III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pracovní list č.3 k prezentaci Křivky chladnutí a ohřevu kovů

Podobné dokumenty
III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pracovní list č.6 k prezentaci Kalení

- zabývá se pozorováním a zkoumáním vnitřní stavby neboli struktury (slohu) kovů a slitin

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Střední škola průmyslová a umělecká, Opava, příspěvková organizace, Praskova 399/8, Opava, Název a adresa školy:

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pracovní list č.8 k prezentaci Chemicko-tepelné zpracování


Fázové diagramy a krystalizace slitin


Fe Fe 3 C. Metastabilní soustava

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Metalografie ocelí a litin

EU peníze středním školám digitální učební materiál

Základy termodynamiky a popisu rovnováh

KRYSTALICKÁ STAVBA KOVOVÝCH SLITIN

Požadavky na technické materiály

Projekt: 1.5, Registrační číslo: CZ.1.07/1.5.00/ Tepelné zpracování

Krása fázových diagramů jak je sestrojit a číst Silvie Mašková

Vnitřní stavba pevných látek přednáška č.1

Vlastnosti technických materiálů

Změna skupenství Zhotoveno ve školním roce: 2011/2012 Jméno zhotovitele: Ing. Iva Procházková

Otázky ke zkoušce BUM LS 2006/07 Požaduji pouze tučně zvýrazněné otázky.

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková Tematická oblast. Termika Číslo a název materiálu VY_32_INOVACE_0301_0215 Anotace

Fyzika je přírodní věda, která zkoumá a popisuje zákonitosti přírodních jevů.

2. Molekulová stavba pevných látek

SKUPENSKÉ PŘEMĚNY POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

A U T O R : I N G. J A N N O Ž I Č K A S O Š A S O U Č E S K Á L Í P A V Y _ 3 2 _ I N O V A C E _ _ T E P E L N É Z P R A C O V Á N Í _ P W

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

MŘÍŽKY A VADY. Vnitřní stavba materiálu

Uhlík a jeho alotropy

TECHNOLOGIE I (slévání a svařování)

ŽELEZO A JEHO SLITINY

Úvod do metalografie

1. VNITŘNÍ STAVBA KOVŮ A SLITIN

Některé základní pojmy

Mol. fyz. a termodynamika

IV. Fázové rovnováhy. 4. Fázové rovnováhy Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze

Fyzikální a chemické vlastnosti. K fyzikálním vlastnostem patří hustota a vlastnosti tepelné, elektrické, magnetické a optické.

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Ch - Rozlišování látek

Krystalizace ocelí a litin

SMA 2. přednáška. Nauka o materiálu NÁVRHY NA OPAKOVÁNÍ

VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková Tematická oblast. Termika Číslo a název materiálu VY_32_INOVACE_0301_0220 Anotace

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

Směsi, roztoky. Disperzní soustavy, roztoky, koncentrace

Fázové heterogenní rovnováhy Fáze = homogenní část soustavy, oddělná fyzickým rozhraním, na rozhraní se vlastnosti mění skokem

VLASTNOSTI KOVŮ. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Tepelné zpracování test

Stavové neboli fázové diagramy jednosložkových a dvousložkových systémů. Doc. Ing. Jiří Vondrák, DrSc

ROZTOK. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý. Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Směsi

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Minule vazebné síly v látkách

Prvky,směsi -pracovní list

Zkouška u Foreta. Varianty 2. 4,30,64,100,108,116,134,150,153,163. Varianty 3. 20,21,51,100,113,119,126,136,149,160,171

Využití ICT pro rozvoj klíčových kompetencí CZ.1.07/1.5.00/

CELKOVÉ OPAKOVÁNÍ UČIVA + ZÁPIS DO ŠKOLNÍHO SEŠITU část 03 VNITŘNÍ ENERGIE, TEPLO.

