трещину, ее слияние с другими в трещину. Отсюда следует целесообразность микролегирования сплавов адсорбционно-активными элементами к внутренним поверхностям раздела, т.е. областям, где наиболее вероятно образование активного состояния. Для подавления процесса раскрытия активированного объема с образованием трещины эти элементы должны быть активными к свободным поверхностям раздела.

В качестве микролегирующих добавок часто используют В, С, Mg, Са, РЗМ, однако для каждого материала необходим наиболее оптимальный состав, выбираемый с учетом механизмов сегрегации и оценки поверхностной активности легирующего элемента. Основное действие микролегирующих добавок состоит в изменении состава примесей (вытеснение) на границах и, таким образом, изменении состава в приграничных областях и структуры границ, замедлении диффузии атомов через границу и по границе, связывании примесей в соединения.

Подчеркнем еще раз, что весьма эффективно микролегирование сложнолегированных сплавов бором. Это обусловлено малым радиусом атома бора и достаточно низкой растворимостью во многих металлах. Например, в железе (сталях) бор (СВ = 0,0005–0,001 мас.%), размещаясь на дефектных местах в аустените и снижая поверхностную энергию границ, замедляет образование феррита на таких местах. Поэтому феррит образуется равномерно по всему телу сплава, что заметно улучшает прокаливаемость стали.

Методами микролегирования решается, кроме проблем рассмотренных выше, ряд задач, включая измельчение зерна путем инокуляционных добавок (достигается рост пластичности и технологичности материала), повышение химической стабильности частиц второй фазы путем усложнения состава (повышается жаропрочность) и др.

Контрольные вопросы

1.Что такое структура?

2.Каково различие между макро и микроструктурой?

3.Поясните понятие «структурно-фазовое состояние».

4.Дайте характеристику трем методам получения материалов.

440

5.Назовите изменения, происходящие в веществе, при фазовом переходе из твердого в жидкое состояние.

6.Что такое параметр порядка в расположении атомов?

7.Поясните представления о дальнем и ближнем порядке в расположении атомов, об упорядоченном и разупорядоченном расположении атомов в кристаллической решетке.

8.Дайте характеристику и назовите способы описания ближнего порядка.

9.Что характеризует распределение Гиббса?

10.Дайте характеристику двум структурным составляющим распла-

вов.

11.Назовите разновидности и основные особенности дифракционных методов изучения структуры.

12.Опишите радиальную функцию распределения атомов.

13.Опишите функцию интенсивности рассеяния излучения.

14.Опишите структурный фактор и его использование для описания структуры моноатомной жидкости.

15.Дайте пояснения о функции радиального распределения атомов и

ееиспользовании для описания структуры моноатомной жидкости.

16.Приведите классификацию строения жидких металлов по форме первого пика структурного фактора.

17.Дайте описание строения жидких металлов по форме первого пика функции радиального распределения атомов.

18.Назовите особенности структурного анализа двухкомпонентных расплавов.

19.Введите понятия флуктуационных структурных факторов, описывающих корреляцию плотности (плотность–плотность), концентрации (концентрация–концентрация), плотности с концентрацией.

20.Рассмотрите связь структурных парциальных факторов с физическими и физико-химическими свойствами расплавов.

21.Каким образом структурные факторы, экспериментально определяемые для расплава, позволяют получить информацию о характере межатомного взаимодействия в расплаве?

22.Что является основой и какие величины используют для классификации расплавов?

23.Дайте характеристику расплавов, для которых выполняется примерное равенство энергий взаимодействия однородных и разнородных

атомов: UAA ≈ UBB ≈ UAB.

24. Дайте характеристику расплавов, для которых выполняется примерное равенство энергий взаимодействия однородных и разнородных атомов: UAA ≈ UBB > UAB.

441

25. Дайте характеристику расплавов, для которых выполняется примерное равенство энергий взаимодействия однородных и разнородных атомов: UAB > UAA и UBB.

26.Как оценивают устойчивость химических (интерметаллических) соединений атомов?

27.Дайте характеристику расплавов, для которых выполняется примерное равенство энергий взаимодействия однородных и разнородных

атомов: UAA > UBB > UAB.

28.Дайте характеристику кластерного строения жидких расплавов.

30.Дайте характеристику ассоциированных растворов.

31.Как структура материала зависит от скорости затвердевания?

32.Что такое контролируемое затвердевание?

33.Определите скорость движения фронта затвердевания.

34.Охарактеризуйте виды теплоотвода из расплава, достижимые скорости теплопередачи.

35.Дайте описание механизмов зарождения твердой фазы.

36.Дайте описание распределения (коэффициентов распределения) легирующих элементов и примесей в разбавленных сплавах при затвердевании.

37.Дайте описание механизмов роста твердой фазы.

38.Дайте описание нормального затвердевания: равновесного и при отсутствии перемешивания.

39.Дайте описание нормального затвердевания: в условиях перемешивания и при конвекции.

40.Что такое зонная плавка и ее виды?

41.Рассмотрите особенности затвердевания с искривленной поверхностью раздела твердой и жидкой фаз, условия равновесия.

42.В вопросе «три стадии дендритного роста» рассмотрите неустойчивость сферических центров затвердевания при их росте.

43.В вопросе «три стадии дендритного роста» рассмотрите условия роста центрального ствола дендрита.

44.В вопросе «три стадии дендритного роста» рассмотрите неравновесный рост дендритов.

