Состав, Теплофизические свойства и технологические параметры литейных сплавов

для студентов всех формы обучения

направления подготовки 051000.62 Профессиональное обучение (по отраслям) профиля подготовки «Металлургия» профилизации «Технологии и менеджмент в металлургических производствах»

Екатеринбург

Задания и методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Теория литейных процессов». Екатеринбург, ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», 2013. 52 с.

Настоящее задание и методические указания составлены в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций Примерной основной образовательной программы по направлению подготовки 051000.62 Профессиональное обучение (по отраслям).

Одобрена на заседании кафедры автоматизации технологии литейных процессов. Протокол от «24»января2013г. № 5

Рекомендована к печати методической комиссией Машиностроительного института РГППУ. Протокол от 13 февраля 2013. № 6

© Российский государственный

профессионально-педагогический

университет, 2013

© Категоренко Ю.И., 2013

ПРЕДИСЛОВИЕ

Формирование свойств отливки происходит при протекании сложнейших нестационарных тепловых, гидродинамических, физико-химических, фильтрационных, усадочных и других процессов и в них возникают многие дефекты (рыхлота, пористость, напряжения и др.), снижающие их качество и свойства.

Проблема получения отливок высокого качества всегда имела важное значение. Для её решения технолог – литейщик должен знать механизмы литейных процессов и уметь управлять ими.

Один из основоположников науки и дисциплины «Теория литейных процессов» профессор Гуляев Б.Б. отмечал, что литейное производство состоит, с одной стороны, из процессов, имеющих дело с металлом (плавка, заливка, кристаллизация расплава, затвердевание литой заготовки), с другой стороны, в литейное производство входят процессы, касающиеся литейной формы (применяемые материалы, способы их подготовки и обработки, способы изготовления и подготовки литейных форм к заливке). Процессы, связанные с литейной формой, подробно изучаются в дисциплине «Технология литейного производства». В данном методическом пособии рассмотрены только процессы, происходящие с самим металлом или при его участии.

Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Вопросы теории литейных процессов» содержат практические рекомендации для решения задач по следующим разделам: состав и свойства литейных сплавов, взаимодействие расплавов с газами, обработка расплавов, расчёт шихты, заполнение расплавами литейных форм. Методические указания снабжены необходимой справочной литературой.

Настоящие методические указания составлены с использованием учебного пособия для практических занятий по дисциплине «Теория литейных процессов.

Целью практических работ являетсяобеспечение базовой теоретической подготовки студентов–бакалавров по профилю специальности.

Задачи практикума:

- изучение основных физических и физико-химических свойств металлов и сплавов, определяющих закономерности получения литого изделия на всех этапах технологического процесса;

- изучение теоретических основ приготовления и обработки расплавов, заполнения литейной формы, кристаллизации расплавов, затвердевания и охлаждения отливки.

- приобретение навыков практических расчётов основных физических и технологических параметров процесса получения отливок.

Изучение дисциплины обеспечит формирование у бакалавров профессиональный подход к решению задач характера. Знание, умения и навыки, полученные в ходе освоения дисциплины, используются при выполнении выпускных квалификационных работ.

СОСТАВ, ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЛИТЕЙНЫХ СПЛАВОВ

В литейном производстве чистые металлы, как правило, редко используются для получения отливок. В основном мы имеем дело со сплавами. Что такое сплав?

Сплавом называют вещество, образованное сплавлением двух или более металлов или металлов с неметаллами (железо с углеродом, алюминий с кремнием и т.п.). Сплав - это раствор различных металлов и неметаллов в металлической основе, а также - механическая смесь таких растворов и промежуточных фаз, образующихся при взаимодействии между компонентами.

Промежуточные фазы - продукты химического взаимодействия между компонентами сплавов или между сплавами и окружающей средой (Al₂O₃, Al₃Fe, Fe O, Fe₃C и др.).

