1. Назовите типы связей между элементарными частицами, встречающиеся в твердых кристаллических телах.

Простая и сложная связи.

1 металлическая

2 ковалентная

3 ионная

4 молекулярная

2. Каким образом, экспериментально можно определить расстояние между соседними атомами в кристаллическом твердом теле.

Расстояние a,b,cмежду центрами ближайших атомов в элементарной ячейке называютсяпериодами решетки.Период решетки выражается в нанометрах (1 нм =). Периоды решетки для большинства металлов находятся в пределах 0,1 – 0,7 нм. То есть зная период решетки мы знаем расстояние между соседними атомами. Тонкая структура описывает расположение элементарных частиц в кристалле и электронов в атоме. Изучается дифракционными методами (рентгенография, электронография, нейтронография).

3. Чему равно ближайшее расстояние между атомами в решетке ОЦК с периодом – “a”.

В элементарной ячейке ОЦК решетки наименьшее расстояние между атомами соответствует d=0,5a. На этом расстоянии от данного атома находятся 8 соседей.

4. По каким признакам на кривых охлаждения определяют температуру начала и конца фазовых превращений.

Точки перегиба или остановки на кривых охлаждения называют критическими точками. Они соответствуют температурам, при которых в сплавах начинают протекать или заканчиваются какие-либо превращения. Начальная и конечная температуры зависит от химического состава стали,

5. Какие вы знаете дефекты кристаллического строения.

Точечные дефекты.Эти дефекты малы во всех трех измерениях, и размеры их не превышают нескольких атомных диаметров. К точечным дефектам относятся вакансии.

Линейные дефекты. Имеют малые размеры в 2-х измерениях и большую протяженность в третьем. Особыми и важнейшими видами линейных несовершенств являются дислокации – краевые и винтовые.

Поверхностные дефекты.Малы только в одном измерении. Они представляют собой поверхности раздела между отдельными зернами или субзернами в поликристаллическом металле, к ним относятся так же дефекты упаковки.

6. Назовите 6 параметров используемых для описания элементарной ячейки кристаллической решетки.

Для описания элементарной ячейки кристаллической решетки необходимо знать: три ребра (a,b,c) и три угла между осями ().

7)Укажите причину анизотропии свойств кристалла.

Вследствие неодинаковой плотности атомов в различных плоскостях и направлениях решетки свойства (химические, физические, механические) каждого монокристалла зависят от направления вырезки образца по отношению к направления в решетки. Подобная неодинаковость свойств монокристалла в разных кристаллографических направлениях называется анизотропией.

8. Дайте определение понятию фаза.

Фазой называют однородные гомогенные составные части системы, имеющие одинаковый состав, кристаллическое строение и свойства, одно и то же агрегатное состояние и отделенные от составных частей поверхности раздела.

8. Какие виды кристаллических фаз встречаются в твердых кристаллических телах.

Газовая, твердая, жидкая

10. Какие виды твёрдых растворов вы знаете

Различают твёрдые растворы замещенияи твёрдые растворывнедрения.При образование твёрдого раствора замещения атомы растворённого компонента замещают часть атомов растворителя в его кристаллической решётке. При образовании твёрдого раствора внедрения атомы растворённого компонента располагаются в междоузлиях (пустотах) кристаллической решётки растворителя.

10. Каким образом можно повлиять на величину зерна кристаллизующегося металла

Размер зерна во многом определяется термомеханическим режимом пластической обработки: температурой пластической деформации, степенью накопленной деформации в металле и скоростью деформации.

10. Назовите условия неограниченной растворимости компонентов сплава в твёрдом состоянии.

1. Компоненты должны обладать одинаковыми по типу кристаллическими решётками. Только при этом случае при изменении концентрации твёрдого раствора будет возможен непрерывный переход от кристаллической решётки одного компонента к решётке другого компонента.

2. Различие в атомных размерах ∆Rкомпонентов должно быть незначительным и не превышать 8-15%

3. Компоненты должны принадлежать к одной группе периодической системы элементов или к смежным родственным группам и в связи с этим иметь близкое строение валентной оболочки электронов в атомах.

10. Что такое равновесная диаграмма состояния сплавов; в каких координатах строится.

Диаграммы фазового равновесия показывают фазовый состав сплава в зависимости от температуры и концентрации. Диаграммы состояния строят для условий равновесия или условий, достаточно близким к ним. Рассмотрение этих диаграмм позволяет определить фазовые превращения в условиях очень медленного охлаждения или нагрева.

10. Что такое ликвация, какие виды ликвации встречаются в сплавах

Ликвация- это отделение легкоплавкой составляющей сплава от остальных, встречается в сплавах, имеющих широкий интервал температур плавления.

