2 4.Рентгеноструктурний аналіз.

метод дослідження структури речовини, в основі якого лежить явище дифракції рентгенів(дифракція Вульфа-Брега 1<r/λ<10 r-відстань між лініями градки )c випромінювання на тривимірних кристалічних ґратках. Використовуються х-промені.Присутня термоелектронна емісія (За рахунок нагрівання речовини.при деяких Т речовини теплова енергія, отримана е-ми, буде достатньою для роботи виходу А=kzIU²), k-коеф пропорц. для підвищення якої викор. Wторований та карбідований.Інтенсивність х-променів залежить від порядкового номера елемента,з якого зроблено анод.,високі напруги.Кожна частота має свої частоти монохроматичного випромінювання. Х-промені-це дзеркальне відображення вн.будови(чим складніша будова,тим більше монохром.викидів).на високих частотах хвилі короткі.З-н Мозлі показує зв’язок між порядковим номером аноду z і частотою монохром. викидів √υ=p (z-s), де p,s-константи,визн.серії випромінювання.Умови дифракції:період періодичної структури/довжину хвилі є[1;10].Щоб змінити довжину хвилі,треба змінити трубку.Х-промені дають змогу дослідити крист.гратку,довж.хвилі залежить лише від матеріалу.

28.Необмежені тверді розчини. Фазова діаграма

При необмеженій розчинності кристалічна решітка компонента розчинника плавно переходить в кристалічну решітку розчиненої речовини. Юм-Розері

29Ліквації. (неоднорідність) 1)за густиною. Має місце практично в будь якому випадку, але найбільш явно – в діаграмі Іроду. Має місце седиментація (розшарування, осідання на дно). Евтектика буде скупчуватися у верхній частині відливу..утворюються різні зони у сплаві, бо густина і властивості по вертикалі різні. Щоб ліквідувати: кристалізація в космосі, перемішувати, запустити туди ультра-звукові хвилі, зробити мех.впливи під час кристалізації чим швидше охолоджувати, тим менша ліквація. 2) дендритна (вн.кристалічна). сконцентрована в середині кристаліту. Виразно проявляється в діаграмі ІІроду.за т1-т2 – ут-ня зародків і їх зростання, за правилом коноди х3 має склад 1их зародків. Заключні шари кристалізації мають склад ч1. склад дендриту змін.від центру до периферії кожного кристаліту (від х1 до х2). Має негативні наслідки: з часом, з експлуатацією деталей (поверхня вкрита водою, тому – ел-хім корозія в кожному кристаліті: на поверхніруйнується кожн.кристаліт). зміну х3-х1 компенсує рідка фаза х1-х4. дендритна ліквація призводить до того, що хар-ки мікросхем не повторюються ліквації протидіє дифузія (шв.диф. і температура дуже висоокі, тому дифузійні процеси вирівнюють склад кристалу). Дендр.лік. не буде, якщо шв.крист.<шв.диф. + довгий відпал (гомогенізація)

44.Вплив супутніх дом.і забр. на власт.сталі. 1.О – однозначне забруднення. Окиснення між зерен різко погіршує властивості сталі (не пластичність). Вихід – розкиснення:1) 2С+О₂=2СО, спосіб дешевий, але мала ефективність. 2) за допомогою феросплавів. Вони реагують з киснем швидше, ніж залізо і звільняють сталь від кисню без кипіння. Сталь наз.спокійною, найвища якість, дорого. 3) компромісна: і С, і феросплавами. сталі напівспокійні.

2.N,H дають нітриди і гідриди6 твердлі, але крихкі, є концентраторами мех.напруг.межа витривалості падає. З цими компонентами борються вакуумним переплавом. Це дорого. 3. S, P – дуже погіршують властивості сталі. При вмісті S евтектика завжди має місце. FeS легкоплавка евтектика (процес червоно-ламкості). знищує ударну в’зкість (хар-є здатність матеріалу не ломатися під час удару). Уникнути: провести легування (MnS)(Ме повинен реагувати з сіркою раніше, ніж з Fe).погірщення небуде, якщо його вміст <0,08%. Вплив P: підвищує поріг холодноламкості.Р має схильність до ліквації сплавів Fe-P за рахунок чого формуються ділянки сильно збагачені фосфором, навіть коли його дуже мало. Холодноламкість, схильність металів до появи (або значному зростанню) крихкості при пониженні температури. Холодноламкість пов'язана з тим, що відбувається при цьому ускладнення руху дислокацій значне підвищенням межі текучості.

