3. Методы исследований

Методы исследования металлов: структурные и физические

Металлы и сплавы обладают разнообразными свойствами. Используя один метод исследования металлов, невозможно получить информацию о всех свойствах. Используют несколько методов исследования.

Метод исследования	Предмет исследования	Средства исследования
Химический и спектральный анализы	Химический состав
Макроструктурный анализ	Дефекты поверхности	невооруженным глазом или при небольшом увеличении, с помощью лупы.
Микроструктурный анализ	Микроструктура	световые микроскопы. Увеличение – 50…2000
Физические методы Термический анализ	Фазовые превращения, критические точки
Дилатометрический метод	Критические точки, процессы распада твёрдых растворов
Магнитный анализ.	переход из паромагнитного состояния в ферромагнитное (или наоборот)

4Атомно-кристаллическое строение металлов

Все металлы, затвердевающие в нормальных условиях, представляют собой кристаллические вещества, то есть укладка атомов в них характеризуется определенным порядком – периодичностью, как по различным направлениям, так и по различным плоскостям. Этот порядок определяется понятием кристаллическая решетка(воображаемая пространственная решетка, в узлах которой располагаются частицы, образующие твердое тело).

Элементарная ячейка – минимальный объём, сохраняющий характерные признаки данной кристаллической решётки

5. Типы кристаллических решёток

Основные типы кристаллических решеток: а – объемно-центрированная кубическая; б– гранецентрированная кубическая; в – гексагональная плотноупакованная

6. Понятие об изотропии и анизотропии

Свойства тела зависят от природы атомов, из которых оно состоит, и от силы взаимодействия между этими атомами. Силы взаимодействия между атомами в значительной степени определяются расстояниями между ними. В аморфных телах с хаотическим расположением атомов в пространстве расстояния между атомами в различных направлениях равны, следовательно, свойства будут одинаковые, то есть аморфные тела изотропны. Изотропия – одинаковость свойств материала при измерении их в различных направлениях.

В кристаллических телах атомы правильно располагаются в пространстве, причем по разным направлениям расстояния между атомами неодинаковы, что предопределяет существенные различия в силах взаимодействия между ними и, в конечном результате, разные свойства. Зависимость свойств от направления называется анизотропией, т.е. Анизотропия – неодинаковость свойств (физических, механических) материала при измерении их в различных направлениях.

7. Аллотропия или полиморфные превращения.

Способность некоторых металлов существовать в различных кристаллических формах в зависимости от внешних условий (давление, температура) называется аллотропией или полиморфизмом.

Каждый вид решетки представляет собой аллотропическое видоизменение или модификацию.

Примером аллотропического видоизменения в зависимости от температуры является железо (Fe).

Fe: – ОЦК - ;

– ГЦК - ;

– ОЦК - ; (высокотемпературное )

Превращение одной модификации в другую протекает при постоянной температуре и сопровождается тепловым эффектом. Видоизменения элемента обозначается буквами греческого алфавита в виде индекса у основного обозначения металла.

Используя явление полиморфизма, можно упрочнять и разупрочнять сплавы при помощи термической обработки.

Кривая охлаждения железа

С изменением типа кристаллической решетки железа резко изменяется

растворимость в нем углерода. Так максимальная растворимость углерода в Fe_α

0,02% (при t=7230), а в Feγ2,14% (при t=11300). Это чрезвычайно важно для

понимания процессов происходящих при термической обработке стали.

Аллотропия наблюдается в ряде металлов (Sn, Ti, Ni, Mn, Cr и др.).