Неоднородность состава сплава внутри отдельных кристаллов называют внутрикристаллитной или дендритной ликвацией. Чем больше разность температур между солидусом и ликвидусом, тем больше дифференциация по составу между жидкой и твёрдой фазами и тем сильнее проявляется этот вид ликвации. Ликвация – это химическая неоднородность, возникающая в сплаве в процессе кристаллизации. Ликвация, проявляющаяся в объеме отдельных зерен (кристаллитов, дендритов), называется внутрикристаллической или дендритной ликвацией. Если химическая неоднородность наблюдается в объеме всего слитка или отливки, то такая ликвация называется зональной

ликвацией.

Ликвация любого вида является нежелательным процессом, т. к. ухудшает

многие свойства (механические, коррозионную стойкость и др.) сплава как в

состоянии полуфабриката, так и в готовом изделии.

10. Правила Курнакова- что определяют, в чём состоит их практическое значение

правила Матиссена-Курнакова — эмпирические правила, устанавливающие закономерности изменения свойств сплавов от их химического состава: в случае образования твердых растворов изменения свойств от состава описываются нелинейной, в случае смеси фаз — линейной зависимостями

10. Какие аллотропические формы железа вам известны

Известно, что железо в зависимости от внешних условий может находиться в различных кристаллических формах. Это свойство носит название аллотропии. α-железо от 0 до 768°С (до температуры изменения магнитных свойств - точки Кюри), кристаллическая решетка - кубическая объемно-центрированная; β-железо от 768 до 911°С, кубическая объемно-центрированная; γ-железо - от 911 до 1392°C, кубическая гранецентрированная; α-железо (иногда называют δ-железом) - от 1392 до 1539°C, объемно-центрированная кубическая решетка (рис. 1).

10. Температура плавления и железа и плотность его низкотемпературной модификации

Тем-ра плавл=1539С

Плотность α-железа=7,68г/см³

18.Почему в т твёрдых растворах внедрения сплавы упрочняются сильнее, чем при образовании твёрдых растворах замещения?

Т.к при образовании твёрдых растворов внедрения часть межузельных полостей решётки растворителя занята атомами компонента сплава.

19.Перечислите фазы встречающиеся в системе железо цементит?

В системе железо-цементит (Fe - Fе3С) имеются следующие фазы: жидкий раствор. твердые растворы - феррит и аустенит, а также химическое соединение – цементит.

20.Что такое феррит и его механические свойства?

Феррит (лат. ferrum — железо), фазовая составляющая сплавов железа, представляющая собой твёрдый раствор углерода и легирующих элементов в α-железе (α-феррит). Имеет объемноцентированную кубическую кристаллическую решётку. Является фазовой составляющей других структур, например, перлита, состоящего из феррита и цементит

согласно диаграмме состояния железо — углерод в феррите растворяется очень мало углерода (до 0,03%), но в легированных сталях в нем могут быть другие металлы в растворенном виде (твердый раствор замещения). Количество растворенного элемента определяется пределом растворимости при комнатной температуре на диаграмме состояния железо — легирующий элемент.

В процессе термической обработки сплавов при нагреве до 723° С феррит переходит в высокотемпературную фазу — аустенит, температура перехода определяется составом феррита, при медленном охлаждении идет обратный пероцесс. При быстром охлаждении (закалке) стали феррит, входивший в перлит перед нагревом, не образуется, а из аустенита возникает структура мартенсита с повышенными механическими свойствами.

Железо при нагреве претерпевает несколько аллотропических превращений, при которых a-железо, существующее при комнатной температуре, переходит в g-железо и d-железо при температурах 910 × 1400° С, соответственно. Кристаллическая структура феррита (a-железа) относится к кубической системе, атомы железа расположены в вершинах и в центре куба.

В некоторых легированных сталях феррит при нагреве не переходит в аустенит (ферритные стали, у них повышенная прочность при высоких температурах и и они сопротивляются коррозии и другим химическим воздействиям.

21.Назовите предельное содержание углерода в стали?:

содержание углерода в стали не превышает 2,14 %, но не меньше 0,02 %. Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.

22.Что такое цементит и его механические свойства?

Цементит (Fe₃C) – химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), содержит 6,67 % углерода. Аллотропических превращений не испытывает.

При низких температурах цементит слабо ферромагнитен, магнитные свойства теряет при температуре около 217^o С.

Цементит имеет высокую твердость (более 800 НВ, легко царапает стекло), но чрезвычайно низкую, практически нулевую, пластичность.

Цементит – соединение неустойчивое (метастабильное) и при определенных условиях распадается с образованием свободного углерода в виде графита. Этот процесс имеет важное практическое значение при структурообразовании чугунов.