45.Дайте характеристику и рассмотрите особенности концентрационного переохлаждения.

46.Как формируется ячеистая структура?

47.Как формируются ячеистые дендриты?

48.Рассмотрите затвердевание эвтектик на примере двойных систем, разновидности эвтектических структур.

49.Рассмотрите затвердевание перитектик.

50.Рассмотрите виды сегрегаций примесей при затвердевании.

442

51.Дайте описание методов воздействия на расплав.

52.Опишите общие закономерности адсорбции и сегрегации примесей

вбинарных сплавах.

53.Каковы составляющие энергии связи атомов примеси с границей и дайте их оценки?

54.Рассмотрите особенности многослойной адсорбции в бинарных системах.

55.Рассмотрите особенности конкуренции примесей при адсорбции (на одном стоке).

56.Каковы особенности взаимодействия примесей в многокомпонентных системах?

57.Назовите причины и особенности разрушения материалов.

58.Дайте характеристику вязкого и хрупкого разрушения материалов.

59.При каких условиях наступает разрушение материалов?

60.Назовите основные факторы, влияющие на разрушение материа-

лов.

61.В проблеме природного охрупчивания стали рассмотрите необратимую хрупкость.

62.В проблеме природного охрупчивания стали рассмотрите обратимую хрупкость.

63.Дайте характеристику необратимой высокотемпературной отпускной хрупкости стали.

64.Рассмотрите особенности радиационного охрупчивания на примере

стали.

65.Рассмотрите охрупчивание ОЦК металлов.

66.Каковы пути снижения хладноломкости ОЦК металлов.

67.Рассмотрите охрупчивание бериллия и его устранение.

68.Назовите общие направления снижения охрупчивания материалов.

69.Рассмотрите особенности и применение микролегирования, как способа снижения хрупкости материалов.

Список использованной литературы

1.Белащенко Д.К. Структура жидких и аморфных металлов. – М.: Металлургия, 1985. – 192 с.

2.Уайт Р., Джембелл T. Дальний порядок в твердых телах. / Пер. с

англ. – М.: Мир, 1982. – 448 с.

3.Физика металлов/ Белоус М.В., Браун М.П. – Киев: Вища школа, 1986. – 343 с.

4.Соколовская Е.М., Гузей Л.С. Металлохимия. – М.: МГУ, 1986. –

264 с.

443

5.Коваленко Н.П., Красный Ю.П., Тригер С.А. Статистическая теория жидких металлов. – М.: Наука, 1990. – 204 с.

6.Свидунович Н.А., Глыбин В.П., Свирко Л.К. Взаимодействие компонентов в сплавах/Под науч. ред. И.С. Куликова. – М.: Металлургия, 1989. – 158 с.

7.Приходько Э.В. Металлохимия комплексного легирования. – М.: Металлургия, 1983. – 184 с.

8.Арсентьев П.П. Металлические расплавы и их свойства. – М.: Ме-

таллургия, 1976. – 376 с.

9.Баум Б.А. Металлические жидкости. – М.: Наука, 1979. 120 с.

10.Вильсон Д.Р. Структура жидких металлов и сплавов/Пер. с англ. – М.: Металлургия, 1972. – 247 с.

11.Левич В.Г. Курс теоретической физики. Т. 1 – 2-е изд., перераб. –

М.: Наука, 1971. – 695 с.

12.Теория затвердевания. Чалмерс Б./ Перев. с англ. /Под ред. докт. техн. наук М.В. Приданцева. – М.: Металлургия, 1968. – 288 с.

13.Полетика И.М. Межкристаллитная адсорбция примесей и разрушение металлов. – Новосибирск: Наука, Сибирское отд., 1988. – 127 с.

14.Стефанович Л.И., Фельдман Э.П., Юрченко В.М. Кинетика неоднородной сегрегации примесей на межкристаллических и межфазных границах.// Металлофизика и новейшие технологии, 2002. Т. 24. № 8. С. 1103–1122.

15.Кривоногов Г.С., Каблов Е.Н. Роль границ зерен в охрупчивании высокопрочных коррозионно-стойких сталей// Металлы, 2002. № 1. С. 35–41.

16.Черногоренко В.Б., Ершов Г.Г., Гаврилюк Г.В. Уменьшение вредного воздействия фосфора в железоуглеродистых сплавах путем легиро-

вания.// Металлы, 1998. № 2. С. 6–10.

17.Николаева А.В., Николаев Ю.А., Шур Д.М., Чернобаева А.А. Прогнозирование склонности Cr-Ni-Mo стали к отпускной хрупкости.// Физика металлов и материаловедение, 1993. 76. Вып. 5. С. 163–170.

18.Степанов И.А., Печенкин В.А., Конобеев Ю.В. Моделирование ра- диационно-индуцированной сегрегации фосфора на стоках точечных де- фектоввкорпусныхсталяхВВЭР-440 // Металлы, 2003. №6. С.77–83, 84–90.

19.Третьяков В.И., Хасянов М.А. Влияние адсорбционной активности атомов легирующих элементов на свойства сплавов.// Металловедение и термическая обработка, 1994. № 5. С. 27–31.

20.Папиров И.И., Тихинский Г.Ф. Пластическая деформация бериллия./ Под ред. действительного члена АН УССР В.Е. Иванова. – М.: Атом-

издат, 1973. – 304 с.

444