4 5.Вплив лег.комп на властивості сталі.Дорогий метод.Ni,Mg,Pt ↑т.А4 і знижують А3. Feγ розширюється. особливості: ГЦК взагалі не має порогу хладноламкості в космічній, криагенній апаратурі. Мех. .власт. аустенітної сталі значно ↑,ніж сплавів кол. Ме зменшення розмірів,маси. Немає лінії вторинної кристалізації: не придушуються термообробкою,постійна гратка.

Межа міцності (δв)↑↑,межа плинності↓; (δ_в- δ₀₂)↓↓-добре обробляються тиском. Cr,W,Mo – звужують обл.γ фази. при більшому вмісту лег.комп. сплави при всіх температурах склад.з тв.розчину легуючого елемента в α залізі. Такі сплави наз.феритними, а сплави, які мають часткове перетворення – напівферитними. мех.властивості дуже низькі, пластичність↑ Cr-корозійно стійкою

4 6.перетворення сталі під дією нагрівання. При нагрів.вище А_с1 перліт перетвор.на аустеніт. Це перетвор.склад.з 2 одночасових процесів: поліморфногоαγ переходу і розчинення в А цементиту. Нагріваємо х1 до темпер.А1 723⁰: П→А (ізотермічно). Для х2: при Т=А1: Ф+П, перетворюється лише П в А(ізот.). при Т=А3:квазірідина зменшує вміст карбону.під час нагрівання в А зменшується вміст С до лінії А3 до к-сті х2. для х3: нагріваємо: (Ц_6,67 →Ц(за темп.А1))+(П_0,8→А_0,8(за темп.А1)→А_х3(за темп.Ам)).це справедливо, якщо нагрівати дуже повільно. В умовах швидкого нагрівання перетворення не буде ізотермічним і діаграма буде спотворюватись. Зрост.зерна А. А утв-ся на межах зерен і з часом зростає. Перенагрівання в аустенітну область:розмір зерна великий. Перенагрівати сталь в аустенітну область не можна, бо сталь втрачає мех.властив.

47..діаграма ТТТ. Для отримання ізотермічного перетворення аустеніту береться кусочок сталі(циліндр) вмістом 0,8%С. Нагрівається на 30-50⁰вище А1. роб.ізотермічна витримка для аустенізації (щоб по всьому перерізу був аустеніт). Переносимо зразок в ін.термостат: охолоджуємо стрибком до любої Т⁰ нище А1 і роб.ізотермічна витримка, під час якої знаходять точки т. n,k. Охолодж.до кімн.Т⁰. процедуру повторюють. Висновки:1. перетвор. Нестабільного А відбув.миттєво. проміжок часу між початком витримки і початком перетворення наз. інкубаційним періодом. 2. до т⁰=550 із зростанням ступеня переохолодження ⌂t зростає0, інкуб.період зменш. швидкість перетворення збільшується із зростанням ступ.переохолодження. 3. якщо темп. Менша550, то рушійна сила збільшується, але і інкуб.період збіл(бо відбув.дифузія). 4. пр иТ=240 дифузія атомів С припиняється повністю, настає бездифузійне перетворення, яке наз. Мартенситним перетворенням.

4 8.перлітна обл. ТТТ.АП(Ф+Ц). В результаті зростання частинок цементиту (карбіду) приєднаний до нього об’єм аустеніт збіднюється карбоном, знижує свою стійкість і: поліморфне перетворення γ→α.при цьому кристали ферита зароджуються на границі з Ц, який полегшує цей процес.потім частинки карбіду зростають і одночасно утв-ся нові. Це дає змогу новому зростанню і утворенню фериту.продукти перлітного перетворення мають пластичну будову. Ці структури визначають перлітом (грубодиференційований перліт), сорбітом(середньо-) і трооститом (тонко-).чим вище переохолодження, тим тонша феритно-цементитна структура. На малюку це перша область.

49.проміжна обл.ТТТ. дифузійні процеси гальмуються, але зупинки дифузії немає.вміщує елементи прелітного і мартенситного перетворення:дифузійний перерозподіл С в А між продуктами його розпаду і мартенситне бездифузійне перетворення. Спершу дифузійний перерозподіл С в А, що пизводить до у-ня в ньому об’ємів, збагачених(в процесі ізотермічної витримки можуть виділ.частинки цементитузбіднення С і перетв.йтиме по мартенс.механізму) і збіднених(γ→α перетв.по мартенс.механізму) карбоном. Нерозпавшийся при ізотермічній витримці А при подальшом охолодженні може перетворюватися в март.пертворення або зберігатися, тому проміжне перетворення не йде до кінця. На малюку це друга область.

