4. Қоспаларды қыздырғанда және суытқанда негізгі төрт ауысуларды сипатта?
Кез келген термиялық өңдеудің түрі жүйенің бос энергиясының ең кіші мәніне ұмытылулары негіз болып, төрт негізгі айналуларды қиыстыруынан түзіледі.
1. Перлиттің аустенитке айналуы (П→А), дағдарыс температурасынан жоғарырақ қыздырған қыздырған кезде түзіледі. Ең аз бос энергияға аустенит ие болады:
Feα (C) + Fe3C→ Feγ (C).
Айналудың басталуы феррит-цементит беттерінің бөлімінде аустениттік түйірлерінің орталықтарының тууынан, кристалдық торға қайта құрылады. Айналу уақыты температураға тәуелді болады.
2. Аустениттің перлитке айналуы (А→П), салқындату төмен болған кезде түзіледі, ең аз бос энергияға перлит ие болады:
Feγ (C) +Feα (C) → Fe3 (C).
Айналу көміртегінің диффузиясымен байланысты полиморфты айналумен Feγ → Feα , аустениттен көміртегінің цементит түрінде бөлінуімен, құрылушы цементиттің ұлғаюымен жалғасады.
3. Аустениттің мартенситке айналуы (А→М), жылдам салқындату кезінде температуралар тұрақсыз тепе-теңдіктен төмен болғанда түзіледі:
Feγ (C) → Feα (C).
Салқындату жоғары жылдамдықтары кезінде, диффузиялық үдерістер басым болғанда осы айналу орынды болады. Feγ –дан Feα –ға айналу полиморфтықпен алып жүреді.
4. Мартенситтің перлитке айналуы (М→П), - кез келген температураларда түзіледі, себебі мартенситтің бос энергиясы перлиттің бос энергиясынан көбірек болады:
Feα (C) → Feα (C) + Fe3C
Шыңдалған болаттарды қыздыру кезінде болады. Айналу көміртегінің диффузиясымен байланымты.
|
|
5.Металдарды зерттеуді негізгі әдістерінің принциптік ерекшеліктерін ата.
Металдарды зерттеу әдістері: құрылымдық және физикалық. Металдар мен балқымалар әртүрлі қасиетке ие. Металды зерттеудің бір тәсілін қолдана отырып, барлық қасиеттері жайлы мәлімет алу мүмкін емес. Талдаудың бірнеше түрін қолданамыз.
Химиялық құрамының анықталуыТалдаудың сапалық әдісі қолданылады. 1.Егер жоғары дәлдікті керек етпесе, спектрлік талдауды қолданамыз. Спектрлік талдау мыс электроды мен зерттелетін металл арасында жасанды жолмен алынатын электр доғасы мен ұшқындар спектрлерінің ыдырауына және зерттелуіне негізделген. Доға жанғанда, жарық сәулесі призма арқылы спектрлік талдануы үшін окулярға түседі.Спектрлік сызықтың түсі мен концентрациясы, химиялық элементтің құрамын анықтауға мүмкіндік береді. Қозғалмайтын және жылжымалы стилоскоптар қолданылады.
2.Құрамы жайында дәлірек мәліметті рентгенспектірлік талдау береді. Микроталдағыштарда жүргізіледі. Қорытпаның фазалық құрамын, атомдардың диффузиялық жылжығыштығы сипаттамасын анықтайды .
Құрылымының зерттелуі Макро,микро және жұқа құрылымды деп үшке бөлінеді.
