Кристаллизация металлов, охлаждение чистого железа, его модификации.
Металлы — простые кристаллические вещества, которые обладают большой прочностью, электропроводностью, теплопроводностью, деформативностью и обладают особым металлическим блеском.
При переходе из жидкого состояния в твёрдое образуется кристаллическая решетка, возникают кристаллы. Такой процесс называется кристаллизацией.
Температура плавления чистого железа — 1539 ºС.
Виды сплавов, основные составляющие структуры сплавов.
Сплавы — сложные кристаллические вещества, которые обладают свойствами металлов.
Сплавы могут быть на основе:
Металл + металл (2 и более элемента) — бронза, дюраль;
Металл + неметалл — сталь, чугун.
Все металлы и сплавы принято подразделять на две группы:
Чёрные — железо и сплавы на его основе (сталь, чугун);
Цветные — остальные металлы и сплавы на их основе.
Виды сплавов:
По способу изготовления различают литые и порошковые сплавы. Литые сплавы получают кристаллизацией расплава смешанных компонентов.
По способу получения заготовки различают литейные (чугуны), деформируемые (стали) и порошковые сплавы.
В твёрдом агрегатном состоянии сплав может быть гомогенным (однородным, однофазным) и гетерогенным (неоднородным, многофазным).
Структурная составляющая сплава – обособленная часть сплава, имеющая одинаковое строение, с присущими ей характерными особенностями.
Типы структур:
Химическое соединение.
Многообразны в металлических сплавах; кристаллическая решётка отличается от исходных компонентов; постоянная температура плавления; свойства резко отличаются от свойств исходных компонентов.
Fe3C – цементит (карбид железа) — химическое соединение железа с углеродом, с содержанием углерода 6,67%.
Цементит обладает низкой пластичностью и высокой твёрдостью, хрупкий (НВ=10 000 МПа).
Твёрдые растворы — фазы, в которых один из компонентов сплава сохраняет свою кристаллическую решётку, а атомы других компонентов располагаются в решётке первого компонента, изменяя её размеры.
Феррит – твёрдый раствор углерода в альфа железе. Содержание углерода до 0,02%. Имеет минимальную прочность, но максимальную деформативность;
Аустенит – твёрдый раствор углерода в гамма железе. Содержание углерода до 2,14%. Обладает высокой пластичностью, низким пределом прочности при растяжении.
Механические смеси.
Перлит – высоко дисперсная эвтектоидная смесь феррита и цементита. Содержание углерода 0,8%;
Ледебурит – эвтектическая смесь аустенита и цементита. Содержание углерода 4,3%.
Углеродистые стали — структура, свойства, применение.
Сталь – сплав железа с углеродом с содержанием углерода до 2,14%.
Углерод сильно влияет на свойства стали даже в минимальных количествах. Такие стали называются углеродистыми.