18. 18) Кристаллизация металлов, типы структур, дефекты кристаллов.

Металлы, простые вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами: высокой электропроводностью и теплопроводностью, пластичностью. Металлы в твёрдом состоянии имеют кристаллическое строение Металлы, простые вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами: высокой электропроводностью и теплопроводностью, пластичностью. Металлы в твёрдом состоянии имеют кристаллическое строение. Сплавы – это макроскопические однородные системы, состоящие из двух или более элементов (металлов, реже - металлов и неметаллов) с характерными металлическими свойствами.Металлы имеют пространственные решетки в виде простых геометрических фигур: кубическая объемно-центрированная(железо до 910℃ и выше 1390℃), кубическая гранецентрированная (железо 910-1390) и гексогональная(магний, цинк). Дефекты в кристаллах по геом. признакам разделяют на точечные,линейные, поверхностные, объемные.Точечные(чужеродные атомы(примеси), межузельные атомы) имеют размер порядка диаметра атома.Линейные(дислокации различных типов, епочки вакансий,межузельных атомов) обладают сечением порядка атомаи одним протяженным размером.Поверхностные(границы зерен, свободные поверхности кристаллов) имеют только толщину. Объемные:микротрещины, поры, различные включения.Пространственные решетки образуются в металле при его переходе из жидкого состояния в твердое(кристаллизация). Она состоит из двух стадий:образование центров кристаллизации и роста кристаллов вокруг этих центров. Температуру, при которой металл переходит из жидкого состояния в твердое – температура первичной кристаллизации. Металл обладает аллотропией, т.е. способностью при разной тем-ре иметь разную кристаллическую структуру.Алотропические превращения сопровождаются выделением или поглощениям теплоты. Железо имеет 4 аллотропич. формы: α-Fe; β-Fe; γ-Fe;δ-Fe/Практич.знач.имеют α-Fe; β-Fe. Так как δ-Fe и β-Fe отличаются от α-Fe только вел-ной межатомного расстояния, а для β-Fe хар-но отсутсвие магнит-ных св-в.Тем-ра, при к-рой происходит переход металла из одной аллотропической формы в др. – критическая. В целом металлы можно считать условно изотропными телами.

19. 19) Термическая и химико-термическая обработка металлов.

В целях получения более высоких или специально заданных свойств изделия из металлов и сплавов подвергают термической обработке. Такая обработка заключается в изменении структуры сплава путем его предварительного нагрева до заранее определенных температур, некоторой выдержке при этих температурах и последующего охлаждения по заданному режиму. Шире всего применяют отжиг, нормализацию, закалку и отпуск стали. Отжиг стали производят в тех случаях, когда необходимо уменьшить твердость, повысить пластичность и вязкость, улучшить обрабатываемость. Отжиг стали производят путем нагрева ее до температуры выше верхних критических точек на 20...50 СС выдержки   при   такой   температуре до полного прогрева слитка с последующим очень медленным охлаждением. Нормализация заключается в нагреве стали на ЗО...5О°С выше критических точек, непродолжительной выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе. Нормализацию стали применяют в тех случаях, когда необходимо получить мелкозернистую однородную структуру с более высоким твердостью и прочностью, но с несколько меньшей пластичностью, чем после отжига.  Закалка стали заключается в нагреве ее до температуры образования аустенита, выдержке при этой температуре и последующем быстром охлаждении. Закалке подвергают готовые изделия с целью повышения твердости, и прочности. Изделия, от которых требуются высокое сопротивление истиранию и повышенная вязкость, подвергают поверхностной закалке; При поверхностной закалке повышаются твердость и износостойкость только поверхностных слоев изделия. Отпуском называют термическую обработку, при которой закаленную сталь нагревают до температуры ниже критических точек, выдерживают при этой температуре, а затем охлаждают. Цель отпуска — уменьшение внутренних напряжений, снижение твердости и хрупкости, повышение пластичности. Химико-термическая обработка стали заключается в изменении химического состава стали на поверхности изделия и последующем проведении термообработки. Цель ее — упрочнение поверхностных слоев стали (повышение твердости, усталостной прочности, износостойкости), изменение физико-химических и других свойств (коррозионных, фракционных). От поверхностной закалки данный вид обработки отличается тем, что предварительно производят насыщение поверхности обрабатываемых изделий различными элементами (С, N, Al, Si, Cr и др.). Цементация — поверхностное насыщение малоуглеродистой стали (С<0,3 %) углеродом с последующими закалкой и отпуском с целью получения детали с твердой поверхностью и вязкой сердцевиной. Цементацию можно проводить в твердой, жидкой или газообразной среде. При закалке сердцевина цементированных изделий будет мягкой и вязкой, а поверхностный слой — твердым и прочным.  Азотирование — процесс поверхностного насыщения стали азотом путем выдержки стали, нагретой до 500...650°С, в атмосфере аммиака NH3. Азотирование стали значительно повышает ее поверхностную твердость увеличивает износоустойчивость и предел усталости стали, повышает сопротивление коррозии. Цианирование-одновременное насыщение поверхности стального изделия азотом и углеродом, производится для повышения твердости, износоустойчивости и усталостной прочности деталей. Диффузионная металлизация — процесс поверхностного насыщения стали алюминием, хромом, кремнием, бором и другими элементами. Его осуществляют путем нагрева и выдержки стальных изделий в контакте с одним или несколькими из элементов. Такая обработка изделия придает поверхностным слоям стали жаростойкость, износоустойчивость, сопротивление коррозии.