1.Макроқұрылымдық талдау - металдың және қорытпаның құрылымын жай көзбен немесе лупаның көмегімен сәл ғана ұлғайтып зерттеу. Зерттелетін бет алдын ала дайындалғанан кейін (арнайы реактивтермен залалсыздандырылып және ыспаланады) жүзеге асырылады. Құйылған, созылған, штампталған дайындамалары өндірісінің әртүрлі сатыларында туындайтын ақауларды, сонымен қатар бөлшектердің бұзылу себептерін анықтауға мүмкіндік береді.Бұзылыстардың түрлерін: (тұтқыр,мортсынғыш);құйылған металл түйіршіктері мен дендридтерінің өлшемі, пішіні және орналасуы;металл тұтастығын бұзушы (орнықты кеуектілік, газ көпіршіктері, қабыршақтар,жарықшалар); кристалдану үрдісі немесе термиялық және химиялы-термиялық өңдеу салдарынан туындайтын, металдың химиялық біртекті еместігін; деформацияланған металдардағы талшықтарды – анықтайды.
2.Микроқұрылымдық талдау – бетті жарықтық микроскоптардың көмегімен зерттейді. 50 – 2000 рет ұлғайту. Өлшемі 0,2 мкм-ге дейін элементтердің құрылымын анықтауға мүмкіндік береді. Жарыққа шағылыстырып қарайтын болғандықтан, жылтыр, тегістелген бетті микрошлиф – үлгі қолданылады. Микрожарықшалар мен металл емес кірмелерді көруге болады.Микро құрылымды анықтау үшін бетті, қорытпаның құрамына байланысты, реактивтермен өңделеді. Әртүрлі фазалар біркелкі емес өңделеді және боялады. Құрылымдық құраушыларды және бөлек фазаларды, түйіршіктердің пішінін, өлшемін және бағыттарын анықтауға болады.
Жарықтық микроскоптар мен қатар жоғары ұлғайғыштық мүмкіншілікке ие электронды микроскоптар кеңінен қолданылады. Бейне тез ұшатын электрон ағыны көмегімен кескінделеді. Толқын ұзындығы (0,04...0,12)*10-8 см – электронды сәулелер объект бөлшектерін сәйкесінше атом аралық арақашықтықтарына қарай ажыратуға мүмкіндік береді. Микроскоптар. Электрон ағыны зерттелуші объект арқылы өтеді.Бейне электрондардың
объект бетінде біртекті емес таралуының нәтижесі болып табылады. Зерттеу әдістерін жанама және тура деп екіге бөледі. Жанама әдіс барысында объекттің өзі емес, оның кварц немесе көмір құймасына қалдырған, микрошлиф бедерлерін қескіндейтін ізі, бұрмаланған бейнені екінші реттік сәулеленуін ескерту үшін, зерттейді.Тура әдіс кезінде қалыңдығы
300мкм болатын жұқа металл фольгаларды саңылау арқылы зерттейді. Фольга тек зерттелетін металдан жасалады. Растрлы микроскоптар. Бейне, бірінші реттік электрон ағындары үздіксіз араласып түсетін беткі қабатта, екінші реттік электрондар ағыны эмиссиялануы, арқылы алынады. Металл беті ғана зерттеледі. Қатты денелердің (жұқа құрылым) атомдық – кристалдық құрылымды атты ертінділер түрлері, микрокернеу, ақаулар концентрациясы, нүктелік ақаулар тығыздығы арасында байланыс орнатады.
