Тема 1.2 Формирование структуры литых материалов.

Кристаллизация металлов и сплавов. Форма кристаллов и строение слитков. Получение монокристаллов. Аморфное состояние материалов.

При изучении процессов формирования структуры литых материалов необходимо разобраться в сущности процессов кристаллизации металлов и сплавов. Нуж­но иметь в виду, что образование дендритной структуры при кристаллизации является следствием неравномерности роста кристалла в разных направлениях. Зарисуйте и разберите строение металлического слитка.

Литература: [1], с.42-54; [6], с.27-48.

Вопросы для самопроверки:

1. Как образуются центры кристаллизации в металлах?

2. Каковы особенности кристаллизации сплавов?

3. Какова зависимость между строением и свойствами сплава?

4.Что такое модифицирование?

5. Какое строение имеет слиток?

6. Какое строение имеет корковая зона слитка?

7. Почему образуются вытянутые столбчатые кристаллы?

8.Чем обусловлено образование крупных равноосных зерен в середине слитка?

Тема 1.3 Диаграммы состояния металлов и сплавов

Определение терминов: сплав, компонент, фаза. Сплав твердый раствор. Основные равновесные диаграммы двойных сплавов. Физические и механические свойства сплавов в равновесном состоянии. Диаграмма состояния «Железо-цементит»: компоненты, фазы, структурные составляющие сталей и чугунов, их характеристика, условия образования и свойства. Влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей.

Перед тем, как приступить к изучению диаграмм состояния разберитесь в понятиях «компонент», «фаза», «структурная составляющая», «сплав». Диаграммы состояния показывают состояние сплава данных компонентов при любой концентрации и при любой температуре. Оценка количества фаз в двухфазной области производится в соответствии с правилом отрезков (рычага). Главное внимание уделите процессам, протекающим при нагреве и охлаждении. При изучении диаграмм состояния следует усвоить основные их типы: с образованием механической смеси; с неограниченной растворимостью компонентов, с образованием химического соединения.

Следует также четко определить условия образования не­однородности химического состава сплава (ликвации) в пре­делах слитка и одного кристаллита, уяснить практическое значение этого явления.

Необходимо изучить и уметь вычертить диаграмму состо­яний «железо—цементит»; знать состав, строение и условия образования различных фаз и структурных составляющих; понимать, в чем структурное различие между сталью и чугуном. В конспекте вычертите диаграмму состояния «железо- цементит», разберите и выпишите, чем характерны все критические точки и линии диаграммы. Запомните, что по линии GS при охлаждении начинается превращение аустенита в феррит в связи с полиморфным превращением Feγ в Feα. Так как в феррите максимально растворяется 0,02% углерода (точка Р), то в аустените количество углерода увеличивается. Каждая точка линии GS показывает содержание углерода в аустените при данной температуре (см. правило отрезков). Критические точки, образующие линию GS принято обозначать при нагреве А_с3, а при охлаждении А_r3. По линии ES при охлаждении из аустенита начинает выделяться цементит вторичный вследствие уменьшения растворимости углерода в аустените при понижении температуры. Цементит содержит 6,67%С, поэтому в остающемся аустените количество углерода уменьшается. Каждая точка линии ES показывает содержание углерода в аустените при данной температуре. Критические точки, образующие линию ES, принято обозначать А_cm. По линии PSK происходит окончательный распад аустенита на перлит во всех сплавах системы. Критические точки, образующие линию PSK, при нагреве обозначают А_с1, а при охлаждении A_r1. Равновесными структурами железоуглеродистых сплавов являются: аустенит, феррит, перлит, цементит, ледебурит. Запомните разницу между эвтектикой и эвтектоидом: и то и другое механическая смесь, но эвтектика-продукт первичной кристаллизации двух или нескольких фаз из жидкого раствора, а эвтектоид- продукт вторичной кристаллизации, он образуется при распаде твердого раствора. Хорошо разберитесь в процессах, ротекающих при нагреве и охлаждении сплавов с различной концентрацией углерода. Изучая часть диаграммы с образованием чугуна, уясните для себя, какие чугуны называются белыми.

Литература: [1], с.54-73, 108-119; [6], с.48-73, 121-156.

Вопросы для самопроверки:

1.Что называется твердым раствором?

2. Нарисуйте схемы твердых растворов замещения и внедрения.

3. По диаграмме состояния сплавов медь-никель укажите какие превращения происходят в сплаве, содержащем 80% никеля при охлаждении из расплавленного состояния до комнатной температуры.

4. Какие сплавы называют сталями?

5. Какие сплавы называют чугунами?

6. Какие стали называются заэвтектоидными?

7. Какую структуру имеют доэвтектоидные стали?

8. Каково содержание углерода в эвтектоидной стали?