΔL=L3-L4=95,5 [mm]
Δt=t3-t4=536 [°C]
=0,0000278 [1/°C]
| Zakres | Przyrost długości próbki | Długość pocz. | Współ. rozsz. |
|---|---|---|---|
| temperaturowy | mierzony | rzeczywisty | próbki l0 [mm] |
| 460÷996 | 95,5 | 0,23875 | 20 |
Ferryt i austenit są to roztwory stałe, podstawowe, międzywęzłowe, ograniczone węgla w żelazie. Atomy węgla są tutaj atomami rozpuszczającymi się w sieci strukturalnej żelaza. Żelazo występuje w dwóch odmianach alotropowych. Do temperatury 910°C żelazo krystalizuje się w sieci przestrzennie centrowanej układu regularnego A2 - żelazo α. W podanej temperaturze żelazo przebudowuje swoją sieć strukturalną na płaskocentryczną A1 - staje się tzw. żelazem γ. Odmiana ta jest trwała do temperatury 1394°C. W tej temperaturze żelazo ponownie przebudowuje sieć strukturalną na przestrzennie centryczną lecz o innym parametrze sieci niż żelazo α. Tą nową odmianę trwałą do temperatury topnienia nazywamy żelazem δ.
Ferryt - jest to roztwór stały podstawowy węgla w żelazie α. Jest to roztwór ograniczony o maksymalnej rozpuszczalności węgla - 0,02%.
Austenit - jest to roztwór stały podstawowy węgla w żelazie γ. Jest to również roztwór ograniczony o maksymalnej rozpuszczalności węgla około - 2%. Atom węgla zajmuje środek komórki sieci przestrzennej płasko centrowanej Feγ. Rozpuszczający się cementyt nadeutektoidalny ulega rozpadowi na atomy żelaza i węgla, te ostatnie umieszczają się między atomami żelaza w środku komórki Feγ. Charakterystycznym jest w strukturze austenitu występowanie bliźniaków, widocznych w postaci równoległych pasm w poszczególnych ziarnach. Austenit występuje jako faza trwała tylko powyżej temperatury eutektoidalnej 723°C. W stalach z dodatkami stopowymi można zachować austenit w znacznie niższych temperaturach. Austenit jest podobnie jak Feγ paramagnetyczny. Odmienne zachowanie się austenitu i ferrytu podczas rozciągania jest wynikiem innych struktur tych faz. Austenit jako roztwór pierwotny ma skłonności do tworzenia struktury dendrytycznej. Jeśli nie jest dobrze ujednorodniony, wykazuje nierównomierne własności wytrzymałościowe.