Материаловедение

I аттестация:

1.Предмет и задачи материаловедения? Ученые и их вклад в материаловедение. Классификация металлов. Физические, механические и технологические свойства металлов и сплавов.

Материаловедение – наука о взаимосвязи м/у составом, строением, свойствами. Все металлы обладают свойствами: химические, физические, механические.

Механические:

-прочность

-пластичность

-ударная вязкость

Технологические св-ва:

- обработка металла резанием,

-литье,

-сварка

-обработка металл давлением.

Чугун – сплав железа и углерода, где углерода свыше 2,14% (Fe₃C)

Стали – сплав железа и углерода, где углерода менее 2,14%

Чугуны изготавливают методом плавления в доменной печи из железной руды (красный железняк: Fe=55-60%; бурый железняк: Fe=30-50%) + флюсы (известь), + топливо (кокс).

Примеси : вредные - серы, фосфор, газы; полезные – Si, Mn, кремний.

Цветные:

- благородные

- тугоплавкие,

- легкоплавкие (Al, Cu)

Основоположником металловедения является Д.Чернов.

Методы исследования металлов:

- макроанализ (лупа в 50 раз)

- микроанализ (микроскоп, увеличение в 1000-3000 раз)

- полировка

- травление

- ренгено-структурный метод или анализ

- магнитный

- испытание на механические свойства.

2.Строение металлов? Атомно- кристаллическое строение металлов. Типы кристаллических решеток. Анизотропия металлов. Кристаллизация металлов, строение кристаллов. Строение металлического слитка. Полиморфные превращения.

Все металлы и сплавы имеют кристаллическое строение, т.е. атомы расположенных в металле в правильном геометрическом порядке в виде кристаллических решеток. Всего 14 решеток.

Виды кристаллических решеток:

- ОЦК – кубическая решетка (W, V, Na и т.д.)

- ГЦК - границентрированная кубическая решетка (Cu, Nt, Ag, Co и т.д.)

- ГПУ – гексогонально-плотноупакованная (Mg, Zn, Be)

Каждая из решеток характеризуется параметрами:

- коордиальное число (К)

- плотность

- период

Кристаллизация – переход из жидкого или газообразного состояния в твердое.

Процесс кристаллизации происходит в времени и зависит от t⁰, поэтому кривые охлаждения строятся в координатах t⁰ времени.

Условия кристаллизации: и

Температура кристаллизации: , где ∆Т₀ – степень переохлаждения, Т₀ - равновесная температура; Т_кр - фактическая температура кристаллизации.

Если охлаждение происходит со скоростью V₁ (медленное охлаждение), то получаем металл крупнозернистый – механические свойства низкие.

Если охлаждение происходит со скоростью V₂ (быстрое охлаждение), то получаем металл мелкозернистый – механические свойства высокие.

Чтобы получить мелкое зерно можно воздействовать ультразвуком и модифицировать.

Процесс кристаллизации состоит из 2х стадий:

- зарождение зародышей или центров кристаллизации

- рост кристаллов из центра

Зоны слитка:

- зона мелких кристаллов (хорошая зона)

- зона дендридных (столбчатых) кристаллов

- зона равновесных кристаллов

При застывании металл уменьшается в объеме. Вверху в центре слитка образуется раковина, под ней пористая масса и не металлические включения.

Раковина – пористая часть + не металлические включения – это дефектная часть слитка. Она отрезается и составляет 15-20%.

Величина и форма кристаллов зависит от:

- степени переохлаждения

- направления отвода тепла

- наличие готовых центров кристаллов

Дефекты кристаллического строения:

I.Точечные:

- вакансии

- примесные атомы

- межузельные атомы

II.Линейные:

- винтовые

- кроевые

III.Поверхностные:

- границы зерен

- границы суб-зерен

IV.Объемные:

- поры

- трещины

- не металлические включения.

Полиморфизм (эллотропия) – способность некоторых металлов (Fe, титан, олово, цирконий) менять кристаллическую решетку в зависимости от t⁰.

Обозначения: β,ɤ,α