Stáhnout prezentaci
Prezentace se nahrává, počkejte prosím
ZveřejnilRobert Tobiška
1
Průvodní list Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Vzdělávací materiál Prezentace Určen pro: 1. ročník oboru Strojírenství a 2. ročník oboru Ekonomika a podnikání Vzdělávací oblast: Strojírenská technologie – Nauka o materiálu Název učebního materiálu: Krystalizace čistého kovu a slitin Jméno autora: Ing. Miroslava Jeřichová Datum vytvoření: 16. 7. 2013 Reg.č. projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0627
2
Klíčová slova: kov, legura, slitina, krystalizace, tavenina, křivka tání a tuhnutí, prodleva, teplota tání a tuhnutí, polymorfie, krystalizační zárodek. Anotace: Prezentace je určena žákům 1. ročníku oboru Strojírenství pro výuku v předmětu Strojírenská technologie a žákům 2. ročníku oboru Ekonomika a podnikání v předmětu Strojírenská výroba. Inovuje výuku použitím multimediálních pomůcek – prezentace. Metodické pokyny: DUM uplatní učitel při výkladu dané látky, použité obrázky zvýší názornost výkladu. Prezentaci mohou žáci použít i v rámci samostatné domácí přípravy na výuku.
3
Krystalizace čistého kovu a slitin Kovy a jejich slitiny Křivka chladnutí (tuhnutí) čistého kovu Křivka ohřevu (tání) čistého kovu Křivka ohřevu a chladnutí čistého polymorfního kovu Křivka tání a tuhnutí slitiny Krystalizace čistých kovů
4
Kovy a jejich slitiny Přibližně ¾ prvků tvoří kovy, mezi kovy a nekovy není přesná hranice Některé prvky mají vlastnosti obou skupin (B, Si, Ge) Kovy rozdělujeme do skupin: 1.Skupina A – alkalické kovy, tvoří hlavní složku zásad, nízká teplota tání, špatné mechanické vlastnosti (Na, K, Ca, Mg…) 2.Skupina T – kovy technicky nejdůležitější, vysoká teplota tání, vynikající mechanické vlastnosti ( Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Mn…..) 3.Skupina B – některé vlastnosti kovů, tvoří přechod k nekovům = polovodiče ( Si, B, Ge, C..)
5
Kovy a jejich slitiny Kov je takový prvek, který má většinu z uvedených vlastností: 1.Lesk = vysoká odrazivost pro viditelné světlo 2.Vysoká kujnost a tažnost 3.Vysoká tepelná a elektrická vodivost 4.Zásaditý charakter Čisté kovy se vyznačují nízkou pevností a značnou tvárností, a proto se snažíme jejich vlastnosti zlepšit legury slitiny Slitina je tvořena nejméně dvěma prvky, z nichž jeden převládající je kov
6
Kovy a jejich slitiny Slitiny mohou vznikat: 1.Slitím dvou nebo více roztavených kovů 2.Rozpouštěním malých kousků legur (kov, nekov) v roztaveném základním kovu 3.Difúzí Dle počtu složek jsou slitiny: a)Podvojné = binární b)Potrojné = ternární c)Počtverné = kvaternární d)Komplexní – více než 4 složky
7
Křivka chladnutí čistého kovu Dokonale čistý kov představuje soustavu o jedné složce a jedné fázi Složka = chemický prvek nebo sloučenina, která vstupuje do všech dějů uvnitř soustavy, ale nikdy se nemění a nezaniká Fáze je homogenní část soustavy vždy pevně ohraničená, která má v dané oblasti určité vlastnosti a překročením hranice této oblasti ( změnou tlaku, teploty) se její vlastnosti mění skokem Fáze může být tuhá, kapalná, plynná, každý krystalický stav, který má určitý druh mřížky = samostatná tuhá fáze fázi nelze ztotožňovat se skupenstvím
8
