14.Макроанализ структуры металлов и сплавов

Макроанализом(макроскопическим анализом) называется изучение структуры металла или сплава невооруженным глазом или с помощью лупы при небольшом увеличении (до 30 раз).

Структура металла при этом может изучаться либо непосредственно на поверхности либо в изломе (рис. 13) детали или специально приготовленного для этой цели образца.

Образцы для макроанализа изготовляются путем вырезки из детали или отливки.

Макроанализ позволяет выявить различные пороки в литых деталях и отливках

Изучение изломов стали и чугуна позволяет судить о наличии внутренних пороков металла:

 усадочных раковин,

 газовых пузырей и пор в литых деталях,

 трещин и волосовин, образовавшихся в результате прокатки металла с внутренними пороками.

Кроме того, анализ излома стали позволяет судить о размере зерна, о степени однородности структуры по сечению о наличии перегрева или пережога металла.

15Анализ излома стали( сам анализ в 14)

Объектами макроскопического анализа являются:

- поверхность неразрушенного изделия;

- изломы;

- макрошлифи.

Поверхности неразрушенного изделия исследуют относительно редко, как правило, для выявления и характеристики образованных в процессе эксплуатации или изготовления трещин. Выявление трещин является предметом специальной науки дефектоскопии. При исследовании поверхности сварных соединений, по внешнему виду можно определить способ сварки, поверхностные дефекты, качество формирования сварного шва. Изломы могут быть различными по форме, виду и различаться в зависимости от состава металла, его строения, отдельных дефектов, условий обработки и состояния при котором произошло разрушение. Метод состоит в исследовании поверхностей, которые образовались при разрушении металлических образцов. С помощью этого метода определяют: форму и размер зерна, вид излома характер разрушения. Изучение излома позволяет оценить качество металла, а область материаловедения, которая этим занимается, называют фрактографией. Мелкозернистый излом свидетельствует о более высоких механических свойствах, чем крупнозернистый. По излому можно определить характер разрушения: вязкое, хрупкое или вызванное усталостью металла

16. Ликвация примесей в стали - химическую неоднородность в слитке обычно определяют терминами-синонимами — «ликвация» (лат. liguatio — плавление) и «сегрегация» (лат. segregare — отделять). Впервые на химическую неоднородность стальных слитков обратили внимание А. С. Лавров и Н. В. Калакуцкий в 60-х годах прошлого столетия. Ликвация примесей при кристаллизации стали. Теория ликвации примесей основывается на диаграммах состояния и исходит из факта разной растворимости примесей в жидкой и твердой стали. Если при этом допустить, что выравнивание состава твердой фазы протекает со значительно меньшей скоростью, чем сам процесс кристаллизации, то интервал между линиями солидуса и ликвидуса на диаграммах состояния может характеризовать степень развития ликвации в сплаве.

17.Испытание на ударный изгиб

испытания на изгиб надрезанных образцов на маятниковых копрах при начальнойскорости удара 3 — 6 м/с (ГОСТ 9454); применяются прямоугольные образцы преимущественно длиной 55мм, высотой 10 мм и шириной 2 — 10 мм с концентраторами: U-образным с радиусом надреза rн = 1 мм(типа Менаже); V-образным надрезом с rн = 0,25 мм и углом раскрытия 45° (типа Шарпи); Т-образным — сусталостной трещиной. При испытании на ударный изгиб определяются следующие характеристикиматериала: полная работа (А) на деформирование и KCU (образцов с U-образным надрезом) и KCV(образцов с V-образным надрезом) и КСТ (образцов с усталостной трещиной); измеряется в Дж/см2.Испытания на ударный изгиб металлов и сплавов проводят при нормальной (20±10 °С), повышенной (до1000 °С) или пониженной (до-196 °С) температураx. Для нагрева и охлаждения соответственно служатнагревательные печи или криокамеры, для охлаждения в которых используют смесь жидкого азота илитвердой углекислоты с незамерзающей при температуре испытания нетоксичной жидкостью (например,этиловым спиртом);

18.распределение металлов

19.процесс кристаллизации металлического расплава

Кристаллизация - процесс образования кристаллов при переходе из жидкого или газообразного состояния в твердое (первичная кристаллизация), а также при превращении одной фазы в другую в процессе остывания затвердевшего металла (вторичная кристаллизация).

