Вопрос 36 Зависимость свойств чугуна от содержания в ней углерода и постоянных примесей.

В машиностроительных чугунах углерод содержится в виде графитов. Поскольку его содержание значительно (до нескольких процентов), а мех. свойства хуже чем свойства окружающей металлической фазы, то включение графита образуют как бы сетку пустот и трещин. Чем больше углерода в виде графитов в чугуне и чем менее компактные его включения тем ниже прочность чугуна в особенности при расплавляющих напряжениях.

Но графит выступает также и как положительный фактор- способствует повышению обрабатываемости резанием. Придаёт антифрикционные свойства и как бы гасит вибрацию и удары.

Кремний – в чугуне присутствует в количестве 0,3-0,5% и усиливает графитизацию чугуна.

Марганец-0,5-0,8% повышает мех. свойства и препятствует графитизации.

Фосфор- находится в растворенном состоянии повышает жидкотекучесть, повышает износостойкость, но повышает хрупкость.

Вопрос 37 Влияние легирования на свойства сталей и чугунов

Легирующие элементы – специально вводимые в сплав с целью изменения его строения и свойств. Они называются легирующими, а данный сплав легированным.

Наиболее существенное влияние легирование сталей воздействует на полиморфизм железа.

Температура полиморфных превращений зависит от всех растворимых в нем элементов.

Легирующие элементы в сталях:

– могут, находится в свободном состоянии;

– в форме химических соединений с железом или между собой в виде оксидов, сульфидов и др. неметаллов, примесей в карбидной фазе;

– в виде твердых растворов в железе.

Наиболее часто они растворяются в основных фазах сталей: феррите, аустените, цементите. Или образуют специальные карбиды.

Карбидообразующие элементы (молибден, ванадий, вольфрам, титан), увеличивают конструкционную прочность сталей.

По объему более 90% феррит основная составляющая сталей, легирующие элементы, растворяются в нем заменяя, атомы железа кристаллической решетки искажают ее, что приводит повышению твердости и прочности. Увеличение твердости наиболее способствует введение кремния, марганца, никеля. Снижают вязкость феррита и увеличивают порог хладноломкости.

Исключение составляет никель, оказывающий влияние на свойства сталей.

Влияние легирующих элементов на свойства чугунов проявляются в основном в их графитизации.

В их графитизации, которая определяет структуру, а, следовательно, свойства чугуна. Чугуны легируют для придания специальных свойств: жаростойкости, износостойкости и применяют следующие элементы: хром, никель, медь, алюминий, титан.

Вопрос 38 Упругая и пластическая деформации.

При пластической деформации металлов происходит изменение формы и размеров кристалла, изменение его пространственной кристаллографической ориентации, изменение внутреннего строения зерен.

Под действием нагрузки зерна вытягиваются в направлении деформации. Одновременно происходит ориентация кристаллографических плоскостей, относительно кристаллических направлений.. Формируется так называемая текстура (кристаллографическая текстура). Чем выше деформация, тем развитее становится текстура. В процессе пластической деформации увеличивается и количество дефектов кристаллического строения таких, как вакансии и дислокации. Плотность дислокации увеличивается с 10⁶=10⁸ см ^–2 до 10¹¹-10¹² см^-2. Для некоторых металлов в процессе пластической деформации формируется ячеистая структура. Дислокация останавливается в определенных местах образуются границы ячеек, внутри которых находятся области практически свободные от дислокации. При больших степенях деформации плотность дислокации на границах возрастает. Границы становятся четкими – это так называемые субзернами, т.о. при пластической деформации происходит образование текстуры, увеличивается количество дефектов кристаллографического строения. Происходит увеличение угла разъориетации между отдельными ячейками (для некоторых металлов).

Деформация может быть упругой, исчезающей после снятия нагрузки, и пластической, остающейся после снятия нагрузки. При упругом деформировании под действием внешней силы изменяется расстояние между атомами в крист. решётке. Снятие нагрузки устраняет причину, вызвавшую изменение межатомного расстояния, атомы становятся на прежние места и деформация исчезает. При пластическом деформировании одна часть кристалла перемещается по отношению к другой. Если нагрузку снять, то перемещённая часть кристалла не возвратится на старое место, деформация сохранится. Наклёп. Перекристаллизация. Дисперсионное твердение.

Наклёп – упрочнение металлов и сплавов в результате измельчения зерна при холодной пластической деформации. Перекристаллизация – упрочнение в результате измельчения зерна при полиморфном превращении. Дисперсионное твердение – упрочнение сплавов в результате выделения мелких частиц второй фазы из пересыщенного твёрдого раствора.

При холодной пластической деформации прочностные хар-ки (твёрдость, предел прочности и растяжений) увеличиваются в 2-3 раза, тогда как хар-ки пластичности (относит. удлинение, относит. сужение) снижаются 30-40 раз.

Пластическая деф-ция приводит к переводу металлов в неравновесное состояние, т.е. с повышенным запасом свободной энергии. Как и любая другая сис-ма металл стремиться к уменьшению свободной энергии. Это уменьшение протекает тем интенсивнее, чем выше тем-ра. В зав-ти от тем-ры отжига различают процессы возврата и процессы рекристаллизации.