9. Фазы в сплавах. Правило фаз. Фазы в сплавах: твердые растворы, химические соединения.

Фазой называется физически или химически однородная часть степени (металла или сплава), имеющая одинаковый состав, одно и то же агрегатное состояние и отделенная от остальных частей системы поверхностью раздела.

В сплавах в зависимости от физико-химического взаимодействия компонентов могут образоваться следующие фазы: жидкие растворы, твердые растворы, химические соединения.

Твердые растворы-это фазы, в которых один из компонентов сплава сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы другого или других компонентов располагаются в решетке первого компонента (растворителя), изменяя ее размеры (периоды). Твердый раствор, состоящий из двух или нескольких компонентов имеет один тип решетки и представляет собой одну фазу. При образовании твердого замещения период решетки может увеличиться или уменьшиться в зависимости от соотношения атомных радиусов растворителя и растворенного компонента. В случае твердого раствора внедрения период решетки растворителя всегда возрастает. Атомы растворенного компонента нередко скапливаются у дислокации. Химические соединения и родственные им по природе фазы в металлических сплавах многообразны.

- кристаллич решетка отличается от решеток компонентов, образующих соединение.

- в соединении всегда сохраняется кратное массовое соотношение элементов.

- свойства соединения резко отличаются от свойств образующих его компонентов

- температура плавления (диссоциации) постоянная.

Также есть химическое соединение находящиеся в металлических сплавах. Фазы внедрения-это фазы переменного состава, они обладают высоко электропроводностью, уменьшающуюся с повышением температуры и металлическим блеском и карбиды относящиеся к фазам внедрения, плавятся при высокой температуре.

10,11. Физическая природа деформации металлов. Упругая деформация металлов.

При упругом деформировании изменяется расстояние между атомами металла в кристаллической решетке. Снятие нагрузки устраняет причину вызвавшую уменьшение межатомного расстояния, атомы становятся на прежние места и деформация исчезает. Пластической или остаточной называется деформация после прекращения действий вызвавших ее напряжение. При пластическом деформировании одна часть кристалла перемещается по отношению к другой под действием касательных напряжений. При снятии нагрузок сдвиг остается, т.е. происходит пластическая деформация.

12. Разрушение металлов. Испытание на растяжение. Диаграмма растяжения.

Разрушения бывают вязкие и хрупкие и характеризуются определенным видом излома: чашечным, острым с мелким зерном, промежуточным.

Разрушение развивается следующим образом: к детали или образцу прилагается сила вызывающая напряжение. Вначале образец упруго деформируется, количество дислокаций возрастает, они начинают двигаться, скапливаясь в определенных местах. Металл начинает течь без приложения нагрузки, зерно изменяет форму, сечение, длину, металл самоупрочняется. Образец с помощью приспособлений устанавливается в захваты испытательной машины и нагружается растягивающей силой до разрушения. Испытательная машина позволяет автоматически записывать на бумаге график зависимости абсолютного удлинения образца от прикладываемой силы. Этот график называется диаграммой растяжения.

13. Испытания на твердость. Понятие твердости как способность металла сопротивляться деформации на поверхности образца или изделия.

Механическими испытаниями являются технологические пробы, дающие не объективные, а только сравнительные характеристики свойств материала при строго регламентированных условиях. Сюда относятся испытания на твердость, на ударную вязкость и некоторые другие. Так же можно определить твердость в зависимости от времени характера приложения нагрузки и измерения сопротивления вдавливанию. Подразделяют на статические, динамические и кинетические. Способы вдавливания являются наиболее распространенными.

14. Вязкость. Способы оценки вязкости. Пороги хладноломкости.

Вязкость-материал в твердом состоянии (способность материала поглощать механическую энергию) (работу) при деформировании образцов. Вязкость является функцией прочности и пластичности материала. Величина вязкости выражается в единицах работы, отнесенных к единицам объема (кг/см³) или, условно к единице площади рабочего сечения данного образца. Статическая вязкость (при медленном нагружении до разрушения) определяется площадью, ограниченной кривой на диаграмме напряжений деформации. Циклическая вязкость (при многократном повторении однозначных или знакопеременных нагрузок). Ударная вязкость характеризуется величиной работы затраченной на разрушение образца данных размеров и формы, отнесенная к единице площади сечения образца. Порог хладноломкости определяют при испытании ударным изгибом надрезанных образцов для температур. Затем строят кривую зависимости ударной вязкости от температуры испытания.

15. Испытания на выносливость. Усталость, предел выносливости, живучесть испытания материалов и их соединений на способность сопротивления действию переменных по времени, величине и направлении циклических нагрузок при изгибе, растяжении и кручении. Испытание на усталость проводят для определения предела выносливости под которым понимают наибольшее значение максимального напряжения цикла, при действии которого не происходит усталостного разрушения образца после произвольно большого или заданного числа циклов нагружения образца. Предел выносливости определяют на вращающемся образце (гладком или с надрезом) с приумножением изгибающей нагрузки по симметричному циклу. Живучесть-это надежность материала, являемая живучесть при циклическом нагружении. Под живучестью подразумевают долговечность детали от момента зарождения первой микроскопической трещины усталости размером 0,5-1,0 мм до окончательного разрушения.

16. Конструкционная прочность материалов. Надежность и долговечность.

Конструкционная прочность-комплекс прочностных свойств, которые находятся в наибольшей корреляции со служебными свойствами данного изделия, обеспечивают длительную и надежную работу материала в условиях эксплуатации. На конструкционную прочность влияют следующие факторы:

-конструкционные особенности детали (форма и размеры)

-механизмы различных видов разрушения детали

-состояние материала в поверхностном слое детали

-процессы, происходящие в поверхностном слое детали, приводящие к отказам в работе

Надежность-свойство изделий выполнять заданные функции сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течении требуемого времени или сопротивления материала хрупкому разрушению. Развитие хрупкого разрушения происходит при низких температурах, при наличии трещин, при повышенных остаточных напряжениях, а также при развитии усталостных процессов и коррозии. Критериями, определяющими надежность, являются температурные пороги хладноломкости, сопротивление распространению трещин, ударная вязкость, характеристики пластичности, живучесть. Долговечность-способность детали сохранять работоспособность до определенного состояния. Долговечность можно определить таким критерием как усталостная прочность, износостойкость, сопротивление коррозии, контактная прочность.