Способ определения теплоты полиморфных превращений в металлах и сплавах

1 Щ 670865 ОП ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(088.8) о делам изобретени крытнн анпя 30.06.7 та опубликования оп. Н. Гриднев, В. С, Баталов, С. П. Ошкадеров, В. С. Батман и Ю. А. Герасим Институт металлофизики АН Украинской ССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ ПОЛИМОРфНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХНедостатками данного сп что он применим для иоба является ерения теплоИзобретение относится к области изучения энергетических характеристик процессов полиморфных превращений в металлах и твердофазных электропроводящих материалах при повышенных и высоких температурах и может быть использовано в практике исследований фазовых переходов первого рода.Известен способ определения тепловых эффектов при протекании в металлах и сплавах различного рода превращений 1.Однако в этом способе используются методы классической калориметрии, он весьма трудоемок и не отличается большой точностью и высокой производительностью.Известен также способ экспрессного определения теплоты полиморфных превращений в металлах при скоростных (адиабатических) электронагревах образцов, состоящий в нагреве металлических образцов за счет пропускаемого тока большой мощности вплоть до температуры превращения, после чего измеряется длительность превращения и интегральная электрическая мощность, выделяющаяся в образце в процессе эндотермического фазового перехода, через которую и рассчитывается теплота процесса. ты полиморфных превращений, протекающих в изотермических условиях, т, е, когда проводимая электрическая моцность в основном расходуется лишь на нужды эндо термического фазового превращения, Вбольшинстве случаев адиабатические электронагревы приводят к тому, что превращения протекают в неизотермических условиях, т. е. наряду с процессом фазового пере хода образцы претерпевают температурныеизменения, В силу этого часть потребляемой исследуемой материалом электрической мощности расходуется на повышение тепло- содержания образца, содержащего произ вольное, меняющееся во времени количество исходной и образующей фазы, что неизбежно ведет к появлению погрешности определения теплоты процесса превращения, т. е. к снижению точности способа.20 Целью изобретения является увеличениеточности определения теплоты превращений в момент времени, соответствующий завершению нагрева низкотемпературной фазы и началу образования новой фазы (3 - 5 с/с), 25 Указанная цель достигается тем, что измеряют изменение во времени температуры и объема образца, замеряют в момент начала образования новой фазы мощность электроподвода, продолжают нагрев до за- ЗО вершения превращения, измеряот общее670865 Составитель В, Вертоградский Техрсд А. Камышникова Корректор Е. Хмелева Редактор Т. Горячева Заказ 1148715 Изд. 1 чв 407 Тираж 1090 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 изменение объема образца при полиморфном превращении и по измеренным параметрам определяют теплоту превращения,Порядок операций в указанном способе следующий. 5Через образец исследуемого материала, изготовленный в форме тонкого цилиндрического стержня, к поверхности которого приварена термопара для непрерывной регистрации его температуры, пропускают 10 электрический ток большой величины, вызывающий нагрев образца вплоть до температуры начала превращения. Мощность электронагрева выбирается заведомо настолько большой, чтобы обеспечивался не 15 только адиабатический, но и неизотермический характер фазового превращения. При этом ведут непрерывную регистрацию теплового расширения материала. В моменты времени, соответствующие завершению на грева низкотемпературной фазы (0% новой фазы) и началу образования новой фазы (3 - 5% ) измеряют скорость изменения объема и температуры образца. В момент начала образования новой фазы регистриру ют и мощность электронагрева (через величины силы тока и падения напряжения Ф), Продолжая электронагрев вплоть до завершения неизотермического превращения, фиксируют общее изменение объема образ ца ЛК, имевшее место в продолжение превращения, а искомую теплоту процесса Я определяют через измеренные вышеописанным образом параметры по формулен (1 1 2/ 1)351 Р 1 ф 2 Р 2 /1 где К 1 и У 2 - скорости изменения объема образца;Ь 1 и з - скорости изменения температу ры в моменты времени, соответствующие завершению нагрева низкотемпературной фазы и началу образования новой фазы (3 - 5%).П р и м е р. С помощью предлагаемого способа определили удельную теплоту а - эу превращения в стали 40 Х 2 НГСМ. Скоростной нагрев (=500 град/сек) образцов с одновременной регистрацией необходимых для расчета характеристик (изменение дли ны образца, его температуры, времени нагрева, мощности нагревающего тока) осуществляли на установке для комплексных исследований при быстрых нагревах.Расчет удельной теплоты а - 1-у превращения стали по полученным осциллограммам нагрева 10 образцов дал величину 8,9 кал/и, что находится в хорошем согласии с данными, полученными другими методами.Выявление всех параметров в формуле может быть проведено с хорошей точностью (не ниже 1 - 2%), так что общая точность определения теплоты превращения в неизотермических условиях достигает 10 о/о, в то время как абсолютная погрешность измерений согласно способу-прототипу будет не менее 20 - 25/о.Предложенный способ позволяет не только повысить точность измерения теплоты фазовых переходов первого рода, но и прост в осуществлении, не требует при его осуществлении больших затрат и времени и может быть реализован при помощи существующего оборудования для комплексного исследования металлов и сплавов при быстрых нагревах. Формула изобретенияСпособ определения теплоты полиморфных превращений в металлах и сплавах, заключающийся в скоростном адиабатическомэлектронагреве испытуемых образцов с регистрацией их объема, температуры и мощности энергоподвода, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения точности определения теплоты неизотермических фазовых превращений в моменты времени, соответствующие завершению нагрева низкотемпературной фазы и началу образованияновой фазы (3 - 5% ), измеряют изменениево времени температуры и объема образца,изменяют в момент начала образования новой фазы мощности энергопровода, продолжают нагрев до завершения превращения,измеряют общее изменение объема образцапри полиморфном превращении и по измеренным параметрам определяют теплотупревращения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМо 394709, кл. 6 01 М 25/02, 1971,2. Физика металлов и металловедение.т. 28, Мо 4, 1969, с. 251.