Сплавы бывают: черные (сталь, чугун) и цветные (все другие). Сплавы различают по температуре плавления на легкоплавкие (t_пл < 420^оC), тугоплавкие (t_пл > 1000^оC) и сплавы со средней температурой плавления (420^оС < t _пл< 1000^оC). В зависимости от метода получения заготовок сплавы подразделяют на литейные и деформированные. Деформируемые – подвергают прокату, ковке или штамповке. Литейные – для производства изделий методом литья. Кроме того, бывают ещё и промежуточные сплавы, предназначенные для приготовления рабочих сплавов. Это – лигатуры. Они имеют повышенную концентрацию легирующих компонентов.

Примеры лигатур: Al+Ti, Al+Ni, Al+Fe, Fe +Si, Fe + Mn и др.

В состав сплава входят: основа, легирующие добавки и примеси.

Основой сплава является металл, обычно один, определяющий его служебные свойства и стоимость.

Легирующими называют элементы, которые вводятся в сплав специально для управления его служебными и технологическими свойствами.

Кроме этого в сплавах всегда присутствуют примеси.

Примесями называют элементы, содержание которых незначительно и которые попали в сплав из руды, топлива, атмосферы, шлаков. По воздействию на служебные характеристики сплава примеси подразделяются на вредные, т.е. снижающие свойства сплавов (например, S и Р во многих сплавах), и нейтральные, не оказывающие влияния на его свойства.

Отдельную группу составляют вещества, вводимые в малых количествах с целью управления главным образом размерами и формой зерна - модификаторы

Модифицирование – процесс изменения структуры сплава.

Модифицирующие компоненты представляют собой металлы или неметаллы, которые вводят в расплав с целью улучшения структуры отливок.

К основным критериям качества литого металла относятся механические свойства, показатели структуры, испытания износостойкости, коррозионной стойкости и т.п., заданные в технических требованиях.

Жидкие металлы и сплавы называют расплавами. Процесс перехода металла из твёрдого в жидкое состояние называют плавлением.

При нормальных условиях и начальной температуре металл находится в твердом состоянии, т.е. чтобы перевести его в жидкое состояние, металл необходимо нагреть до температуры плавления. Процессы нагрева, плавления и перегрева до температуры заливки чистых металлов и эвтектических сплавов характеризуются изменением температуры металла и его объема.

Температура фазового перехода из твердого состояния в жидкое в течение некоторого времени сохраняется постоянной, при этом наблюдается скачкообразное увеличение объема и соответствующее уменьшение плотности.

Постоянство температуры свидетельствует о равенстве количества теплоты, подводимой к металлу, и количества теплоты, расходуемой на его плавление, т. е. сообщаемой металлу так называемой скрытой теплоты плавления. Поэтому, несмотря на нагрев металла, температура его в этот период остается постоянной. Явление скачкообразного увеличения объема при плавлении (оно составляет чаще всего 2...7%), а следовательно, и соответствующего ему уменьшения объема при затвердевании создает серьезные проблемы для технологов при производстве отливок, так как является причиной усадочных раковин и усадочной пористости.

1.1. Расчёт состава сплавов

В литейном производстве составы сплавов принято выражать в процентах по массе (% масс.). Это наиболее удобный для практики способ, поскольку масса легко определяется простым взвешиванием. В научных исследованиях важным является содержание компонентов сплава в молярных процентах (% мол.). Можно принять, что в сплавах, находящихся как в твердом, так и в жидком состояниях, структурными единицами являются отдельные атомы. В этом случае число молей каждого компонента (n_i) в 100 г сплава оказывается равным частному от деления (% масс.), данного компонента на его молярную массу (атомный вес). Общее число молей равно сумме этих величин å n_i. Содержание любого компонента в молярных процентах равно:

% мол. = (n_i / å n) × 100.

В последнее время составы сплавов, получаемых в аморфном сос­тоянии, принято выражать в виде формул А_xВ_yС_z, где х, у, z показывают содержание в молярных процентах, поэтому х + у + z = 100.