VLASTNOSTI LÁTEK. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

ČÍSLO PROJEKTU: OPVK 1.4

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

Kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny

5.7 Vlhkost vzduchu Absolutní vlhkost Poměrná vlhkost Rosný bod Složení vzduchu Měření vlhkosti vzduchu

FÁZOVÉ PŘEMĚNY. Hlediska: termodynamika (velikost energie k přeměně) kinetika (rychlost nukleace a rychlost růstu = celková rychlost přeměny)

LOGO. Struktura a vlastnosti pevných látek

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Třídění látek. Chemie 1.KŠPA

LETECKÉ MATERIÁLY. Úvod do předmětu

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření

ROZDĚLENÍ, VLASTNOSTI A POUŽITÍ MATERIÁLŮ

Skupenství látek KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

5.0 ZJIŠŤOVÁNÍ FÁZOVÝCH PŘEMĚN

UČIVO. Termodynamická teplota. První termodynamický zákon Přenos vnitřní energie

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce

4IS09F8 změna skupenství.notebook. Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Šablona: III/2. Sada: VY_32_INOVACE_4IS Pořadové číslo: 09

EU peníze středním školám digitální učební materiál

HLINÍK A JEHO SLITINY

Metody studia mechanických vlastností kovů

VLASTNOSTI VLÁKEN. 3. Tepelné vlastnosti vláken

Název DUM: Změny skupenství v příkladech

LOGO. Změny skupenství

Slouží jako podklad pro výuku svařování. Text určen pro studenty 3. ročníku střední odborné školy oboru strojírenství.vytvořeno v září 2013.

PŘEDMLUVA Studijní opora k předmětu Nauka o materiálu I je určena především studentům kombinované formy studia. V kombinované formě studia je mnohem m

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Fyzika - Sexta, 2. ročník

VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková Tematická oblast

VY_32_INOVACE_246. Základní škola Luhačovice, příspěvková organizace Ing. Dagmar Zapletalová. Člověk a příroda Fyzika Opakování učiva fyziky

ztuhnutím pyrosolu taveniny, v níž je dispergován plyn, kapalina nebo tuhá látka fotochemickým rozkladem krystalů některých solí

Termodynamika materiálů. Vztahy a přeměny různých druhů energie při termodynamických dějích podmínky nutné pro uskutečnění fázových přeměn

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.1 Konstrukční materiály

KOVÁŘSKÁ VÝHEŇ OHEŇ VE VÝHNI

Vyjmenujte tři základní stavební částice látek: a) b) c)

Moderní technologie ve studiu aplikované fyziky reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/ Fáze ve slitinách. 17. listopadu 50a, Olomouc, hana.

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

Transkript:

Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0514 Číslo a název šablony klíčové aktivity III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Tematická oblast Strojírenská technologie, vy_32_inovace_ma_22_06 Autor Ing. Martin Sadílek Ročník 2. Obor Nástrojař, Obráběč kovů Datum 13. 11. 2012 Anotace Pracovní list č.3 k prezentaci Křivky chladnutí a ohřevu kovů Použité zdroje a odkazy: DORAZIL, Eduard a kol. Nauka o materiálu I. Brno: SNTL, 1986, ISBN 411-33681. ULRICH, Fischer a kol. Základy strojnictví. Praha: Europa-Sobotáles cz, 2004, ISBN 80-86706-09-05. HLUCHÝ, Miroslav, Oldřich MODRÁČEK a Rudolf PAŇÁK. Strojírenská technologie 1-2. díl. 3., přeprac. vyd. Praha: Scientia s.r.o., 2002. ISBN 80-7183-265-0. http://www.zlinskedumy.cz

