ВОПРОСЫ ПО ТЕОРЕТИЧЕСКОМУ КУРСУ ( к экзамену)
Типы кристаллических решёток и их основные характеристики.
Основные свойства кристаллов: анизотропия и полиморфизм.
Типы связей: ионная, ковалентная, Ван-дер-Ваальса, металлическая. Их особенности и влияние на свойства кристаллов.
Дефекты кристаллического строения, геометрическая классификация.
Точечные дефекты. Механизмы их образования. Зависимость равновесной концентрации вакансий от температуры.
Диффузия. Механизмы диффузии. Первый и второй законы Фика. Глубина диффузионного слоя в зависимости от времени и температуры.
Дислокации. Влияние плотности дислокаций на прочностные свойства кристалла. Кривая Одинга. Расчет теоретической прочности.
Экспериментальные закономерности пластической деформации. Механические свойства и их характеристики.
Механизмы пластической деформации: скольжение, двойникование, механизм теоретической прочности, механизм диффузионной ползучести.
Деформационное упрочнение. Природа наклепа. Текстура деформации.
Деформация поликристалических тел. Зернограничное упрочнение. Закон Холла-Петча.
Разрушение хрупкое и вязкое. Температурный порог хладноломкости.
Влияние температуры на свойства деформированного материала. Рекристаллизация и ее типы.
Температура рекристаллизации; влияние чистоты металлов, степени пластической деформации и размера зерна на Т р. Горячая и холодная пластические деформации.
Термодинамические основы фазовых превращений. (Термодинамические потенциалы, фазовое равновесие, второй закон термодинамики.)
Понятия система, фаза, компонент.
Кристаллизация и ее этапы.
Критический зародыш и зависимость его размеров от степени переохлаждения.
Влияние примесей на процессы кристаллизации и рекомендации по их использованию.
Закономерности кристаллизации. Кривые Таммана.
Понятия сплав, механическая смесь, компонент.
Фазы в сплавах. Твердые растворы и их типы. Условия неограниченной растворимости.
Понятие химического соединения, особенности строения.
Методы построения диаграмм состояния. Правила фаз Гиббса.
Диаграмма состояния с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Правила коноды. Кристаллизация и структурообразование сплавов.
Д.с. с ограниченной растворимость компонентов в твердом состоянии. Кристаллизация и структурообразование сплавов. Эвтектическое превращение.
Д.с. с образованием химического соединения (с промежуточными фазами). Кристаллизация и структурообразование сплавов.
Д.с. железо-углерод. Фазы, линии, критические точки.
Д.с. железо-углерод. Кристаллизация и структурообразование сталей.
Зависимость свойств сталей от содержания углерода.
Д.с. железо-углерод метастабильная. Кристаллизация и структурообразование белых чугунов. Область применения.
Д.с. железо-углерод стабильная. Кристаллизация и структурообразование серых чугунов. Область применения.
Классификация серых чугунов. Способы получения. Влияние структуры на свойства серых чугунов.
Диаграмма изотермического превращения аустенита. Влияние скорости охлаждения на структуру и свойства сталей.
Перлитное превращение. Влияние скорости охлаждения на дисперсность феррито-цементитных смесей.
Мартенситное превращение. Основные особенности, кинетика превращения.
Рост аустенитного зерна при нагреве.
Термообработка. Классификация и основные технологические параметры.
Закалка. Назначение, виды закалки, структура сталей после закалки.
Различие свойств продуктов закалки и отпуска(пластинчатых и зернистых структур)
Превращения при отпуске.
Виды отпуска, их назначение, структура сталей после отпуска, различия в свойствах.
Отжиг 1 и 2 рода. Технологические параметры и назначение основных видов отжига.
44 Классификация и маркировка конструкционных материалов.
Ответы:
1.Хорактер. В природе существуют две разновидности твердых тел, различающиеся по своим свойствам: кристаллические и аморфные.
Кристаллические тела остаются твердыми, т.е. сохраняют приданную им форму до определенной температуры, при которой они переходят в жидкое состояние. При охлаждении процесс идет в обратном направлении. Переход из одного состояния в другие протекает при определенной температуре плавления.
Аморфные тела при нагреве размягчаются в большом температурном интервале, становятся вязкими, а затем переходят в жидкое состояние. При охлаждении процесс идет в обратном направлении.
Кристаллическое состояние твердого тела более стабильно, чем аморфное. В результате длительной выдержки при температуре, а в некоторых случаях при деформации, нестабильность аморфного состояния проявляется в частичной или полной кристаллизации. Пример: помутнение неорганических стекол при нагреве.
Виды. 1 – кубическая; 2 – тетрагональная; 3 – ромбическая; 4 – ромбоэдрическая; 5 – гексагональная; 6 – моноклинная; 7 – триклинная
2. Основные свойства кристаллов – анизотропность, однородность, способность к самоогоранению и наличие постоянной температуры плавления определяются их внутренним строением. Это свойство называется еще неравносвойственностью. Выражается она в том, что физические свойства кристаллов (твердость, прочность, теплопроводность, электропроводность, скорость распространения света) неодинаковы по разным направлениям. Частицы, образующие кристаллическую структуру по непараллельным направлениям, отстоят друг от друга на разных расстояниях, вследствие чего и свойства кристаллического вещества по таким направлениям должны быть различными. Характерным примером вещества с ярко выраженной анизотропностью является слюда. Кристаллические пластинки этого минерала легко расщепляются лишь по плоскостям, параллельным его пластинчастости. В поперечных же направлениях расщепить пластинки слюды значительно труднее.
Полиморфизм – способность твердых веществ и жидких кристаллов существовать в двух или нескольких формах с различной кристаллической структурой и свойствами при одном и том же химическом составе. Полиморфизм простых веществ обычно называют аллотропией, в то же время понятие полиморфизма не относится к некристаллическим аллотропным формам (например, газообразным О2 и О3). Типичный пример полиморфных форм – модификации углерода (алмаз, лонсдейлит, графит, карбины и фуллерены), которые резко различаются по свойствам. Наиболее стабильной формой существования углерода является графит, однако и другие его модификации при обычных условиях могут сохраняться сколь угодно долго. При высоких температурах они переходят в графит. В случае алмаза это происходит при нагревании выше 1000oС в отсутствие кислорода. Обратный переход осуществить гораздо труднее. Необходима не только высокая температура (1200–1600oС), но и гигантское давление – до 100 тысяч атмосфер. Превращение графита в алмаз проходит легче в присутствии расплавленных металлов (железа, кобальта, хрома и других).