Физикалық зерттеу әдістері
1.Термиялық талдау – жылулық эффект құбылысына негізделген. Фазалық алмасулардың жылулық эффектпен ілесе жүруі нәтижесінде фазалық алмасу температурсында, қорытпалардың салқындау қисығынан иілу нүктелерін немесе температуралар тұрақтауын көруге болады. 2.Дилатометрлік әдіс. Қыздыру барысында металдар мен қорытпалардың көлемі және сызықтық өлшемдері өзгереді – жылулық ұлғаю. Егер көлемнің өзгеруі атомдардың тербеліс энергиясының өзгеруімен туындаса, салқындау кезінде керісінше көлемі қалпына келеді. Фазалық ауысулар кезіндегі көлем өзгерісі – қайтымсыз. Бұл әдіс: қорытпаның критикалық нүктелерін, фазалардың температуралық интервалын, қатты ерітінділердің ыдырау үрдісін анықтауға мүмкіндік береді. 3.Магниттік талдау. Парамагниттік күйден ферромагниттік күйге (немесе керісінше) байланысты үрдістерде зерттеуде, сонымен қатар осы үрдістердің сапалық бағасын беруде қолданылады. Металдардың жалпы сипаттамалары және олрды зерттеудің құрылымдық тәсілдері. Барлық металдар мен металл қорытпалары кристалды денелер. Олардың атомдары аморфты денелердің атомдарымен салыстырғанда белгілі бір тәртіппен орналасады. Металдар әртүрлі бағытта орналасқан көптеген ұсақ кристалдардан тұратын поликристалды дене болып табылады. Кристалдану процесінде ұсақ кристалдар өзінің дұрыс формасын жоғалтатындықтан оларды кристалиттер немесе дәндер деп атайды. Екі немесе бірнеше компаненттерден тұратын, құрамы күрделі қосылыстарды ұорытпа деп атайды. Негізгі металл элементтерінен құралып,металл қасиеттерін иеленетін қорытпа металл қорытпасы деп аталады.
Жалпы металды зерттеуге үлкен үлес Д.И.Менделеевтің периодты заңының ашылуы болды. Соңғы онжылдықта металтану қарқынды дамуда. Бұл космосты зерттеу, электроника, атом энергетиканың дамуына жаңа материалдардың қажеттілігінен туды. Ол үшін өнеркәсіптік материалдар санына периодтық жүйе элементтерінің барлық элементтерінің қосылуы керек болды. Жақын оңжылдықта теориялық металтану дамуының негізгі бағыттары техникалық таза металдар қасиетінен ерекшеленетін таза және өте таза металдар өндіру әдістерін жасау болып табылады. Қысылтаяң жағдайларда (өте төмен және өте жоғары температура мен қысым) металдарды зерттеуге үлкен көңіл бөлінеді. Осы уақытқа дейін машина құрылысының негізгі материалды базасы болат пен шойын өндіретін қара металлургия болып табылады. Бұл материалдар көп жақсы қасиеттерге ие және ең алдымен машина бөлшектерінің жоғары конструкциялы беріктігін қамтамасыз етеді. Бірақ бұл классикалық материалдар үлкен тығыздық,төмен коррозиялы тұрақтылық сияқты кемшіліктерге ие. Болат пен шойыннан жасалған өнімдердің жылдық өндірісінің 20% коррозиядан шығыны болып табылады. Сондықтан, ғылыми зерттеулер мәліметтері бойынша 20-40 жылдан соң барлық дамыған елдер титан,алюминий, магний базасындағы металл қорытпаларды жапай қолдануға көшеді. Бұл жеңіл және берік қорытпалар машиналар мен станоктарды 2-3 есе жеңілдетеді,жөндеуге шығынды 10 есе азайтады. Машина құрылысында көптеген әр түрлі материалдар қолдағанымен, негізгі конструкциялы материал металдар болып табылады. Металдар адам өмірінде үлкен орын алады. Дәуірдің аталуы (алтын, күміс, қола, темір ғасырлары) да бұған дәлел бола алады.
Металдар-бұл конструкциондық материалдардың бір тобы. Оның мынадай ерекшеліктері
бар:
●«металдық жылтыр»(жақсы шағылдырғыш қасиеті)
● пластикалығы
● жоғары жылу өткізгіштігі
● жоғары электр өткізгіштігі
Бұл қасиеттер металдардың құрылысының ерекшеліктерімен түсіндіріледі.Металдық күй теориясына сәйкес, металл бұл оң зарядталған ядролардан тұратын зат, айналасында орбита бойымен қозғалатын электроны бар.Бұл электрондар металдың барлық көлемі бойымен қозғала алады. Пластикалық, жылу өткізгіштік, электр өткізгіштік электрондық газдардың болуымен қамтамасыз етіледі. Қалыпты жағдайда қататын металдар кристалдық заттар болып табылады.Олардағы атомдар белгілі бір ретпен периодтық орналасады.