50.мартенситна обл.ТТТ. мартенсит – упорядкований перенасичений тв.розчин С в α-залізо. Атоми С займають октаедричні пори по осі (001) в гратці М(тетрагональна гратка) і сильно її спотворюють. При збільш.вмісту С висота тетраг.призми збільшується, а основа зменшується. Март.перетв. залежить від темп.і не зал. Від часу. Март.перетворення здійснюється шляхом здвигу і не супроводжується зміною складу тв.розчину. супроводжується збільшенням об’єму, дуже сильними мех.напруж.(тріщини, руйнування, зменш.точності)., непласт., межа міцності низька., але надзвичайно висока твердість. На малюку це третя область

5 1.мартенситна крива.Мартенсидні точки. Щоб мартенситне перетворення розвивалось, необхідно неперервно охолоджувати сталь нище темп.Мн.март.крива – залежність к-сті утвореого М від темп.,до якої охолоджено зразок. Чим нища Т, тим більше утв-ся М. По досягненні відповідної для кожної сталі Т перетворення А в М закінчується – Мк. Положення точок Мн іМк не зал.від швидкості охолодження і обумовлено хімічним складом аустеніта. Чим більше в А С, тим нища температура точок Мн і Мк.всі легуючі елем., окрім кобальта знижують Мн іМк.

5 2.ТТТ за безперервним охолодженням. Чим більша швидкість охолодження і нища темп. Розпаду А, тим дисперсніше утворення феритно-цементитної структури. При невел.шв.1 утв-ся перліт, при більшій шв.2 – сорбіт, і при шв.3 – троостит. При високих шв.охол.(4) частина А переохолоджується до т.Мп і перетв.в мартенсит.структура в цьому випадку склад.з троостита і мартенсита. При дуже вел. шв. охол.дифузійний розпад А стає взагалі неможливим., тоді А переохолоджується до т.Мп і при подальшому охолодженні перетвор.в М(5).критична шв.загартування – мін.шв., при якій весь А перетвор. в М. (4,5)-бездивузійне перетворення >200⁰/сек

5 3ТТТ для до- і заевтектоїдних сталей. Структури перліту, сорбіту і трооститу відрізняються не лише дисперсністю, а й вмістом карбону. Бейніт – структура з α-тв.розчину, пройшовшого мартенситне перетворення і перенасичеий С і частинками карбіду (утв-ся в результаті проміжного перетворення).В верхнему інтервалі Т спершу виділяються надлишкові фази- Ф(доевтект.) і Ц(заевтект.), початок виделення яких визначається додатковою кривою. Кі-сть видєлених Ф чи Ц зменшується з пониженням Т, і при деякій степені переохолодження розпад почин.з утворення зародків квазіевтектоіду. Так як з пониженням Т кількість виділеенного залишкового Ф чи Ц зменшується, то сорбіт і троостит має менше 0.8%С(доевтектоідні). Збільшення С в А доевтект.сталі збільшує його стійкість(криві ізотермічної діаграмми зміщуються в право).

54перетворення М під час нагрівання. Нагрівання М призводить до його розпаду.При 150 на блоках М

утв-ся дуже дисперсні частки Ц в зерні М, при

250-300град частки укрупнюються внаслідок коагуляції(зрост.мал.частинок,поглинання більш великими част.маленьких). Твердість залишається

350-450град Ф+Ц в тілі зерна зникає М зявляється тростит відпущення.

500-600 –коагуляція троостита зростання зерна –Зявляється сорбіт відпущення.

650-700град – перліт відмущення.

55.Відпал. дифузійний відпал (гомогенізація) -усунення дендритної ліквації.Нагрівають сталь до високих Т=1200,бо лише в цьому випадку більш повно протікають дифуз.процеси.Далі витримка 12..15год повільне охолоджують у печі, а потім на повітрі.В рез.дифуз.відпалу виходить велике зерно Видманштетова структура.

Рекристалізаційний Відпал..ІІ роду(з фазовими перетвореннями) застосовується для отримання рівноважної нанапруженої структури сталі.Поділяється на повний і не повний відпал .Повний відпал. Доевтектоїдну сталь нагрівають на 30-50^о нище А3,витримка для аустенізації і завершення фазових перетворень і повільне охолодження.При нагріванні утв-ся дисперсний аустеніт,тому при охолодженні теж буде дисперсна структура.Повільне охолодженнярозпад аустеніту при малих степенях переохолодження,щоб не була сис-ма дуже дисперсною. Підвищує міцність пластич в’язкість лит сталі.