Křivka chladnutí čistého kovu Průběh krystalizace kovu získáme termickou analýzou, která využívá různých metod: Klasická termická analýza TA - nejstarší a nejjednodušší metoda používaná pro stanovení teploty tání a tuhnutí u čistých látek, je založena na zjišťování uvolňovaného nebo pohlcovaného tepla při fázové přeměně, měří se teplota v závislosti na čase Termogravimetrická analýza TG – vzorek se zahřívá za současného vážení a zaznamenává se průběh hmotnosti v závislosti na teplotě a čase Diferenční termická analýza DTA - Vzorek kontrolované látky se zahřívá zvolenou rychlostí současně se vzorkem srovnávacím (etalonem) a zaznamenává se teplotní rozdíl vzniklý mezi těmito vzorky v důsledku dějů probíhajících v kontrolovaném vzorku tepelné zabarvení
9
Křivka chladnutí čistého kovu Diferenční skenovací kalorimetrie DSC - pracuje na principu DTA, měřené rozdíly teplot jsou pomocí software převáděny na energetické údaje vyjadřující spotřebu nebo výdej energie během reakcí, které probíhají v kontrolovaném vzorku Základním úkolem těchto metod je získat informace pro vypracování technologických postupů pro lití, ochlazování, tepelné zpracování, tváření a další výrobní procesy
10
Křivka chladnutí čistého kovu Pomocí metody TA sledujeme chladnutí čistého kovu a to tak, že měříme teplotu a čas Grafické vyjádření křivka chladnutí Nepolymorfní čistý kov T
11
Křivka chladnutí čistého kovu Popis křivky chladnutí: Pokles teploty znázorněný logaritmickou křivkou I je plynulý až do teploty krystalizace ϑ = T T (teplota tuhnutí) Přeměna taveniny v tuhou fázi je doprovázena uvolňováním skupenského tepla tuhnutí T konst v průběhu celé krystalizace II - prodleva a = počátek krystalizace b = konec krystalizace Teprve až všechen kov ztuhne (od bodu b) začne teplota opět klesat podle logaritmické křivky III Nepolymorfní čisté kovy tuhnou za stálé teploty tzn. v jednom bodě T T = teplota tuhnutí
12
Křivka chladnutí čistého kovu Simultánní přístroj pro TG a DTA do teploty 1600 °C
13
Křivka ohřevu Ohříváme-li čistý kov křivka ohřevu
14
Křivka ohřevu Popis křivky tání: Za ideálních podmínek tzn. při velmi pomalém ohřevu se při teplotě tání objeví na křivce prodleva = úsek a-b k roztavení je potřeba tepelná energie, která se ve vznikající tavenině projevuje jako skupenské teplo tání Teplota začne zase stoupat podle logaritmické křivky až se všechen kov roztaví Teplota tání leží o něco výš, než je teplota tuhnutí tepelná hystereze - způsobí ji vnitřní odpory v mřížce a snaha tuhé fáze podržet si svůj tvar co nejdéle Tuhnutí kovu v praxi probíhá při teplotě o něco nižší než je teplota T T podchlazení, jakmile začne krystalizace, uvolněním překrystalizačního tepla se zvýší teplota taveniny na teoretickou T T
15
Křivka ohřevu Vliv podchlazení na křivku chladnutí
16
Křivka tání a tuhnutí polymorfního kovu Fe, Co, Ti, Sn… mění v tuhém stavu při změně teploty krystalovou mřížku, a tím i vlastnosti polymorfie Krystalicky odlišné útvary modifikace, značíme řeckými písmeny Přeměna, při které se jedna modifikace mění v druhou alotropická přeměna = překrystalizace Polymorfní kovy mohou mít v tuhé fázi několik alotropických přeměn Tato přeměna je doprovázená pohlcováním nebo uvolňováním tepla (překrystalizační teplo) na křivce tání nebo tuhnutí prodleva
17
Křivka tání a tuhnutí polymorfního kovu
18