Давление пара сплавов выражается законом Рауля, при этом ко­эффициент активности принят равным 1.

Теплофизические свойства металлов определяют затраты энергии на плавку. Теплоемкость металлов при расчетах считается не зависящей от температуры. Общая масса сплава m. В состав сплава входят компоненты А, В, С с массой соответственно m_A, m_B, m_C и примеси Х, У, Z массой m_X, m_Y, m_Z. Таким образом m = Sm_{A, B, C} + Sm_X, m_Y, m_Z. Состав сплава в массовых процентах компонентов и примесей:

% маcс. (А, В, С) = (m_{А, В, С} / m) × 100;

% масс. (Х, Y, Z) = (m_{X, Y, Z} / m) × 100;

å [% масс. (А, В, С)] + å [% масc. (Х, Y, Z)] = 100 %.

Ввиду малости величины å [% масс. (Х, Y, Z)] ею обычно пренебрегают.

Состав сплава в молярных процентах (без учета примесей): % мол. (А, В, С) = [(m_{А, В, С}/М_{А, В, С})/å (m_{А, В, С} / М_{А, В, С})]× 100, где М_{А, В, С} - мольные массы компонентов А, В, С. Если в вышеприведенных выражениях отбросить множитель 100, получаем выражение состава сплава в молярных долях компонентов А, В, С.

Состав сплава, состоящего из компонентов А, В, С (без учета содержания примесей, можно выразить формулой, где индексами у букв А, В, С являются цифры, отражающие содержание данного компонента в мольных процентах. Например, марке сплава Бр010Ц2 соответствует формула Cu₈₈Sn₁₀Zn₂.

Масса 1 моль сплава: М_спл = [SМ_{A, B, C} × (% мол. А, В, С)]/100. При таком расчете принимается, что структурными еди­ницами в сплаве являются атомы компонентов. Единицы ppm (parts per million) используют для выражения содержания малых количеств примесей в сплавах.

1 ррm = 1 часть на 1 миллион частей.

Поскольку 1 % = 1 часть на 100 частей, получаем, что 1 % + 10⁴ или 1 ррm = 1 × 10⁴ %.

Единицы cм³/100 г используют для выражения содержания газа в металлах и сплавах. В этом случае считают, что весь газ, обнаруженный в металле анализами, независимо от формы его присутствия (раствор, соединения) выделен в сво­бодном виде (Н₂, N₂, О₂ и т.п.) и находится в нормальных условиях (Т = 293 К, р = 101000 Па). Например, установлено, что в металле содержится 3 × 10^-4 масс. водорода и 0, 01 % масс. азота. Следовательно, в 100 г сплава имеется 3 × 10^{-4 г водорода и 0, 01 г азота. С учетом молярных масс этих газов (из прил. 4 М}h₂ = 2 г/моль, Мn₂ = 28 г/моль) получаем, что число молей каждого газа равно соответственно:

n =3 × 10^-4/2 = 1, 5 × 10^-4 моль;

n = 0, 01/28 = 36 × 10^-5 моль.

Поскольку при нормальных условиях 1 моль газа занимает объем 22400 см³, получаем следующие коли­чества водорода и азота:

Водород – 22400 × 1, 5 × 10^-4 = 3, 36 см³/100г;

Азот – 22400 × 36 × 10^-5 = 8 см³/100г.

В технических расчетах можно принять, что при сплавлении металлов не происходит изменение объема. На этом основании удельный объем сплава (V _спл) является аддитивной величиной, определяемой удельными объемами компонентов (V_A, V_В, V_С) и их содержанием в сплаве, выраженным в % масс. (X_А, X_В, X_С). Удельный объем сплава вычисляется по формуле:

V_спл = (Х _А × V_А + X_В × V_В + X _С × V _С)/100.

Плотность - величина, обратная удельному объему: r = 1/ V. Плотность сплава r_спл может быть выражена через плотности компонентов r _А, r _В, r _С и их содержание в массовых процентах X_A, X_B, X_C по формуле:

r_спл = 100 /(X_А /r _А +X_В/r _В + X_С /r _С).

