Билет № 1. История развития материаловедения в России.
Материаловедение – наука, изучающая состав, строение и свойства основных конструкционных материалов.
Русские ученые Чернов, Обухов, Севрюгин успешно развивали науку о металлах. Основу науки заложил Ломоносов.
Конструкционные материалы делятся:
1)Черные (сталь, чугун)
2)Цветные (алюминий, медь, бром, латунь)
3)Неметаллические материалы (пластмасса, резина)
Чистые металлы обладают низкими механическими свойствами по сравнению со сплавами, поэтому их применение ограничено.
Наибольшее применение в технике получили черные металлы. На основе железа изготавливают более 90% всей металлопродукции.
Способы улучшения свойств материалов:
1)Термообработка
2)Химико-термическая обработка
3)Пластическая деформация (ковка)
Билет № 2. Методы исследования строения металлов.
Все свойства металлов зависят от внутреннего строения.
Все вещества в твердом состоянии могут иметь кристаллическое или аморфное строение.
Все металлы в твердом состоянии имеют кристаллическое строение.
Виды кристаллических решеток:
1)Объемно – цилиндро - кубическая решетка(ОЦК). Состоит из 9 атомов, которые расположены в узлах решетки и один атом в центре. Такую решетку имеют хром, ванадий, вольфрам и др.
2)Гранецентрированная кубическая решетка(ГЦК) состоит из 14 атомов, которые расположены в узлах решетки и на пересечении диагоналей каждой грани. Такую решетку имеют цветные металлы.
3)Гексагональная плотноупакованная (ГПУ) состоит из 17 атомов, представляет собой шестигранную призму. Такую решетку имеют магний, цинк, кадмий, бирилий.
Билет № 3. Основные свойства металлов.
1.Физические свойства:
|
2.Химические свойства:
|
3.Механические свойства:
|
4.Технологические свойства:
|
5.Эксплуатационные свойства:
|
Цвет Плотность Температура плавления Электропроводность Теплопроводность |
Окисляемость Растворимость Коррозионная стойкость
|
Твердость Прочность Пластичность Упругость Вязкость
|
Ковкость Текучесть Свариваемость Обрабатываемость резанием
|
Надежность Износостойкость Вибростойкость
|
Билет № 4. Кристаллизация металлов. Кривые охлаждения кристаллических и аморфных тел.
При переходе металла из жидкого состояния в твёрдое происходит процесс кристаллизации.
Кристаллизация проходит в два тапа:
Зарождение мягчайших частиц кристаллов- центров
Рост кристаллов из этих центров
Для изучения процесса кристаллизации строят кривые охлаждения:
1.аморфное вещество 2.кристаллическое вещество
Билет № 5. Реальное строение кристаллических решеток. Аллотропия.
Аллотропия металлов( полиморфизм)
Некоторые металлы в зависимости от температуры могут существовать в различных кристаллических формах. Это явление называется аллотропией.
Полиморфные модификации обозначаются греческими буквами α, β, γ. Аллотропия характерна для железа, олова, кобальта, титана.
Важное значение имеет аллотропия железа:
Билет № 6. Наклеп и рекристаллизация.
При пластической деформации изменяется внутреннее строение и механические свойства металлов, при этом прочность и твердость металла повышаются. Явление упрочнения металла при пластической деформации называется наклепом. Наклеп может быть устранен при нагреве металла до 300-400 С для железа.
При нагреве до более высокой температуры происходит образование новых равновесных зерен. Этот процесс называется рекристаллизацией. Наклеп при этом снимается полностью.
Если деформация металла происходит при температуре, которая выше температуры рекристаллизации, то такая деформация называется горячей.
Деформация, которая происходит ниже температуры рекристаллизации, называется холодной.
Билет № 7. Кристаллическое строение металлов. Дефекты.
Реальный металлический кристалл имеет следующие дефекты:
- точечные. К ним относятся вакансии, представляющие собой узлы кристаллической решетки в которых отсутствуют атомы или имеются внедренные атомы.
- линейные. Эти дефекты называются дислокациями: они представляют собой сдвиг части кристаллической решетки.
- поверхностные. Это скопление на поверхности точечных и линейных дефектов, при этом решетка одного кристалла переходит в решетку другого; нарушается симметрия расположения атомов.
Билет № 8. Понятия о сплавах.
Сплав это сложное вещество, получаемое сплавлением двух или более простых веществ, называемых компонентами.
В твердом виде сплавы способны образовывать:
-твердые растворы(замещения или внедрения)
-химические соединения
-механические смеси
Механическая смесь двух компонентов а и в образуется в том случае, если компоненты сплава не способны к взаимодействию или взаимному растворению. Каждый компонент кристаллизуется в свою кристаллическую решетку.
Свойства механической смеси зависят от количественного соотношения компонентов: чем больше в сплаве данного компонента, тем ближе его свойства к свойствам смеси.
Химическое соединение образуется когда компоненты сплава вступают в химическое взаимодействие.
Химическое соединение имеет вою кристаллическую решетку, которая отличается от кристаллических решеток компонентов, имеет более сложное строение и связь между атомами в ней сильнее.
Твердые растворы образуются в том случае, когда атомы одного компонента входят в кристаллическую решетку другого.
По расположению атомов кристаллической решетки различают:
-твердые растворы замещения. В этом случае атомы одного компонента занимают узлы атомов другого компонента.
-твердые растворы внедрения. В этом случае атомы одного компонента внедряются в кристаллическую решетку другого компонента.