PRACOVNÍ LIST KŘIVKY CHLADNUTÍ A OHŘEVU KOVŮ Všechny látky mohou existovat ve třech skupenstvích... Každé skupenství je typické uspořádáním a volností pohybu částic... Plynné skupenství: částice... s... volností pohybu, izotropie vlastností Kapalné skupenství: částice vázány..., určitá volnost pohybu zůstává, izotropie vlastností Tuhé skupenství: částice krystalických látek pevně uspořádány v..., kolem kterých..., anizotropie vlastností. Úkol: z předchozí kapitoly víme, co znamená izotropní látka. Vysvětlete vlastními slovy:... Chladnutí čistého kovu V technické praxi a metalurgii má velký význam studium přechodu mezi kapalným a tuhým skupenstvím. Pro popis přeměn se používá několik pojmů: Soustava... Složka... Fáze... Sledujeme-li závislost teploty na čase při ochlazování nebo ohřevu soustavy, můžeme zkonstruovat příslušnou... Jak vidíme na obr.1 ochlazovaný čistý kov v části křivky I existuje v jedné složce a jedné fázi tavenině. Ke skupenské přeměně dochází v ideálním případě při teplotě tuhnutí (théta). Na úsečce II existují spolu tavenina a rostoucí krystaly soustava o jedné složce je... Díky uvolňování skupenského tepla při přeměně zůstává teplota v úseku II přibližně konstantní i při pokračujícím ochlazování taveniny (platí pro velmi pomalé ochlazování). Říkáme, že na křivce vzniká... Zárodky krystalů začínají růst v tavenině v tzv. centrech. Rostou ve všech směrech, dokud nenarazí na hranici dalšího rostoucího krystalu... Počet vznikajících zárodků závisí na... a dalších podmínkách. Výsledkem může být... Obr. 1 - Ideální křivka chladnutí čistého kovu V části křivky III už je opět jen jedna fáze... Při velmi pomalém ohřevu můžeme pozorovat na křivce ohřevu také prodlevu rovnováhu mezi dodávaným teplem a teplem spotřebovávaným na skupenskou přeměnu. Teplota tání je vyšší než teplota tuhnutí jev se nazývá... Skutečné průběhy tání a tuhnutí mají v oblasti prodlevy zvlnění v důsledku přehřátí nebo přechlazení krystalického kovu. Obr. 2 Ideální křivka ohřevu čistého kovu

V kapitole o krystalické struktuře bylo pojednáno o zvláštní skupině kovů, které mohou mít v tuhém skupenství více typů krystalové mřížky... s... přeměnou. Z technicky významných můžeme uvést... Opakování: - při alotropické přeměně dochází k...mezi krystalografickými soustavami - fáze s různou mřížkou nazýváme... a označují se pomocí písmen... Pro základní orientaci v metalografii je důležitá polymorfie železa, protože se s ní znovu setkáme např. při tepelném zpracování oceli. V grafu křivek ochlazování a ohřevu čistého železa lze najít několik teplot, kdy se mění skupenství, krystalická struktura nebo vlastnosti kovu. Obr. 3 Křivky chladnutí a ohřevu čistého Fe Fáze v kovových soustavách Zatím jsme studovali křivky v jednosložkových soustavách čistých kovů. Většina technických kovů jsou ale slitiny, které jsou tvořeny dvěma základními skupinami fází: -... - intermediární fáze a) Tuhý roztok vytváří krystaly, které obsahují atomy obou složek. Podle umístění v mřížce základního kovu rozlišujeme - substituční tuhé roztoky...... oba kovy mají podobnou velikost atomů a podobný typ mřížky, mohou mít až neomezenou vzájemnou rozpustnost - intersticiální tuhé roztoky... atomy přísady jsou výrazně menší a také rozpustnost v základním kovu je omezená b) Intermediární fáze většinou jde o chemické sloučeniny, vytvářející samostatné struktury nejvýznamnější jsou různé karbidy a nitridy kovů. Úkol: vyznačte atomy kovu B v tuhých roztocích Obr. 4 Substituční Obr. 5 Intersticiální tuhý roztok