1.2. Расчёт теплофизических свойств сплавов

Температура плавления - температура при которой металл переходит в жидкое состояние (в металле не рвутся все связи атомов). Только металлы имеют строго определенную температуру плавления, сплавы строгой температуры плавления не имеют. Они плавятся в интервале температур (ликвидус, солидус). Для чистых металлов строго определенная велечина.

При температуре солидус - начинается процесс плавления, при ликвидус – заканчивается.

Температура кипения – температура, при которой сплав начинает активно испаряться (происходит разрушение кристаллической решетки).

Способность испаряться в жидком состоянии (сублимироваться). Процесс сублимации - процесс кипения, минуя стадию плавления.

Температура кипения не связана с температурой плавления.

Когда давление пара превышает давление атмосферы, начинается активное кипение.

Плотность - свойство, которое определяет количество металла, характер поведения сплава и количество компонентов, скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму, г/см³, кг/м³.

При плавлении металлов их плотность изменяется в меньшую сторону (на 3-5%). Их аномальность в том, что происходит перестройка кристаллической решетки. Висмут, галлий, сурьма, германий - у них плотность при плавлении увеличивается.

Расчет средней плотности сплава:

.

Изменение плотности рассчитывается по формуле:

.

Уде́ льный ве́ с определяется как отношение веса вещества P к занимаемому им объёму V, Н/м³, кгс/м³.

При нагревании металлов их плотность уменьшается, а при охлаждении – возрастает. При плавлении большинства металлов их плотность изменяется в меньшую сторону (на 3-5%), а при затвердевании – в большую. Между тем, существуют, так называемые, аномальные металлы. Их аномальность заключается в том, что при плавлении их плотность увеличивается, а при затвердевании – уменьшается. Висмут, галлий, сурьма, германий - у них плотность при плавлении увеличивается. На самом деле, аномальность заключается только в перестройке кристаллической решетки при плавлении или затвердевании.

Изменение плотности при плавлении влияет на усадку.

Теплота плавления - количество тепла, которое необходимо поднести к металлу и сплаву для его расплавления (Дж/кг). Количественно равна скрытой теплоте кристаллизации.

Вязкость - это сила внутреннего трения. Характеризует способность металла сопротивляться деформации сдвига. Вязкость делится на динамическую и кинематическую. С увеличением температуры вязкость уменьшается и наоборот.

Диффузия - процесс переноса вещества, направленный на выравнивание концентрации атомов вещества в пределах одной фазы. Движущей силой процесса диффузии является градиент концентрации (dС/dx).

Поверхностная энергия - избыток энергии поверхностного слоя на границе раздела фаз (по сравнению с энергией вещества внутри тела), обусловленной различием межмолекулярных взаимодействий в обеих фазах. При увеличении поверхности раздела, т. е. при переводе молекул (атомов) в поверхностный слой, совершается работа против некомпенсированных сил межмолекулярного взаимодействия у границы раздела, равная удельной свободной поверхностной энергии, мДж/м².

Теплоёмкость - это количество тепла, которое нужно передать объёму (массе) вещества для того, чтобы его температура увеличилась на один градус, Дж/кг∙ град, Дж/м³∙ град.

Теплопроводность – это процесс распространения тепловой энергии путем непосредственного соприкосновения между частицами вещества – молекулами и атомами или путем диффузии молекул, атомов и свободных электронов, Вт/(м·К).

Свойства материала, в котором протекает тепловой процесс, представлены тремя величинами:

- удельной теплоемкостью с, Дж/(кг·К);

- теплопроводностью λ, Вт/(м·К);

- плотностью ρ, кг/м³.

Вместе эти величины часто встречаются в виде комплекса, называемого температуропроводностью , м²/с или см²/с. Кроме того, при теплопередаче от одного твердого тела к другому (отливки и формы) применяется величина, называемая теплоаккумулирующей способностью , Дж/(м².с^1/2.К).

