Холодная и горячая пластическая деформации (границы температуры рекристаллизации).
При нагреве металла подвижность атомов увеличивается, и начиная с определенной температуры возникает самопроизвольное зарождение новых, недеформированных зерен и их рост. Этот процесс называется рекристаллизация обработки или первичная рекристаллизация. Температуру, при которой начинается этот процесс, называют температурой начала рекристаллизации Тнр. С повышением температуры выше температуры начала рекристаллизации образование и рост новых зерен продолжается вплоть до температуры конца рекристаллизации Ткр. Температура начала рекристаллизации зависит от множества факторов. В первую очередь она связана с природой металла, для чистых металлов ее можно приближенно оценить по температуре его плавления:
Тнр = 0,3 ТплК,
где Тнр – температура начала рекристаллизации;
Тпл – температура плавления металла.
Коэффициент 0,3 приближенный и зависит от чистоты металла. Для особо чистых металлов он уменьшается до 0,25 – 0,15, для сплавов увеличивается до 0,6.
Температура рекристаллизации зависит также от степени пластической деформации и уменьшается с увеличением степени пластической деформации.
Образование новых недеформированных зерен и снижение внутренней энергии металла за счет уменьшения концентрации дефектов, приводит к изменению механических свойств.
В процессе рекристаллизации обработки размер зерна обычно уменьшается по сравнению с исходным, так как происходит зарождение новых мелких зерен, которые не успевают вырасти к моменту окончания процесса.
С повышением температуры выше температуры конца рекристаллизации зерно продолжает расти. Особенно интенсивно это происходит в чистых металлах. На размер зерна оказывает влияние также степень предварительной холодной пластической деформации. Чем выше степень деформации, тем меньше размер рекристаллического зерна.
Температура рекристаллизации обработки является физической границей между холодной и горячей деформацией.
Пластическая деформация ниже этой температуры является холодной. При этом возникает упрочнение металла – наклеп. Пластическая деформация при температуре кристаллизации называется горячей. При горячей пластической деформации наклеп непрерывно снимается процессом рекристаллизации. После горячей пластической деформации упрочнения металла не наблюдается.
Микроструктура металлических материалов до и после пластической деформации. Связь микроструктуры со степенью пластической деформации.
Пластическая деформация является результатом необратимых смещений атомов. В кристаллах эти смещения атомов в большинстве случаев происходят путем движения дислокаций, что является основным атомным механизмом пластической деформации. Движение дислокаций может вызывать макропластическую деформацию образца путем либо скольжения, либо двойникования. Конечным итогом такого движения является сдвиг одних отдельных частей кристалла относительно других или сдвиг и поворот атомных рядов в отдельных участках образца под некоторым углом к направлению сдвига. Иногда эти два способа формоизменения рассматривают как механизм пластической деформации, хотя на самом деле при скольжении, и при двойниковании механизмом деформации остается перемещение дислокаций. И все же микро- и макрокартины пластической деформации скольжением и двойникованием существенно различаются и их анализируют отдельно.
Классическая схема деформации скольжением при растяжении напоминает сдвиг карт в колоде. «Карты» здесь – это отдельные участки образца (группы атомных плоскостей). В элементарном виде механизм сдвига одной части кристалла относительно другой можно представить как результат пробега через него дислокации, например, краевой, длиной, равной ширине кристалла. Чем больше количество движущихся дислокаций и длиннее суммарный путь их перемещений, тем больше величина макропластической деформации.
Двойникование. Пластическая деформация некоторых металлов, имеющих плотноупакованные решетки, помимо скольжения, может осуществляться двойникованием, которое сводится к переориентировке части кристалла в положение, симметричное по отношению к первой части относительно плоскости, называемой плоскостью двойникования. Двойникование подобно скольжению сопровождается происхождением дислокаций сквозь кристалл.
Изменение структуры металла при пластической деформации.
Пластическая деформация поликристаллического металла протекает аналогично деформации монокристалла, путем сдвига (скольжения) или двойниковая. Формоизменение металла при обработке давлением происходит в результате пластической деформации каждого зерна. При этом следует иметь в виду, что зерна ориентированы не одинаково, и поэтому пластическая деформация не может протекать одновременно и одинаково во всем объеме поликристалла.
Первоначально под микроскопом на предварительно полированных и деформированных образцах можно наблюдать следы скольжения в виде прямых линий, эти линии одинаково ориентированы в пределах отдельных зерен.
При большой деформации в результате процессов скольжения зерна (кристаллиты) меняют свою форму. До деформации зерно имело округлую форму, после деформации в результате смещений по плоскостям скольжения зерна вытягиваются в направлении действующих сил Р, образуя волокнистую или слоистую структуру. Одновременно с изменением формы зерна внутри него происходит дробление блоков и увеличение угла разориентировки между ними.
Изменение формы зерна в результате скольжения (пунктиром показана граница деформированного зерна, кажущаяся ровной благодаря ничтожно малым размерам пачек скольжения): а – до деформации; б – после деформации.
Оборудование для производства и контроля качества материалов.
Металл: основные станки (в том числе токарные, шлифовальные, сверлильные и др.) Основные испытательные машины и приборы.
Термические печи для изготовления и обработки металлов при разных температурах.
Камень.
Виды минералов и камней, используемых в художественных изделиях, их классификация по химическому составу.
Минералы - основные составляющие горных пород, которые имеют определенный химический состав, атомную структуру и физико-химические свойства. Могут быть как естественного так и искусственного происхождения.
Классификация минералов по хим. составу:
1.Самородные элементы:золото,платина, медь, серебро. алмаз..
2.Серпистые минералы или сульфиды, метапические руды(соединение с серой) и пирит(золотистые)
кубическая кристаллическая решетка-идеальный куб.
3.Галоидные соединения(с галогенами):соль(NaCl)
4.Оксиды и гидроксиды:рубин, сапфир(Al2О3), розовый кварц, агат, аметист,авантюрин, горный хрусталь, гематит, яшма, опал.
5.Силикаты~75%(16 км глубины) берилы, граниты, содалиты, нефриты, радониты, амозолиты, садалиты, лазурит, цирион, турмалин, ставролит
6.Бораты: родицит, колеманит
7.Карбонаты:малахит, азурит
8.Фосфаты, арсенаты, ванадаты: адамин, апатит, лазурит, монацит.
9.Сульфаты, хроматы, вольфраматы, молибдаты: барит, гипс, линарит, вульфенит.
10.Органические соединения: амброит, янтарь, меллит, вевеллит.
Классификация с гемологической точки зрения?
1.Драгоценные камни (алмаз, рубин, сапфир, изумруд, александрит)
2.Полупрозрачный камни(остальные прозрачный камни-топаз, турмалин, аметист)
3.Поделочные камни: нерпозрачные
п1. и п2.-самоцветы
п3.-цветные камни
Ювелирно-промышленная классификация по Клевенко:
1.Ювелирные (драгоценные)
2.Ювелирно-поделочные
3.Поделочные
подгруппы:
-твердость
-прозрачность
-размерность
4.Камни органического происхождения