Badanie cieplne metali i stopów.

1. Cel ćwiczenia.

Śledzenie procesu przemian fazowych w stanie stałym przy użyciu dylatometru.
Badania dylatometryczne polegają na pomiarze i rejestracji zmian objętości badanej próbki w funkcji temperatury lub czasu albo jednocześnie w funkcji temperatury i czasu. Liniowe wydłużenie cieplne ciała spowodowane przyrostem temperatury dT można przedstawić wzorem:
= adT
gdzie:
L – długość w danej temperaturze
dL – zmiana długości spowodowana zmiana temperatury dT
a – współczynnik cieplnej rozszerzalności liniowej

Krzywe zmian długości próbki z temperaturą rejestrują urządzenia zwane dylatometrami. Wyróżniamy dylatometry:
- różnicowy typu Chevendara z rejestracją optyczną
- bezwzględne Ulbrichta

2. Schemat i zasada działania dylatometru Ulbrichta

Zasada działania. Badaną próbkę umieszczamy w wydrążonym pręcie kwarcowym i przykrywamy wkładką kwarcową która ma kontakt z prętem. Na skutek zmian temperatury zmieniają się wymiary liniowe próbki. Zmiana wymiarów próbki powoduje że oddziałuj ona na pręt a ten z kolei przez układ dźwigni powoduje zapisywanie wyników na rejestratorze.

3. Przebieg ćwiczenia.

Próbkę ze stali 55 o wymiarach f4 mm i długości 50 mm umieszczamy w dylatometrze. Po wstępnym ogrzaniu pieca do temperatury 600C włączamy urządzenie rejestrujące. Następnie regulujemy przepływ prądu tak by temperatura pieca rosła o 5C / min i zaczynamy pomiar. Z rejestratora odczytujemy co minutę temperaturę i wydłużenie względne Dl aż do momentu osiągnięcia przez piec temperatury 840C. Po osiągnięciu tej temperatury wyłączamy nagrzewanie pieca , przez co piec zacznie się oziębiać. Również przy chłodzeniu pieca odczytujemy zmianę wydłużenia względnego Dl. Tak odczytane wyniki nanosimy na wykres zmian wydłużenia w zależności od temperatury.




4. Tabele pomiarów.




a) podczas nagrzewania

tutaj powinna być załączona tabela


b) podczas chłodzenia

tutaj powinna być załączona tabela



5. Wnioski

Na podstawie przeprowadzonych badań oraz wykresu który został sporządzony na ich podstawi nasuwają się nam następujące wnioski ( wykresy zostały dołączone na oddzielnych stronach dodatkowych ) :
- temperatura początku przemiany Ac1p przy nagrzewaniu wynosi 760C
- temperatura końca przemiany Ac1k przy nagrzewaniu wynosi 800C
- temperatura początku przemiany Ar1p przy chłodzeniu wynosi 680C
- temperatura końca przemiany Ar1k przy chłodzeniu wynosi 660C
- porównując temperatury początku i końca przemian podczas chłodzenia i nagrzewania dochodzimy do wniosku że przemiany te dla tego samego materiału nie zachodzą w tym samym przedziale
- porównując wyniki pomiarów z wykresem Fe-Fe3C dochodzimy do wniosku że podczas nagrzewania uzyskaliśmy strukturę austenitu.
Ponieważ temperatura początku przemiany która według naszych obliczeń wyniosła 740C jest zbliżona do temperatury przemiany stali eutektoidalnej sądzimy że badanie zostało przeprowadzone prawidłowo a ewentualne różnice w wynikach są efektem błędów układu pomiarowego, błędów układu rejestracyjnego wydłużenie i temperaturę. Ogromny wpływ na wyniki ma również interpretacja dylatogramu oraz stan techniczny urządzenia pomiarowego który oceniliśmy na dobry. Na poprawę wyników pomiarów mógłby wpłynąć fakt kilkakrotnego powtórzenia tych badań dla tego samego rodzaju stali przez co podane przez nas wyniki byłyby wiarygodniejsze. Po mimo tych kilku uwag samo ćwiczenie było dosyć interesujące i niezbyt trudne do przeprowadzenia. Dzięki temu badaniu stwierdzamy że chcąc tą stal zahartować musimy ją nagrzać do temperatury 790-850C . Badanie to pozwala nam również stwierdzić czy dany materiał ( np. popychacze zaworów ) nie będzie zmieniał zbyt gwałtownie swych wymiarów czy własności gdyż na skutek pracy w wysokich temperaturach te własności mogą ulec zmianie co w efekcie może doprowadzić do zniszczenia urządzenia.