В литейных тепловых процессах участвует также удельная скрытая теплота кристаллизации материала отливки L, кДж/кг.

Для распространенных основ сплавов величины теплоемкости при нормальной температуре и вблизи температуры плавления в твердом состоянии имеют следующие значения (табл.1).

Таблица 1 - Величины теплоемкости при нормальной температуре и вблизи температуры плавления в твердом состоянии распространенных основ сплавов

Наиболее высокой теплопроводностью обладают серебро, медь, алюминий и золото. Теплопроводность сильно зависит от состава сплава; даже небольшие примеси могут резко ее изменять.

При повышении температуры теплопроводность металлических тел, как правило, снижается. Чем выше температура, тем меньшее влияние на теплопроводность оказывают примеси. Для важнейших основ литейных сплавов при нормальной температуре и вблизи температуры плавления теплопроводность имеет следующие значения (табл.2):

Таблица 2 - Величины теплопроводности при нормальной температуре и вблизи температуры плавления в твердом состоянии распространенных основ сплавов

Наиболее высокую теплоту кристаллизации имеют бор, кремний, титан, цирконий. Для основ важнейших литейных сплавов они составляют (табл.3):

Таблица 3 - Величины теплоты кристаллизации распространенных основ сплавов

Теплопередача в стенках песчаных форм, представляющих собой капиллярно-пористые и часто влажные тела на микроструктурном уровне, очень сложна. Теплота в них переносится: теплопроводностью самих зерен, состоящих из кварца; через контакты и прослойки связующих между зернами; лучеиспусканием с зерна на зерно через поры; фильтрующимися через поры газами путем конвекции. Кроме того, на процесс влияют испарение влаги, сгорание органических добавок, реакции в газовой фазе. При больших перепадах температур в стенках малотеплопроводных форм их тепловые характеристики на различных расстояниях от отливки могут оказаться существенно различными. На теплопередачу может также оказать влияние степень уплотнения смеси. Однако при технологических расчетах всеми этими явлениями приходится пренебрегать, а свойства смесей в стенках форм оценивать как свойства обычных твердых тел.

Плотность песчано-глинистых смесей в формах равна 1600—1700 кг/м³, а их теплоемкость для сухой смеси равна 750—850 Дж/(кг∙ К), для сырой — 1050—1200 Дж/(кг∙ К). Теплопроводность формовочных смесей лежит в широком интервале — 0, 014—0, 4 Вт/(кг·К). Ее величина в десятки раз меньше теплопроводности компактного кварца, из которого она в основном состоит. Повышение массовой доли глины в смеси от 4 до 12% увеличивает площадь контактов и повышает теплопроводность на 5—10%. При возрастании содержания влаги в смеси от 0 до 4% ее теплопроводность возрастает в 2 — 2, 5 раза, а при увеличении влаги до 8% — в три раза. Это связано с возрастанием переноса теплоты испаряющейся водой. Уменьшение размеров частиц песка вызывает эффект экранирования и тормозит теплопередачу излучением. При переходе от крупного песка с размером частиц 0, 5 — 1 мм на более мелкий (0, 25 мм) его теплопроводность уменьшается до 1, 5 раз. Введение добавок опилок резко уменьшает теплопроводность смеси. При низких температурах теплопередача в смеси определяется главным образом контактами между зернами; при высоких излучением и степенью его экранирования.

Усредненные значения тепловых характеристик обычных песчаных формовочных смесей для их обычных условий работы приведены в приложении 4, табл.4.4.

1.3. Расчёт количества газов в твёрдых и жидких литейных сплавах

В этом разделе содержатся задачи, в которых рассматриваются различные стороны взаимодействия металлических расплавов с газами, а также задачи по раскислению расплавов и образованию неметаллических включений и газовых пор. В задачах по раскислению равновесные содержания кислорода и раскислителя в расплаве, а также состав продуктов раскисления считаются известными и указаны в условиях.

