Исследование диаграммы состояния двойной системы Cu-Zn

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 
 

                                  ___________________

      (факультет) 

Кафедра материаловедения и физики металлов__________________________ 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине «Фазовые равновесия и структурообразование»____________

__________________________________________________________________ 

Тема «Исследование диаграммы состояния двойной системы Cu-Zn»_______

__________________________________________________________________ 
 

Расчетно-пояснительная  записка 
 

Выполнила студентка                                        

      Группа Подпись, дата        Инициалы, фамилия

Руководитель                                                                          

                                                Подпись, дата         Инициалы, фамилия 

Члены комиссии ________________________________________________

                                                          Подпись, дата     Инициалы, фамилия

      ________________________________________________

                                                          Подпись, дата     Инициалы, фамилия 

Нормоконтроль ________________________________________________

                      Подпись, дата        Инициалы, фамилия 

Защищена_____________________ Оценка______________________________

      дата 
 
 

2012 

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 

Кафедра материаловедения и физики металлов 
 

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу 
 

по дисциплине «Фазовые равновесия и структурообразование»____________

Тема работы «Исследование диаграммы состояния двойной системы Cu-Zn»_

Студент группы

                                            Фамилия, имя, отчество

Номер варианта__1_________________________________________________ 

Перечень  вопросов, подлежащих разработке:

1 Описание  компонентов диаграммы состояния  двойной системы Cu-Zn.

2 Построение  фазовой и структурной диаграммы  состояния системы Cu-Zn.

3 Описание  фазового и структурного состава  областей диаграммы состояния               

   системы  Cu-Zn.

4 Описание фазовых  превращений диаграммы состояния  системы Cu-Zn.

5 Исследование  двух сплавов: промышленного и  сложного (превращения,

   построение  кривых охлаждения, схемы структур).

6 Виды термической  обработки двух сплавов: промышленного  и сложного.

7 Области применения  промышленного сплава. 

Технические условия________________________________________________ 

Содержание и  объем работы (графические работы, расчеты и прочее)                      

     

Сроки выполнения этапов

Срок защиты курсовой работы________________________________________

Руководитель                                           

                          Подпись, дата     Инициалы, фамилия

Задание принял студент                                                                

                                                     Подпись, дата                      Инициалы, фамилия 

     Содержание

Задание на курсовую работу                                                                                             2

Замечания руководителя                                                                                                    3

Введение                                                                                                                              5

1Компоненты диаграммы состояния Сu-Zn.                                                                   6

2 Фазовый состав областей диаграммы состояния системы Cu-Zn.                            10

3 Структурный  состав областей диаграммы состояния  системы Cu-Zn.                    12

4 Фазовые превращения  диаграммы состояния системы  Cu-Zn.                                 14

5 Сплавы системы  Cu-Zn.                                                                                                15

6 Промышленный  сплав Л62.                                                                                          16

    6.1 Превращения,  кривая охлаждения.                                                                        16

    6.2  Термическая обработка сплава  Л62.                                                                     18

    6.3 Применение  латуней.                                                                                              20

7 Сложный сплав,  содержащий 25 % Cu.                                                                      21

Заключение                                                                                                                        23

Список литературы                                                                                                           24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     В данной курсовой работе исследуется  диаграмма состояния двухкомпонентной системы Cu-Zn. Диаграмма состояния – это графическое изображение фазового и структурного состояния системы в координатах Т, °С-концентрация. По диаграмме можно выяснить, какие превращения фазовые происходят при определенном содержании компонентов. Также можно выяснить какая структура образуется при охлаждении сплава до комнатной температуры, какие фазы «доживают» до этой температуры, а какие распадаются по мере охлаждения. По линиям диаграммы можно определить, какой вид термической обработки можно применить, чтобы получить нужные свойства. Следовательно, диаграмма состояния несет в себе много полезной информации. Для инженера-физика умение работать с ней – залог успеха при выборе и использовании различных сплавов.

     Целью курсовой работы является описание компонентов диаграммы состояния двойной системы Cu-Zn; описание фазового и структурного составов областей диаграммы; описание фазовых превращений данной диаграммы состояния; исследование промышленного и сложного сплавов; построение кривых охлаждения, схем структур, описание термической обработки и применения. Все выше перечисленные вопросы необходимо знать и уметь делать каждому инженеру - физику, так как это позволяет исследовать структуру и свойства различных металлов и сплавов. 