Křivka tání a tuhnutí slitiny Krystaly tuhého roztoku nevznikají při jedné konstantní teplotě jako u čistého kovu, ale v rozmezí dvou teplot T l a T s křivka nemá prodlevu T l = teplota likvidu = počátku krystalizace, nad T l - tavenina T s = teplota solidu = konec krystalizace, pod T s - tuhý roztok Mezi těmito teplotami se ochlazování slitiny zpomalí, protože se uvolňuje krystalizační teplo Mezi T l a T s - tavenina + krystaly tuhého roztoku homogenní tavenina Tuhý roztok α tavenina + α
19
Krystalizace Difúzní fázová přeměna – kov z kapalného skupenství přechází do skupenství tuhého tavenina se mění v krystaly Přeměna neprobíhá v celém objemu taveniny najednou krystalizační zárodky Období vzniku zárodků nukleace, v další fázi se přemísťují atomy z taveniny k povrchu zárodků růst zárodků, po určité době se začnou krystaly dotýkat a vzájemně si bránit dalšímu růstu veškerá tavenina se změnila v krystaly – krystalizace je ukončena Homogenní nukleace – krystalizační zárodky vznikají přímo z taveniny Heterogenní nukleace – krystaly rostou na cizích zárodcích např. stěna formy, vměstek, přísada
20
Krystalizace Schéma postupu krystalizace Červená krevní sůl na strusce
21
Krystalizace Schéma průběhu krystalizace
22
Krystalizace Ukázky krystalů různých látek Kamenec draselný (barvený) Modrá skalice
23
Krystalizace Heterogenní nukleace – vhodné jsou cizí zárodky, které mají krystalickou mřížku podobnou krystalizujícímu kovu očkování taveniny = úmyslné přidání přísady jemnozrnná struktura Výsledná struktura ztuhlého kovu závisí na rychlosti ochlazování – čím vyšší rychlost, tím jemnější struktura Charakter struktury ztuhlého kovu určuje i průběh teploty na rozhraní fází: 1.Teplota směrem do taveniny roste = rovnoměrná struktura izotropní vlastnosti tzn. ve všech směrech stejné 2.Teplota směrem do taveniny klesá = dochází k přednostnímu růstu krystalů v určitých směrech stromečkovitý tvar krystalu = dendrit anizotropní vlastnosti tzn. vlastnosti kovu jsou v různých směrech různé
24
Použité zdroje: Zdroje obrázků: AUTOR NEUVEDEN. www. seznam.cz [online]. [cit. 1.10.2013]. Dostupný na WWW: http://www.vscht.cz/clab/LTA/obrazky/tg_dta.jpg http://www.vscht.cz/clab/LTA/obrazky/tg_dta.jpg DRYÁK, K. www.seznam.cz [online]. [cit. 2.10.2013]. Dostupný na WWW: http://www.velebil.net/clanky/pestovani-krystalu/images/cervena-krevni-sul.jpg http://www.velebil.net/clanky/pestovani-krystalu/images/cervena-krevni-sul.jpg DRYÁK, K.. www.seznam.cz [online]. [cit. 2.10.2013]. Dostupný na WWW: http://www.velebil.net/clanky/pestovani-krystalu/images/kamenec-zluty.jpg http://www.velebil.net/clanky/pestovani-krystalu/images/kamenec-zluty.jpg DRYÁK, K.. www.seznam.cz [online]. [cit. 2.10.2013]. Dostupný na WWW: http://www.velebil.net/clanky/pestovani-krystalu/images/modra-skalice.jpg http://www.velebil.net/clanky/pestovani-krystalu/images/modra-skalice.jpg AUTOR NEUVEDEN. www.seznam.cz [online]. [cit. 2.10.2013]. Dostupný na WWW: http://www.smtcentrum.cz/data/Images/articles/small/podvojne-slitiny_1275915623418.jpg http://www.smtcentrum.cz/data/Images/articles/small/podvojne-slitiny_1275915623418.jpg Použitá literatura: MACEK, K.; ZUNA, P.; BARTOŠ, J.. Nauka o materiálu II. Praha 1: SNTL, Nakladatelství technické literatury, 1986, ISBN 04-231-86. HLUCHÝ, Miroslav a kol. Strojírenská technologie 1Nauka o materiálu. Praha 1: SNTL, Nakladatelství technické literatury, 1978, ISBN 04-212-78.
Podobné prezentace
© 2024 SlidePlayer.cz Inc.
All rights reserved.