- •Материаловедение и технология конструкционных материалов. Лекции 5-й семестр. Лектор: Волков Павел Владимирович.
- •07.09.07.
- •Краткая терминология.
- •Глава 1. Кристаллическое строение металлов.
- •§ 1. Основные типы кристаллических решеток и их характеристики.
- •1. Кубическая объемоцентрированная (оцк).
- •2. Кубическая гранецентрированная (гцк).
- •2. Замещающий атом.
- •Г). Объемные дефекты.
- •§ 4. Анизотропия свойств кристалла.
- •21.09.07 Теоретическая прочность.
- •§ 5. Дислокационный механизм пластической деформации.
- •§ 2. Дислокационный механизм пластической деформации.
- •§ 3. Зависимость прочности от плотности дислокаций.
- •Кривая Одинга
- •Основные характеристики механических свойств.
- •§ 1. Испытание на растяжение.
- •А) до испытаний б) после испытаний
- •28.09.07.
- •Характеристики прочности:
- •Характеристики пластичности:
- •3). Способ Виккерса.
- •Общие замечания.
- •§ 3. Испытание на ударный изгиб.
- •05.10.07.
- •Кристаллизация металлов.
- •§ 1. Схема процесса кристаллизации.
- •§ 2. Энергетические условия процесса кристаллизации.
- •§ 3. Взаимосвязь между основными параметрами кристаллизации.
- •12.10.07.
- •§ 4. Зависимость критического радиуса зародыша от степени переохлаждения.
- •§ 5. Строение металлического слитка.
- •4. Усадочная раковина.
- •Раздел 2. Строение сплавов.
- •Твердые растворы замещения.
- •Твердые растворы внедрения.
- •19.10.07. Диаграмма состояния.
- •Правила отрезков.
- •Для Для
- •Для Для
- •26.10.07.
- •Разновидности диаграмм состояния 3-го типа.
- •Диаграммы состояния 4-го типа.
- •Диаграмма железо-цементит.
- •§ 1. Полиморфизм железа.
- •§ 2. Основные структурные составляющие углеродистых сталей и чугунов.
- •02.11.07.
- •Верхний левый угол диаграммы железо-цементит.
§ 5. Строение металлического слитка.
Жидкий металл заливают в изложницу:
Рассмотрим зоны:
1. Зона мелкозернистой корки (здесь высокая степень переохлаждения):
число центров мелкозернистая структура.
2. Зона столбчатых кристаллов:
3. Зона крупных равноосных кристаллов (вялые уровни теплоотвода):
число центров крупнозернистая структура.
Нет направленного теплоотвода, тепло отводится медленно. Эта зона имеет худшую прочность, пластичность и ударную вязкость.
4. Усадочная раковина.
В процессе усадки изменяется объем металла, при кристаллизации объем металла уменьшается.
Прибыль удаляют механическим путем, и дальше она идет на переплавку.
Крайне нежелательно быстро охлаждать слиток, потому что при этом будут расти столбчатые кристаллы, а зоны 3 вообще не будет. Этот процесс носит название транскристаллизации. После прокатки металла появятся трещины (наибольшая опасность появления трещин в местах стыков). Один из способов предотвратить появление трещин при прокатке металла- уменьшить угол схождения столбчатых кристаллов (слиток является многогранником).
Раздел 2. Строение сплавов.
Сплав- материал, полученный сплавлением или спеканием двух или более элементов (металлических и неметаллических). Сплавление предполагает жидкую фазу, а спекают обычно порошки.
Примером очень твердого сплава может послужить сплав карбида и вольфрама.
Следует отметить, что чистый металл используют в деталях и узлах в том случае, если к ним предъявляют одного или несколько требований. Чистые металлы не слишком прочные. Однако чаще к деталям предъявляют много требований, поэтому сплавы используют гораздо чаще.
Строение сплавов более сложное, чем у чистых металлов и зависит от того, как взаимодействуют друг с другом элементы, входящие в состав сплава.
В жидком состоянии элементы растворимы и образуют жидкий раствор. В твердом возможны следующие варианты:
1). Образование механических смесей двух компонентов (пример: перлит).
2). Образование химического соединения (пример: цементит).
3). Образование твердого раствора на основе одного из компонентов (пример: аустенит).
Обозначим заглавными буквами икомпоненты, в качестве которых будут выступать химические элементы и даже химические соединения.
1. Механические смеси образуются в том случае, если компоненты ипрактически нерастворимы в твердом состоянии и не образуют химических соединений. Сплав будет состоять из смеси кристаллови:
Свойства полученного материала будут определяться исходя из количественного соотношения компонентов и.
2. Химические соединения образуются тогда, когда количественное соотношение атомов компонентов соответствует стехеометрической пропорции и может быть представимо в виде формулы: , гдецелые числа.
При этом образуется новый тип кристаллической решетки (другой тип, не совпадающий с типами решеток компонентов и).
Как правило, свойства химического соединения резко отличаются от свойств компонентов (высокая твердость, высокая прочность, низкая пластичность).
Химические соединения делятся на две группы:
Образующиеся по законам нормальной валентности: и так далее.
Не подчиняющиеся законам нормальной валентности: (видно, что валентность не соблюдается).
Химическое соединение двух металлов называется интерметаллитом:
Ванадий-углерод: (где 4 и 3- максимально приближенные значения концентраций).
3. При образовании твердых растворов сохраняется тип решетки одного из компонентов (растворителя), а атомы второго компонента располагаются в ней.
Существуют твердые растворы двух типов: твердые растворы замещения и твердые растворы внедрения.