Переход металла из жидкого расплавленного состояния в твердое отражается в изменении его температуры во время данного процесса. Обычно характер зависимости температура-время для процесса кристаллизации металлов носит ступенчатый характер. В процессе затвердевания выделяется тепло. Это тепло называют скрытой теплотой затвердевания, оно равно теплоте плавления, изучаемой в курсе физики, и соответствует количеству калорий тепла, высвобождаемого 1 г вещества в процессе его перехода из жидкого в твердое состояние. Поэтому расплав надо охладить ниже температуры плавления металла. Это дополнительное охлаждение расплава называется переохлаждением, а разница температур между наблюдаемой в данных условиях и истинной температурой плавления называется степенью переохлаждения. Во время переохлаждения начинается процесс кристаллизации. Как только начался процесс кристаллизации, скрытая теплота плавления приводит к повышению температуры, которая затем сохраняет свое постоянное значение до полного завершения процесса кристаллизации. В процессе переохлаждения атомы начинают выстраиваться в определенный пространственный порядок, соответствующий кристаллической решетке данного металла

20.Макроанализ стали(смотреть 14)

21.Химическая неоднородность-ликвация(смотреть 16)

22.Ударный изгиб(смотреть 17)

23.Твердость Металлов

Твердость — свойство материала оказывать сопротивление упругой и пластической деформации или разрушению при внедре¬нии в поверхностный слой материала другого, более твердого и не получающего остаточной деформации тела - индентора.

Способы определения твердости в зависимости от временного характера приложения нагрузки и измерения сопротивления вдав- ливанию индентора подразделяют на статические, динамические и кинетические.Наиболее распространенными являются статические методы, при которых нагрузку к индентору прикладывают плавно и постепенно, а время выдержки под нагрузкой регламентируется стандартами на соответствующие методы.

При динамических методах определения твердости индентор подействует на образец с определенной кинетической энергией, мтрачиваемой на упругую отдачу и/или формирование отпечатка, динамическую твердость часто называют также твердостью материала при ударе. Твердость при ударе характеризует сопротивление внедрению не только на поверхности образца, но и в некото¬ром объеме материала.

Кинетические методы определения твердости основываются на непрерывной регистрации процесса вдавливания индентора с за¬писью диаграммы «нагрузка на индентор — глубина внедрения индентора. Особенность такого подхода заключается в регистрации всей кинетики процесса упругопластического деформирования материала при вдавливании индентора, а не только конечного результата испытаний, как при других методах.

По принципу приложения нагрузки способы определения твердости можно подразделить на способывдавливания, отскока, царапания и резания.

Способы вдавливания являются наиболее распространенными. Твердость в этом случае определяется как сопротивление, которое оказывает испытуемое тело внедрению более твердого индентора и отражает преимущественно сопротивление поверхностных слоев материала пластической деформации. Способыотскока основаны на измерении твердости по высоте отскока бойка, падающего на испытуемую поверхность. Твердость при этом отражает преиму-щественно сопротивление упругой деформации. Измерение твердости способом отскока широко применяют для контроля качест¬ва прокатных валков, больших изделий и конструкций с использо-ванием переносных приборов.

Способами царапания и резания твердость определяется соответственно как сопротивление материала царапанию или резанию. Способ царапания разработал Моос в начале XIX в.; им были предложена шкала твердости минералов по способности одного наносить царапины на поверхности другого. Эта десятибалльная шкала (от талька № 1 до алмаза № 10) используется в минералогии, а также для оценки твердости технической керамики и моно» кристаллов.