Неповний відпал. (для Заевтектоїдні сталі)

Сталь нагрівають на 30-50⁰вище А1,витримка для аустенізації,повільне охолодження,нагрівання як і у повного відпалу,охол.+ізотермічна витримка для утворення перліту – часткова перикристалізація сталі(залишковий ферит лише частково переходить в аустеніт),підв.пластичність,знім.внутрішні напруження.добра потім обробка різанням

Ізотермічний відпал. Вище А3,ізотерм.витримка до повного заверш фаз-х претвореннь і охолодження.в соляних ваннах для повно розпаду аустеніту Переваги: коротший процес(Т витримки=мін.Т стійкості аустеніту в перлітній області),виходить більш однорідна структура.

56.Нормалізація Нагрівають вище А3_з на 30-50град. Витримують, охолоджують на повітрі. Проміжна стадія між відпалом і загартуванням. Ціль- отримання мілко зернистої однорідної структури, часткове зняття напружень з наклепу, покращення штампування і обробки різанням.

57.Загартування сталі. Охолоджуючі середовища. в Для доевтектоїдних нагріванні сталі на 30-50⁰ вище А3 (При А1-А3 при крист утвор.М закалки+Ф).Витримка для аустенізації: доевтектоїдна сталь зі структурою ферит+перліт при нагріванні перетвор.в аустеніт,яка при охолодженні зі швидкістю>критичної перетвор.в мартенсит,гарні мех.власт. Для заевтектоїдна сталь нагрівання 30-50град вище А1. аустеніт утв-ся при збереженні деякої к-сті цементиту(має бути сферичної форми),після охолодження: мартенсит+карбід,висока твердість.(для карбон стали до 0,3% С не проводять) Верхню границю Т закалки обмежують,бо високаТ веде до збільшення зерна.Швидке охолодження Vохол>Vкрит.(Нижче Мн уповільнюють –зниження фазових напружень, запобіг тріщин).Далі відпущення,щоб зменшити крихкість і напруження).. Середовища охолодження:Вода:1)утв-ня парових прошарків(між рідиною і розпеченою деталлю),шв.переохолодження невелика,2)300-200град пузирькове кипіння при повному розрушенні парової плівки ,вел.шв.охолодження і швидкий відвід теплоти,Використовують водні розчини лугів. NaCl,NaOH майже немає періоду плівкового кипіння при 200-300град Vохолод< ніж у води. Масло:невелика шв.охолодження при 300-200град. мало дефектів,загартувальна здатність велика.підвищена можливість займання,дорого.

58.Загартованість. Це здатність сталі ↑твердість після загартування.Визначається вмістом С в сталі,чим більше в мартенситі (М) С,тим ↑його твердість (доевтектоїдні-пластичні,не можна змін.властивості термообробкою; заевтектоїдні -мають загартованість незалежно від С), лег.елементи мало впливають. Прозагартованість.Це здатність сталі після загартування утворювати М або Труоостито-мартен. на деяку глибину(↑Н).Визначається критичною шв.:якщо шв.охолодження нище критичної шв., то мартенсит буде по всьому перерізу.Якщо навпаки, то прозагартов.буде неповною і в серцевині залА.Прозагарт. тим↑,чим менша критична шв. загартування,тобто чим ↑ стійкість переохолодженого А,збільшення зерен покращує прозагарт.,нерівномірні частинки і неоднорідність А ↓прозагарт. Хар-кою є критичний діаметр(максимал.переріз,який прозагартовується в даному охолоджувачі на глибину=радіусу заготовки).Стійкість переохолодженого М ↑, а крит.шв.↓ при умові,якщо легуючі елементи розчин.в А.При повній закалці мех.властивоті по всьому перерізу однакові.

5 9.Теплові напруження. Внутрішні напруження при загарт.виникають завдяки нерівномірному охолодженні поверхні і серцевини зразка. При відводі тепла поверхневі шари зжимаються швидше,ніж вн. на поверхн.шарах тимчасове розтягування,а на вн.-звуження.Після того,як поверхня охолоне,серцевина ще буде мати стисканнянапруження почнуть зменшуватисьзмінення знаку напружень на поверхні і в серцевині(в серцевині – розтяг.,на пов.-стягування).Ці часові напруження викликають не лише упругую,а частково і пластичну деформаціює залишкові напруження.Чим більша твердість після охолодження,тим більші залишкові деформації.напруж.залежатьт від шв.охолодженняПричини тепл.напружень:кінцева величина теплопровідності і коефіцієнт лінійного розширення(показує,як змінюються розміри при нагріванні на 1градус,чим він ↑,тим↑напружень,чим ↑теплопровідність,тим↓ величина вн.напружень),чим більше шв,тим більша амплітуда. 1-межа між пружними і пласт.деформ.