Большинство литейных сплавов в жидком состоянии активно взаимодействуют с газами. В результате образуются разнообразные растворы газов в компонентах сплавов и химические соединения. При охлаждении расплавов растворимость газов в них снижается и они выделяются (табл.4).

При выделении из раствора в процессе кристаллизации газы могут образовывать пустоты, которые разделяются на скопление мелких пузырьков, называемых газовой пористостью, и отдельные крупные пузыри, называемые газовыми раковинами. Их выделение из раствора в твердом металле может вызывать значительные местные давления, внутренние напряжения и надрывы, которые проявляются в виде флокенов в стали или вспучивания на листах из цветных сплавов.

Таблица 4 - Растворимость газов в металлах – основах литейных сплавов

Некоторые газы, в частности водород, оставаясь в растворенном состоянии в твердых сплавах, понижают их механические свойства.

Источниками газов в отливках являются:

1) Шихтовые материалы, содержащие их в растворенном состоянии или в виде окисленных поверхностей;

2) Атмосфера печи при плавке, которая содержит основные компоненты воздуха — азот и кислород; водяные пары и водород, образующийся при их разложении; окислы углерода и серы, образующиеся при сгорании топлива;

3) Атмосфера формы при разливке.

Содержание газов в сплавах определяют следующим образом.

Химический анализ. В этом случае образец из сплава нагревается (желательно до расплавления) в высоком вакууме. При этом газы из него выделяются, а затем определяется их количество и состав обычными методами газового анализа.

Технологические пробы. В этом случае о содержании газов судят по их выделению в пробе сплава, затвердевающей в определенных условиях. Например, в алюминиевых сплавах тигель с расплавом охлаждают при давлении 0, 1 мм рт. ст. В этих условиях выделение газов происходит весьма интенсивно и довольно полно с образованием пористости. После охлаждения пробу разрезают и подсчитывают количество газовых пузырьков на 1 см² поверхности продольного разреза. Развитие пористости, пропорциональное содержанию газа, можно определять по эталонам и выражать в баллах.

Кроме того, существуют различные физико-химические методы определения газов, например, метод спектрального анализа.

Количество газов выражается либо в процентах, либо в кубических сантиметрах (при нормальных условиях) на 100 г сплава. Зависимость растворимости газа в жидком металле от давления определяется по формуле, впервые предложенной А. Сивертсом в 1912 г.,

,

где р — парциальное давление газа в кгс/см²;

А — постоянная для данного металла и газа величина.

Одним из эффективных средств удаления газов из металла является вакуумирование, т. е. выдерживание или переливание его в расправленном состоянии в вакууме.

Кроме изменения растворимости, образование газовых пузырей возможно за счет протекания реакций с получением газообразных продуктов. Например, при недостаточно раскисленной стали в результате увеличения концентрации углерода и кислорода вблизи границы твердой фазы при кристаллизации, протекает реакция:

Для образования самостоятельной фазы в жидком металле газовый пузырек должен преодолеть давление атмосферы р_атм, гидростатический напор ρ Н и поверхностное натяжение металла σ. Для того чтобы пузырек мог расти, давление р в нем должно отвечать следующему неравенству:

Если радиус пузырька r равен нулю, то давление, необходимое для его возникновения, становится бесконечным. Следовательно, его возникновение в непрозрачной жидкости весьма затруднено.

Контрольные вопросы

1. Каково содержание фосфора [% (мол.) и % (масс.)] в сплаве, состав которого отвечает формуле Fe₂P? Мольные массы железа 56, фосфора 31.

Ответ: 33, 3% (мол.), 21, 7% (масс.).

2. Назовите металлы, обладающие высоким давлением пара (> 10Па) при температуре плавления (кристаллизации).

3. В каком направлении будет меняться содержание Мn и Ni при вакуумной плавке сплава ? В чем причина изменений состава сплава?

