Билет 1
1 Фазы сплавов: твердые растворы и промежуточные фазы. Влияние состава на свойства твердых растворов. Промежуточные фазы постоянного и переменного составов, их строение и свойства (фазы внедрения, карбиды, нитриды, электронные соединения и т.д.).
1. Сплав – вещество, содержащее в своем составе два или более компонентов, по крайней мере один из которых – металл.
Получают их с помощью спекания или сплавлением. Компонент – вещество, образующее сплав.
Фаза – пространственно ограниченная и отличная от других часть системы, имеющая свою кристаллическую решётку и свои свойства. Гомогенные вещества имеют одну фазу, а гетерогенные – несколько фаз.
Структура – строение металла, в котором можно различать отдельные фазы, их форму, размеры и взаимное расположение. Структура влияет на свойства.
Равновесное состояние – когда в сплаве все фазы, присущие этой системе оформлены. Это состояние обеспечивается при медленном охлаждении, можно различать размеры и формы фаз.
Неравновесное состояние – процесс образования и обособления фаз не закончился, образуется при быстром охлаждении.
Компонент – химическое вещество, входящее в состав сплава.
В дальнейшем будем рассматривать двойные сплавы.
Различные типы кристаллических сплавов.
1. Твердые растворы – кристаллы, у которых один из компонентов образует собственную кристаллическую решетку, а второй присутствует в виде отдельных атомов, то есть собственной кристаллической решетки не имеет. Первый компонент называют растворителем, а второй – растворенным компонентом.
Выделяют твердые растворы внедрения и твердые растворы замещения.
В твердых растворах внедрения – атомы растворенного вещества находятся в межатомных промежутках растворителя.
Особенности:
-
растворенные вещества должны иметь малый атомный радиус (обычно это неметалл);
-
ограниченная растворимость;
В твердых растворах замещения – атомы растворенного вещества замещают атомы растворителя в узлах кристаллической решетки.
Особенности
-
растворенное вещество такого же типа, как и растворитель (атомы близки по размеру);
-
часто имеют неограниченную растворимость;
2 Конструкционные стали нормальной прочности: углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества и качественные стали. Состав, маркировка, упрочняющая обработка и применение.
1) Стали обыкновенного качества, содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора.
Сталь обыкновенного качества подразделяется еще и по поставкам на 3 группы:
-
сталь группы А поставляется потребителям по механическим свойствам (такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора);
-
сталь группы Б - по химическому составу;
-
сталь группы В - с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.
стали обыкновенного качества Сталь0 … Сталь3 … Сталь6, Ст.0 … Ст.3 (0,15-0,22% C)… Ст.6, самые дешёвые, плавка идёт всего 30 мин, слитки крупные 10 т, поставляют эти стали по механическим свойствам, не подвергаются термической обработке.
2) стали качественные: конструкционные, C меньше 0,7% Сталь 08, 10, …45 …60, содержание C в стали в сотых долях % и инструментальные, C больше 0,7% У7…У13, содержание C в десятых долях, разливаются в меньшие слитки, более дорогие, выше качество, подвергаются упрочняющей термической обработке, поэтому в них важно знать содержание C.
Билет 2
1. Пластическая деформация и рекристаллизация металлов. Сдвигово-дислокационный механизм пластической деформации. Изменение структуры и свойств при холодной деформации.
Пластической деформацией называется изменение формы и размеров тела под действием напряжений. Пл деф исп также как способ упрочнения Ме и способ получения опред структурного состояния. Различают объемную и поверхностную деф.
Пластичность – способность мат к пласт деф.
Мех-м пластич деф:
1) Диффузионный (при выс tº и выс напряж); 2)Сдвиговой ( t=0,3 - 0,4 tпл и выс напряж)
Сдвиг может быть: 1) скольжение; 2) двойникование; 3) межзеренное скольжение.
Основной способ реализации сдвига-скольжения, кот происходит путем перемещения дислокаций – сдвигово-дислокационный мех-м: при каждом перемещении дислокации на один шаг необходимо разорвать связь только между двумя рядами атомов, при дальнейшем движении дислокация пройдет всю плоскость скольжения и выйдет на поверхность зерна.
Пластич деф может быть: холодной ( t меньше 0,3 tпл), теплой (t=0,3 - 0,5 tпл), горячей (t больше 0,5 tпл).
Изменение ст-ры и св-в при холодной пластич деф:
1) Анизотропия ф-мы зерна; изм ориентация зерен – они вытягиваются в напр нагрузки
2) увелич плотности дислокаций; увелич конц вакансий; внутри зерен обр-ся субзерно с различной кристаллографич ориентировкой.
3) Упрочнение (наклеп), снижение пластичности, анизотропия св-в.
Рекристаллизация – процесс фовмир-я и роста новых недеф. зерен с пониженной плотностью дислокаций, разделенных большеугловыми границами при нагреве наклепанного металла до определенной температуры.
1 стадия – первичная рекристаллизация (обработки) заключается в образовании центров кристаллизации и росте новых равновесных зерен с неискаженной кристаллической решеткой. Новые зерна возникают у границ старых зерен и блоков, где решетка была наиболее искажена. Количество новых зерен постепенно увеличивается и в структуре не остается старых деформированных зерен.
2 стадия – собирательная рекристаллизация заключается в самопроизв росте одних рекрист зерен за счет соседних путем перемещ большеугловых границ.
Вторичная рекристаллизация – аномальный рост отдельных зерен.
Температура начала рекристаллизации связана с температурой плавления
,
Вольфрам, молибден – самые тугоплавкие Me. Если чистый Me - a 0,2, механические смеси - a 0,4, твёрдые растворы - a 0,6, химические соединения - a 0,8
Основными факторами, определяющими величину зерен металла при рекристаллизации, являются температура, продолжительность выдержки при нагреве и степень предварительной деформации
С повышением температуры происходит укрупнение зерен, с увеличением времени выдержки зерна также укрупняются.