23.Назовите температуру эвтектоидного распада в системе железо цементит в равновесных условиях?727

24.Сколько углерода содержит эвтектический сплав в системе железо цементит?2.14 %С

25.Что такое ледебурит.его фазовый состав и мех.свойства?

Ледебурит (от имени нем. металлурга А. Ледебура), одна из основных структурных составляющих железоуглеродистых сплавов, главным образом чугунов; представляет собой эвтектическую смесь аустенита и цементита, образующуюся ниже 1145°С (для чистых железоуглеродистых сплавов). При температурах ниже 723°С аустенит превращается в феррито-цементитную смесь. В сталях Ледебурит, состоящий из аустенита и карбидов, образуется лишь при высоком содержании легирующих элементов и углерода (0,7—1,0% С); такие стали (например, быстрорежущая) называются ледебуритными.

Структура и свойства

Основная фаза, инициирующая зарождение ледебурита — цементит. На пластинке цементита, зародившейся в эвтектической жидкости, разрастается плоский дендрит аустенита. Далее идет сравнительно быстрый парный рост взаимно проросших кристаллов обеих фаз. Каждая из фаз в пределах одной колонии ледебурита непрерывна, то есть относится к одному кристаллу.

В зависимости от температуры, фазовый состав ледебурита может быть разным. Так в температурном интервале от 1147 °C до 727 °C ледебурит состоит из аустенита и цементита, а при температурах ниже 727 °C — из перлита и цементита.

Ледебурит обладает высокими твёрдостью и хрупкостью.

26.Назовите самую высокоуглеродистую фазу с системе железо-цементит и сколько в ней содержится углерода?

Самая высокоуглеродистая фаза в системе железо-цементит это смесь перлита и вторичного цементита, у них самое высокое содержание углерода от 0,8 до 2,14 %.

27.Определите фазовый состав железоуглеродистого сплава, содержащего 2,5 % углерода при температуре 1000

Фазовый состав железоуглеродистого сплава, содержащего 2,5 % углерода при температуре 1000: аустенит, вторичный цементит, ледебурит.

28.Что такое напряжение , возникающее в конструкционном материале при механическом воздействии на него. В чем различие между истинными и условными напряжениями?

Напряжение- мера аустенитных сил. Понятие напряжения введено для оценки величины нагрузки, не зависящей от размеров деформируемого тела. Напряжения могут быть:

-истинными (когда силу относят к сечению, существующему в данный момент деформации);

-условными (когда силу относят к исходной площади сечения).

29.Объясните механизм пластической деформации в кристаллических телах.

При воздействии сил на металлические тела возникает пластическая или упругая деформация. При напряжениях выше критических происходит пластическая деформация, т. е. сдвиг одной части металла относительно другой. Сдвиг может осуществляться механизмам скольжения и двойникования. При скольжении одна часть металла смещается относительно другой части вдоль плоскости, называемой плоскостью скольжения или сдвига. Механизм двойникования имеет второстепенное значение и возникает в случае, когда скольжение затруднено.

30.Как называется упрочнение, возникающее при холодном деформировании метала?

Упрочнение, возникающее при холодной пластической деформации металла, называется наклеп (нагартовка).

31.Что за явление возврат и в каких условиях протекает?

Нагрев деформированного металла до относительно невысоких температур, равных (0,2…0,35)*, где-температура плавления, инициирует процесс возврата, в результате которого изменяется тонкая структура и свойства деформированного металла без изменения его микроструктуры.

32. Рекристаллизация – что это за явление и в каких условиях протекает. В чем различие между рекристаллизацией и полиморфным превращением.

Рекристаллизация - перекристаллизация в твердом виде. Бывает: первичная - процесс зарождения и роста новых равноосных зерен; собирательная - рост зерен; вторичная - неравномерный рост одних зерен за счет других. Протекает при температурах выше порога рекристаллизации. Полиморфное превращение- это образование новых одной или нескольких кристаллических структур в твердом кристаллическом теле при разных температурах и давлениях. Т.е. при рекристаллизации образуется одна кристаллическая структура , а при полиморфном может образоваться несколько.

33. Как сохранить наклеп при горячем деформировании металла выше порога рекристаллизации?

Наклеп , вызванный горячей пластической деформацией, может быть сохранен при быстром охлаждении до температуры ниже температуры рекристаллизации (Т_рекр.   0,3…0,4Т_плавл.).

34) Как устранить наклеп в деформированных металлических сплавах.

Для устранения наклепа в деформированных металлических сплавах

Необходимо нагреть их выше температуры рекристаллизации.