PRACOVNÍ LIST (PRO VYUČUJÍCÍHO) KŘIVKY CHLADNUTÍ A OHŘEVU KOVŮ Všechny látky mohou existovat ve třech skupenstvích plynném, kapalném a tuhém. Každé skupenství je typické uspořádáním a volností pohybu částic molekul, atomů, iontů. Plynné skupenství: částice neuspořádané s velkou volností pohybu, izotropie vlastností Kapalné skupenství: částice vázány přitažlivými silami, určitá volnost pohybu zůstává, izotropie vlastností Tuhé skupenství: částice krystalických látek pevně uspořádány v uzlových bodech, kolem kterých kmitají, anizotropie vlastností. Úkol: z předchozí kapitoly víme, co znamená izotropní látka. Vysvětlete vlastními slovy:... (Látka, která má ve všech směrech stejné vlastnosti plyny, kapaliny, amorfní tuhé látky) Chladnutí čistého kovu V technické praxi a metalurgii má velký význam studium přechodu mezi kapalným a tuhým skupenstvím. Pro popis přeměn se používá několik pojmů: Soustava kovový materiál definovaného složení; např. čistý kov, slitina více kovů. Složka prvek soustavy; např. kov A a kov B slitiny. Fáze forma složky; např. tavenina, krystaly čistého kovu, směs krystalů, tuhý roztok. Sledujeme-li závislost teploty na čase při ochlazování nebo ohřevu soustavy, můžeme zkonstruovat příslušnou teplotní křivku. Jak vidíme na obr.1 ochlazovaný čistý kov v části křivky I existuje v jedné složce a jedné fázi tavenině. Ke skupenské přeměně dochází v ideálním případě při teplotě tuhnutí (théta). Na úsečce II existují spolu tavenina a rostoucí krystaly soustava o jedné složce je dvoufázová. Díky uvolňování skupenského tepla při přeměně zůstává teplota v úseku II přibližně konstantní i při pokračujícím ochlazování taveniny (platí pro velmi pomalé ochlazování). Říkáme, že na křivce vzniká prodleva. Zárodky krystalů začínají růst v tavenině v tzv. centrech. Rostou ve všech směrech, dokud nenarazí na hranici dalšího rostoucího krystalu zrna. Počet vznikajících zárodků závisí na rychlosti ochlazování a dalších podmínkách. Výsledkem může být jemnozrnná nebo hrubozrnná struktura. Obr. 1 - Ideální křivka chladnutí čistého kovu V části křivky III už je opět jen jedna fáze krystaly chladnoucího kovu. Při velmi pomalém ohřevu můžeme pozorovat na křivce ohřevu také prodlevu rovnováhu mezi dodávaným teplem a teplem spotřebovávaným na skupenskou přeměnu. Teplota tání je vyšší než teplota tuhnutí jev se nazývá tepelná hystereze. Skutečné průběhy tání a tuhnutí mají v oblasti prodlevy zvlnění v důsledku přehřátí nebo přechlazení krystalického kovu. Obr. 2 Ideální křivka ohřevu čistého kovu

V kapitole o krystalické struktuře bylo pojednáno o zvláštní skupině kovů, které mohou mít v tuhém skupenství více typů krystalové mřížky polymorfní kovy s alotropickou přeměnou. Z technicky významných můžeme uvést železo (Fe), kobalt (Co), mangan (Mn), cín (Sn), titan (Ti). Opakování: - při alotropické přeměně dochází k překrystalizaci mezi krystalografickými soustavami - fáze s různou mřížkou nazýváme modifikace a označují se pomocí písmen řecké abecedy Pro základní orientaci v metalografii je důležitá polymorfie železa, protože se s ní znovu setkáme např. při tepelném zpracování oceli. V grafu křivek ochlazování a ohřevu čistého železa lze najít několik teplot, kdy se mění skupenství, krystalická struktura nebo vlastnosti kovu. 1538 C teplota tání / tuhnutí Fe, počátek krystalizace vysokoteplotní modifikace Fe 1390 C překrystalizace Fe (prostorově centrovaná m.) na Fe (plošně centrovaná m.) 898 C překrystalizace Fe na modifikaci Feα (prostorově centrovaná m.) Obr. 3 Křivky chladnutí a ohřevu čistého Fe 769 C Curieův bod změna fyzikálních vlastností Fe z paramagnetického se stává feromagnetické železo. Fáze v kovových soustavách Zatím jsme studovali křivky v jednosložkových soustavách čistých kovů. Většina technických kovů jsou ale slitiny, které jsou tvořeny dvěma základními skupinami fází: - tuhé roztoky - intermediární fáze c) Tuhý roztok vytváří krystaly, které obsahují atomy obou složek. Podle umístění v mřížce základního kovu rozlišujeme - substituční tuhé roztoky atomy druhého kovu nahrazují atomy základního kovu v uzlových bodech mřížky oba kovy mají podobnou velikost atomů a podobný typ mřížky, mohou mít až neomezenou vzájemnou rozpustnost - intersticiální tuhé roztoky atomy druhého kovu jsou uloženy ve volných místech mřížky atomy přísady jsou výrazně menší a také rozpustnost v základním kovu je omezená d) Intermediární fáze většinou jde o chemické sloučeniny, vytvářející samostatné struktury nejvýznamnější jsou různé karbidy a nitridy kovů. Úkol: vyznačte atomy kovu B v tuhých roztocích Obr. 4 Substituční tuhý roztok Obr. 5 Intersticiální tuhý roztok