Порядок выполнения работы. 1. Глядя в окуляр, вращать зеркало микроскопа, добиваясь яркого освещения (получить светлое поле)

1. Глядя в окуляр, вращать зеркало микроскопа, добиваясь яркого освещения (получить светлое поле).

2. Предметное стекло с нанесенной на него каплей соли установить на предметный столик так, чтобы капля была в центре отверстия предметного столика.

3. Произвести грубую настройку на фокус, для чего смотреть одним глазом в окуляр и держа второй глаз открытым, вращать винт грубой подачи, поднимая тубус до тех пор, пока не появится изображение капли.

4. Вращением микрометрического винта произвести тонкую настройку на фокус.

5. Перемещать предметное стекло по предметному столику, наблюдая за кристаллизацией сначала у краёв капли, а затем вцентре капли.

6. По мере появления кристаллов производить зарисовку в журнал, передавая при этом особенности их строения.

7. Исследование начинать с капли нитрата свинца, так как его кристалли­зация идёт аналогично кристаллизации слитка спокойной стали. Наибольшее испарение будет у краёв капли, так как тут уровень жидкости наименьший. Поэтому здесь концентрация соли раньше, чем в других местах, достигнет предела насыщения и начнут выпадать кристаллы. Здесь образуются мелкие равноосные кристаллы.

Рис. 11. Схема хода лучей в биологическом

микроскопе: I - зеркало; 2 - предметный столик;

3 - предметное стек­ло; 4 - капля соли; 5 - объ­ектив; 6 – окуляр

Они настолько мелкие, что при используемом в данной работе увеличении каждый кристалл не виден, и эта зона чаще всего просматривается в виде тонкой тёмной линии

(рис. 12).

Затем будут образовываться крупные, вытянутые нормально к кра­ям капли, столбчатые кристаллы. Здесь кристаллизация идёт при большой скорости и ограниченном числе зародышей. В последнюю оче­редь кристаллизация идёт в центре капли, где образуются кристалла, имеющие форму дендритов.

Рис. 12. Строение затвердевшей капли раствора

нитрата свинца

Контрольные вопросы

1. На рис. 7 укажите:

– теоретическую температуру кристаллизации (плавления) металла;

– фактическую температуру кристаллизации (плавления) металла;

– необходимое условие, при котором начнётся процесс кристаллизации (процесс плавления) металла;

– область температур, в которых металл будет находиться в агрегатных состояниях:

а) жидком при охлаждении;

б ) твёрдом при охлаждении;

в) твёрдом при нагреве;

г) жидком при нагреве,

2. На рис. 8 укажите, при какой величине переохлаждения металл закристаллизуется наиболее крупнозернистым (наиболее мелкозернис­тым).

3. Укажите среду закристаллизовавшегося водного раствора соли:

а) Рв(NO₃) _2; б) NH₄Cl; в) К₂Сr₂0_7; г) NaCl.

Объясни­те особенности её строения.

4. Укажите форму и схему строения закристаллизовавшейся капли водного раствора соли, схожую со структурой слитка спокойной стали. Объясните особенности ее строения.

Лабораторная работа № 3

Построение диаграммы состояния свинец-олово термическим методом

Цель работы

Нахождение термическим методом критических точек свинца, олова и трёх сплавов из свинца и олова и построения по по­лученным кривым охлаждения диаграммы состояния свинец - олово.

Содержание работы

У кристаллических тел при переходе из одного состояния в дру­гое, при протекании фазовых превращений выделяется или поглощает­ся тепло- и физические свойства при этом меняются скачкообразно.

Температуры, при которых происходят те или иные физико-химические изменения в сплаве, называются критическими температурами, а соответствующие им точки на кривых охлаждения – критическими точками.

Для определения критических точек сплава достаточно через ко­роткие, но равные промежутки времени измерять температуру медлен­но охлаждающегося от жидкого состояния до комнатной температуры сплава, затем, построив по этим данным кривую охлаждения в коор­динатах температуры - время, отыскать на ней точки перегиба, которые и будут являться критическими точками данного сплава.

Анализ кривой охлаждения доэвтектического сплава показан на рис. 13.

В сплавах в зависимости от характера взаимодействия металлов друг с другом в твёрдом состоянии образуются твёрдые фа­зы и протекают различные фазовые превращения. В частности свинец и олово ограниченно растворяются в твёрдом состоянии, и диаграмма свинец - олово представляет собой диаграмму с ограниченной раство­римостью компонентов в твёрдом состоянии с эвтектическим превраще­нием.

В таких сплавах металлы А в В образуют два типа твёрдых раство­ров: твёрдый раствор компонента В в компоненте А - a-твёрдый рас­твор и твёрдый раствор компонента А в компоненте В - b-твёрдый раствор.

Сплав двух металлов А и В определенной концентрации называется эвтектическим сплавом. Такой сплав кристаллизуется при постоянной температуре, образуя смесь кристаллов двух твёрдых растворов, называемую эвтектикой.

Сплавы с концентрацией металла В меньше эвтектической называются доэвтектическими, а с концентрацией металла В больше эвтектической называются заэвтектическими сплавами.

Рассмотрим кривую охлаждения доэвтектического сплава (рис. 13).

α→βII  

Рис. 13. Кривая охлаждения доэвтектического сплава

На участке а - в идет охлаждение жидкого сплава по физическим законам. В точке а начинается процесс кристаллизации, и за счёт выделения скрытой теплоты кристаллизации уменьшается скорость охлаждения сплава, и на кривой охлаждения образуется перегиб. Темпе­ратура t₁ – критическая точка начала кристаллизации из жидкости твёрдого раствора a. Этот процесс продолжается до точки С. В точке С начинается кристаллизация эвтектики - смеси двух фаз, вы­деляющихся из жидкого раствора эвтектической концентрации. Крис­таллизация эвтектики происходит при постоянной температуре (участок С – d) и заканчивается в точке d при температуре t₂по реакции Ж ® (a + b). Температура t₂ – критическая точка кон­ца первичной кристаллизации сплава.

На участке d -e при охлаждении сплава понижается раствори­мость компонента В в компоненте А. Это приводит к выпадению вто­ричных кристаллов b_II из a – твёрдого раствора:a®b_II.

А так как растворимость А в В с понижением температуры также падает, в cплаве протекает ещё один процесс вторичной кристаллизации b® a_II, который, однако, в рассматриваемом доэвтектическом сплаве новой структурной составляющей не даёт, т. к. в нём нет крупных самосто­ятельных кристаллов b - твёрдого раствора, а выделяющиеся из мелких эвтектических кристаллов b ещё более мелкие вторичные кристаллы a_II сливаются с эвтектическими кристаллами a - твёр­дого раствора.

В результате описанных процессов в этом сплаве об­разуется структура, состоящая из первичных кристаллов a_I-твёр­дого раствора, эвтектики (a + b) и вторичных кристаллов b_II -твёрдого раствора.

Дата добавления: 2014-11-25