5. Известно, что металлы А и В образуют между собой в твердом состоянии несколько промежуточных фаз (соединений). Оба металла находятся в жидком состоянии при одинаковой температуре. Как изменится температура при их смешивании?

6. Существует ли корреляция между температурой плавления металлов и величиной их поверхностной энергии?

7. Назовите металлы, температура плавления которых находится в пределах 100...500 °С, 500...1000 °С, 1000...1500 °С, 2000...2500 °С, > 2500 °С.

8. Какие металлы обладают плотностью < 5 г/см³ при 20 °С?

9. Пары металлов состоят из одноатомных частиц, из двухатомных частиц, их многоактных комплексов. Каков правильный ответ?

10. Назовите металлы, имеющие плотность > 10 г/см³ при 20°С.

11. Какие из перечисленных металлов будут находиться в жидком состоянии при 1000 ⁰С: Ag, Al, Bi, Cd, Сг, Сu, Fe, Mg, Мn, Mo, Ni, Pb, Ti. Sn, W. Zn. Zr?

12. Приготовлен сплав из 100 г соединения FeSi и 100 г соединения Fe₂Ti. Мольные массы Fe, Ti и Si равны соответственно 56, 48, 28 г/моль. Найти состав сплава в % (масс.), % (мол.) и вычислить массу 1моля приготовленного сплава.

Ответ: В сплаве содержится Fe - 68% (масс.) или 57% (мол.); Ti - 15% (масс.) или 15% (мол.); Si - 17% (масс.) или 29% (мол.). Числа округлены до 1%. Масса 1 моля сплава равна 47г.

13. Какие из перечисленных металлов при введении в жидкий алюминий в виде твердых кусков будут плавать на поверхности расплава: Си, Mg, Si, Ti, Zn?

14. В каких системах можно получить сплавы с плотностью 7 г/см³: Fe-C, Fe-Cr, Fe-Cu, Fe-Mn, Fe-Ni, Fe-Ti?

15. Какие добавки могут закипать при введении в жидкую сталь (железо) (t = 1550 °С): Аl, Сг, Сu, Mg, Mn, Sn, Zn, Zr?

16. Добавки, каких из перечисленных металлов будут увеличивать плотность меди: Al, Ag, Сг, Fe, Mn, Pb, Sn, Zn, Zr?

17. Как изменяются динамическая вязкость и поверхностная энергия металлических расплавов при повышении температуры?

18. По ходу плавки обнаружено заметное повышения вязкости расплава. Какова возможная причина?

19. Какие легирующие компоненты уменьшают плотность сплавов на основе железа (сталей и чугунов): С, Сг, Mn, Mo, Ni, Si, Ti, V, W?

20. Какие металлы можно расплавить в печи, имеющей рабочую температуру 900 °С: А1, Ag, Au, Bi, Cd, Сu, Fe, Mg, Pb, Sn, Ti, Zn?

21. Какие металлы кристаллизуются с увеличением объема: Al, Ag, Bi, Cd, Cr, Cu, Fe, Mg, Ni, Sb, Sn, Zn?

22. Каково содержание марганца в сплаве, состав которого соответствует формуле А1₆Мn? Мольные массы алюминия и марганца равны соответственно 27 и 54 г/моль.

Ответ: 14, 3%(мол.) или 25% (масс.).

23. Какие добавки могут вскипать при введении в жидкую медь: Al, Bi, Cd, Fe, Mn, Ni, P, Pb, Sn, Zn?

24. Одна и та же отливка изготавливается из стали 20Л (Fe + 0, 2% С), стали 20ХГЛ (Fe + 0, 2% С + 0, 6% Cr + 0, 8% Мn), стали 110Г13Л (Fe + 1, 1% С + 13% Мn). При какой стали, масса отливки будет наибольшей и наименьшей?

25. При определении теплоемкости сплавов найдено, что удельная теплоемкость (Дж/кг× К) возросла в 2 раза при увеличении содержания одного из компонентов с 0, 5% до 5% (масс.). Возможен ли такой случай или это экспериментальная ошибка?