ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Метод термического анализа из "Материаловедение " Термический анализ используют для определения температур фазовых превращений (критических точек). При термическом анализе определяют изменение температуры материалов, в частности металлов, в процессе нагрева или охлаждения и фиксируют ее изменение. [c.89] Фазовое превращение — плавление (или кристаллизация), изменение типа кристаллической решетки, полиморфизм, растворение (или выделение) избыточной фазы вызывает изменение теплосодержания. [c.89] Если оно при определенной температуре изменяется резко, а величина производной теплосодержания по температуре (т. е. теплоемкость) стремится к бесконечности, то превращение происходит с изменением числа фаз и для его характеристики справедливо правило фаз (фазовый переход 1-го рода). [c.89] Если же теплосодержание изменяется плавно, а теплоемкость — резко, достигая конечной величины, то в этом случае не возникает новой фазы с новой границей раздела от исходной фазы (переход 2-го рода) поэтому правило фаз здесь не может быть применено. [c.89] Вследствие выделения или поглощения тепла в процессе фазовых переходов нарушается плавность изменения температуры при нагреве или охлаждении и на соответствующих кривых нагрева или охлаждения наблюдаются перегибы или горизонтальные участки. [c.89] Перегиб на кривой охлаждения наблюдается, если превращение происходит в интервале температур, и тогда можно фиксировать температуры начала и завершения превращения. [c.90] Горизонтальные участки на кривой — показатели того, что лревращение происходит при постоянной температуре полиморфное в чистых металлах, эвтектическое или эвтектоидное , а также перитектическое или перитектоидное в двойных сплавах. [c.90] Точность термического анализа зависит от величины удельного теплового эффекта на единицу массы вещества или на единицу массы превращающейся фазы, а также скорости нагрева или охлаждения. Более значителен эффект при затвердевании (или плавлении) твердых тел. [c.90] Превращения в твердом состоянии, даже если они протекают при постоянной температуре, сопровождаются меньшим удельным тепловым эффектом, и поэтому для их выявления нужны более чувствительные приборы и использование, в частности, методов, основанных на определении теплового расширения. [c.90] Специальные методы анализа необходимы в случаях, когда превращение протекает только в условиях больших скоростей охлаждения, например при образовании мартенсита в процессе закалки стали. В этом случае тепловой эффект значителен 38,2 Дж/г), но скорость отвода тепла настолько велика, что практически невозможно зафиксировать температуру мартенситного превращения обычными приборами. [c.90] При неравномерном нагреве или охлаждении на температурных кривых возникают дополнительные перегибы, которые могут быть ошибочно приняты за показатель протекания фазовых превращений. [c.90] Для термического анализа используют термоэлектрические пирометры, состоящие из термопары и регистрирующего измерительного прибора (милливольтметра, потенциометра). [c.90] Термопары. В замкнутой цепи, образованной двумя разнородными металлами или сплавами, играющими роль электродов, возникает термоэлектродвижущая сила Е). Ее величина зависит от состава электродов и температуры каждого из замкнутых концов цепи. Результирующая т. э. д. с. тем больше, чем больше разность температур между указанными концами (спаями) электродов Е = = 2 (Га) — Ех (Т ). При постоянной температуре одного из концов, выведенного к измерительному прибору (называемого холодным спаем), результирующая т. э. д. с (Е) определяется температурой второго конца горячего спая, который вводится в изучаемый объект или располагается в непосредственной близости от него. [c.90] Направление возникающего термоэлектрического тока, протекающего через горячий спай термопары, — от более электроотрицательного металла-электрода к более электроположительному. Это можно определить по ряду напряжений — 5Ь, Ре, Аи, Си, А , Zn, РЬ, Р1, и т. д., в котором каждый последующий металл — более электроотрицательный, чем предыдущий. [c.91] В качестве термопар более часто применяют следующие сочетания — соединения металлов платинородий (10% родия) — платина (ПП1), платинородий (30% КЬ) — платинородий (6% КЬ) (ПР ЗО/б), хромель — алюмель (ХА), хромель — копель (ХК). Для измерения высоких температур (до 2400° С) используют сплавы вольфрама с рением, в частности термопары из сплава вольфрама с 5% Йе и вольфрама с 20% Ре (ВР 5/20) или вольфрама с 10% Ке и вольфрама с 20% Ке (ВР 10/20). Их можно применять только в вакууме или в нейтральной атмосфере. [c.91] Для низких температур (до —250° С) используют термопару медь—копель. [c.91] Значения т. э. д. с. для наиболее распространенных термопар указаны в табл. 7. Наивысшие температуры, для которых приведены т. э. д. с., являются максимальными для соответствующих термопар в условиях длительного нагрева. Для кратковременного нагрева эти температуры в среднем на 200—300° С выше. [c.91] При выборе той или иной термопары надо учитывать состояние среды, в которой она должна работать, и максимальные температуры, подлежащие измерению. Следует отдавать предпочтение термопаре, развивающей в заданном интервале температур наивысшую и стабильную т. э. д. с. [c.91] Точность измерения температуры зависит от способа изготовления термопар. Горячий спай термопары надо получать сваркой (лучше электродуговой) двух скрученных проволокизолированных друг от друга фарфоровыми трубками. Собранная таким образом термопара может быть непосредственно использована для измерений. [c.91] Использование компенсационных проводов нужно, чтобы максимально отдалить холодный спай термопары от источника нагрева, так как повышение температуры этого спая уменьшает результирующую т. э. д. с. горячего спая и требует введения значительной и точно не определяемой соответствующей поправки. [c.93] Вернуться к основной статье