TEORIA

Wiele przemian, które zachodzą w stopach metali związanych jest z dość znacznymi zmianami objętościowymi i z tego powodu pomiar rozszerzalności stopu sygnalizuje o zachodzących przemianach.

Rozszerzalność cieplna określa odwracalne wydłużenie się ciała pod wpływem przyrostu temperatury . Współczynniki rozszerzalności liniowej i objętościowej w temperaturze t przedstawiają odpowiednią zmianę długości i objętości przy zmianie temperatury o 1^oC .

Zmieniają się one wraz ze zmianą temperatury.

Wyznaczenie współczynników polega na odczytaniu danych bezpośrednio z dylatogramu i ich przeliczeniu.

Podczas odczytywania przyrostu długości próbki należy uwzględnić powiększenie oraz wydłużenie rurek kwarcowych.

B_kw-średni współczynnik rozszerzalności liniowej kwarcu = 0,55 x 10^-6

L=L₂-L₁ -przyrost długości próbki

t=t₂-t₁ - przyrost temperatury

p.- powiększenie

l₀ - długość początkowa próbki (przed ogrzaniem)

TABELA WYNIKÓW

ZAKRES TEMP. t[^0C]	PRZYROST DŁUGOŚCI PRÓBKI Mierzonej na Rzeczywistej dylatometrze l[mm] l/p.[mm]		Długość początkowa próbki l0[mm]		Wsp. rozszerzalności liniowej x10^-6[^1/oC]
20 - 100	3,5	0,00875	20	0,566
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	0,583
400 - 500	13	0,0325	20,082	0,53
500 - 600	13	0,0325	20,1145	0,59

Ferryt l_rz = 0,235 mm dla przedziału temperatur 300 700⁰C

t = 500⁰C

l₀ = 20,0225 mm

_pr = 0.608 10^-6 [¹/⁰C]

Austenit l_rz= -0,305 mm dla przedziału temperatur 1000-500⁰C

t = 500⁰C

_pr= -0,625 10^-6[¹/⁰C]

Ferryt jest między węzłowym roztworem węgla w żelazie o strukturze A2 (struktura regularna przestrzennie centrowana). Małe rozmiary luk w sieci są przyczyną minimalnej rozszerzalności węgla , która w odmianie nisko temperaturowej powiększa się od 0,008%C (w temperaturze otoczenia) do 0,02% ,w temperaturze eutektoidalnej 723⁰C , w odmianie wysokotemperaturowej od 0% w temperaturze 1394⁰C do 0,1% w temperaturze 1493⁰C. Gęstość ferrytu równa jest 7860 kg/m³.

Austenit jest międzywęzłowym roztworem stałym węgla w żelazie o strukturze A1 (struktura regularna ściennie centrowana ).stosunkowo duże rozmiary luk w sieci umożliwiają znacznie większą rozpuszczalność węgla : od 0,8% w temperaturze eutektoidalnej 723⁰C do 2,06 % C w temperaturze eutektycznej 1148⁰C. Austenit poniżej 723⁰C jest nie trwały - ulega eutektoidalnemu rozpadowi na mieszaninę ferrytu i cementytu. Gęstość austenitu równa jest 8060 kg/m³.

Przy przemianie żelaza w żelazo w temperaturze 910⁰C następuje wzrost parametru sieciowego z 0,29 mm dla 0,365mm dla Fe . ponieważ sieć regularna płasko centrowana jest bardziej zwarta niż przestrzenie centrowana przemianie tej towarzyszy wyraźny skurcz.

BADANIE ZMIANY OBJĘTOŚCIOWEJ

WNIOSKI

Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że współczynnik rozszerzalności liniowej wzrasta proporcjonalnie do wzrostu temperatury. W przedziale temperatur od 400- 600⁰C współczynnik ten jest dość stabilny. Ferryt wykazuje mniejsza rozszerzalność liniową niż austenit , spowodowane to jest różną budową sieci krystalicznej. Elementarna komórka sieci A2 ferrytu zbudowana jest z ośmiu atomów na narożach oraz jednego atomu w geometrycznym środku sześcianu. Liczba koordynacyjna tego typu sieci wynosi 8, a współczynnik wypełnienia przestrzeni 0,68. Liczba atomów przypadających na jedną komórkę sieciowa wynosi 2 atomy.

Austenit krystalizuje się w układzie regularnym A1 na osiem atomów na narożach i po jednym atomie w środku każdej ściany. Liczba koordynacyjna tego rodzaju sieci wynosi 12, a współczynnik wypełnienia przestrzeni wynosi 0,74.

Liczba atomów przypadających na jedną komórkę sieciową wynosi 4 atomy.

Z tego wynika że austenit ma budowę bardziej zwartą jego objętość zwiększa się bardziej niż ferrytu.

Każda przemiana alotropowa jest trwała w pewnym przedziale temperatur a po przekroczeniu temperatury krytycznej następuje całkowite przekrystalizowanie metalu.

Na wykresie badanej próbki można zauważyć, że austenit jest trwały do 500⁰C.

DYLATOGRAM

BADANA PRÓBKA

• 2,5 x 20 mm stal

• l₀ = 20 mm

• p.= x 400

AKADEMIA TECHNICZNO-ROLNICZA

W BYDGOSZCZY

WYDZIAŁ MECHANICZNY

KATEDRA MATERIAŁOZNAWSTWA

LABORATORIUM MATERIAŁOZNAWSTWA

BADANIE DYLATOMETRYCZNE - WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKÓW

ROZSZERZALNOŚCI CIEPLNEJ.

SZAFRAŃSKI ANDRZEJ

SEMESTR : III

GRUPA : F

STUDIUM : INŻ.

ROK : 1996/97

---