 

1 Компоненты  диаграммы состояния Сu-Zn

     Медь  — элемент побочной подгруппы  первой группы, четвёртого периода  периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным  номером 29. Простое вещество медь —  это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Т_плав=1083°С, ρ=8940 кг/м³.

     Медь  образует кубическую гранецентрированную  решётку, пространственная группа F m3m, a = 0,36150 нм, Z = 4(рис.1).

     

     Рисунок 1-Кристаллическая решетка меди

     Медь  обладает высокой тепло- и электропроводностью. Она имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4%/°С.

     Существует  ряд сплавов меди: латуни — с  цинком, бронзы — с оловом и другими  элементами, мельхиор — с никелем, баббиты — со свинцом и другие.

     В соединениях медь проявляет две  степени окисления: +1 и +2. В необычных условиях можно получить соединения со степенью окисления +3 и даже +5.

     Медь  не изменяется на воздухе в отсутствие влаги и диоксида углерода. Является слабым восстановителем, не реагирует с водой, разбавленной соляной кислотой. Переводится в раствор кислотами-неокислителями или гидратом аммиака в присутствии кислорода, цианидом калия. Окисляется концентрированными серной и азотной кислотами, «царской водкой», кислородом, галогенами, халькогенами, оксидами неметаллов. Реагирует при нагревании с галогеноводородами.

     На  влажном воздухе медь окисляется, образуя основный карбонат меди(II). Реагирует с концентрированной  холодной и горячей серной кислотой. С безводной серной кислотой при 200 °C. C разбавленной серной кислотой при  нагревании в присутствии кислорода  воздуха. Реагирует с концентрированной  и разбавленной азотной кислотой. С царской водкой. C разбавленной хлороводородной кислотой в присутствии  кислорода. С газообразным хлороводородом при 500—600 °C. С бромоводородом. Также  медь реагирует с концентрированной  уксусной кислотой в присутствии  кислорода. Медь растворяется в концентрированном  гидроксиде аммония, с образованием аммиакатов.

     Медный  порошок реагирует с хлором, серой  и бромом, при комнатной температуре. При 300—400 °C реагирует с серой  и селеном. C оксидами неметаллов.

     Из-за низкого удельного сопротивления, медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов  и силовых трансформаторов. Для  этих целей металл должен быть очень  чистый: примеси резко снижают  электрическую проводимость. Другое полезное качество меди — высокая  теплопроводность. Это позволяет  применять её в различных теплоотводных  устройствах, теплообменниках. В связи с высокой механической прочностью, но одновременно пригодностью для механической обработки, медные бесшовные трубы круглого сечения получили широкое применение для транспортировки жидкостей и газов: во внутренних системах водоснабжения, отопления, газоснабжения, системах кондиционирования и холодильных агрегатах.

     Для деталей машин используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, кремнием и другие. Основное преимущество медных сплавов — низкий коэффициент трения, сочетающийся для многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойкостью против коррозии в ряде агрессивных сред и хорошей электропроводностью. Величина коэффициента трения практически одинакова у всех медных сплавов, тогда как механические свойства и износостойкость, а также поведение в условиях коррозии зависят от состава сплавов, а, следовательно, от структуры. Прочность выше у двухфазных сплавов, а пластичность у однофазных. Медноникелевые сплавы широко используются в судостроении и областях применения, связанных с возможностью агрессивного воздействия морской воды из-за образцовой коррозионной устойчивости.

     В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотом для увеличения прочности изделий к деформациям  и истиранию. Широко применяется медь в архитектуре.[5]

     Цинк  — элемент побочной подгруппы  второй группы, четвёртого периода  периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным  номером 30. Простое вещество цинк при  нормальных условиях — хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета, тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем  оксида цинка. В чистом виде — довольно пластичный серебристо-белый металл. Обладает гексагональной решеткой с  параметрами а = 0,26649 нм, с = 0,49431 нм, пространственная группа P 63/mmc, Z = 2 (рис.2). При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов. При 100—150 °C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка. Т_плав=420°С, ρ=7140 кг/м³.