- •1. Атомно-кристаллическое строение металлов. Основные типы кристаллических решеток. Анизотропия. Полиморфизм.
- •2. Строение реальных кристаллических материалов. Дефекты кристаллического строения.
- •3. Теоретическая и реальная прочность. Пути повышения прочности металлов и сплавов.
- •4. Понятие о сплавах. Твердые растворы, механические смеси, химические соединения.
- •5)Экспериментальное построение диаграмм состояния.
- •6) Правила расшифровки диаграмм состояния двойных сплавов. Основные типы диаграмм состояния и их расшифровка.
- •7) Возможности термической обработки в связи с диаграммами состояния сплавов (диффузионный отжиг, отжиг для измельчения зерна, закалка, отпуск и старение).
- •8) Отжиг двойных сплавов. Виды и цели отжига.
- •9) Закалка двойных сплавов. Виды закалки (на пересыщенный твердый раствор, на мартенсит). Отпуск (старение).
- •10) Диаграмма состояния сплавов железо-цементит. Расшифровка, практическое применение.
- •11) Классификация сплавов по диаграмме железо-цементит (стали, чугуны). Маркировка углеродистых сталей, их классификация по структуре и назначению.
- •12) Чугуны (белые, серые, ковкие и высокопрочные). Маркировка, структура, свойства и применение чугунов.
- •13)Предварительная термическая обработка стальных заготовок (нормализация, отжиг).
- •14)Предварительная термическая обработка углеродистых инструментальных сталей.
- •15) Перегрев и пережог стали, их влияние на механические свойства стали.
- •16) Диаграмма изотермического распада переохлажденного аустенита (с-образные кривые). Критическая скорость закалки стали.
- •17)Окончательная термическая обработка стальных изделий (вал, пружина, инструмент).
- •19)Закалка сталей. Внутренние напряжения при закалке.
- •22)Отпуск закаленных углеродистых сталей. Виды и назначение отпуска. Влияние отпуска на структуру и механические свойства закаленной стали.
- •18) Влияние содержания углерода на твердость закаленной и отожженной сталей.
- •20)Закалочные среды. Способы закалки.
- •21) Дефекты при закалке сталей (закалка с перегревом, неполная закалка).
- •23) Основные характеристики прочности металлов при статистических нагрузках (σΒ, στ, δ, ψ). Ударная вязкость (kcu).
- •24) Прокаливаемость сталей. Влияние несквозной прокаливаемости на механические свойства сталей. Критический диаметр (Dкр). Метод торцовой закалки.
- •25) Термическая обработка конструкционных (изделие типа вал, шестерня) и рессорно-пружинных сталей с учетом прокаливаемости.
- •26) Легированные стали. Фазы, образуемые легирующими элементами в сплавах на основе железа. Влияние легирующих элементов на диаграмму изотермического распада аустенита и прокаливаемость.
- •27) Влияние легирующих элементов на критические точки железа и механические характеристики феррита.
- •28) Классификация легированных сталей по структуре, маркировка и области их применения.
- •29) Конструкционные легированные стали и их термообработка (цементуемые, улучшаемые. Рессорно-пружинные стали).
- •30. Дефекты легированных сталей (дендритная ликвация, отпускная хрупкость, флокены).
- •31. Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали: хромистые (ферритный и мартенситный класс) и хромоникелевые (аустенитный класс). Маркировка, структура, свойства, области применения.
- •32) Термическая обработка коррозийно-стойких хромистых и хромоникелевых аустенитных сталей.
- •33) Межкристаллическая коррозия аустенитных и ферритных коррозионностойких сталей и способы ее устранения.
- •34)Износостойкие стали, их термическая обработка, области применения.
- •1)Графитизированная сталь.
- •2)Высокомарганцовистая сталь.
- •35) Шарикоподшипниковые стали. Маркировка, термическая обработка.
- •36) Инструментальные легированные стали перлитного класса. Маркировка, термическая обработка.
- •37) Быстрорежущие стали и их термическая обработка. Маркировка, области применения.
- •38) Твердые сплавы. Марки. Применение.
- •39) Теплостойкость инструментальных углеродистых и легированных сталей и твердых сплавов.
- •40) Наклеп. Влияние степени наклепа на структуру и механические свойства стали.
- •42) Способы упрочнения стальных изделий. Наклеп.
- •41) Рекристаллизация. Размер зерна при рекристаллизации. Критическая степень наклепа.
- •43) Поверхностная закалка (твч), режим термической обработки.
- •44) Цементация. Виды цементации. Термическая обработка цементированных изделий.
- •45) Азотирование. Стали для азотирования. Режим термической обработки.
- •46) Цианирование сталей.
- •47) Диффузионная металлизация (алитирование, хромирование, силицирование, борирование).
- •48) Алюминий и его сплавы. Деформируемые и литейные сплавы на основе алюминия (дюрали и силумины). Термическая обработка, структура, свойства, применение.
- •49)Титан и его сплавы. Конструкционные титановые сплавы, их термическая обработка, структура, свойства.
- •50) Подшипниковые сплавы (чугун, бронза, баббиты). Баббиты, маркировка, структура, применение.
- •51) Медь и ее сплавы. Латуни, бронзы. Структура, свойства, маркировка, применение.
1. Атомно-кристаллическое строение металлов. Основные типы кристаллических решеток. Анизотропия. Полиморфизм.
Все металлы в твердом состоянии имеют кристаллическое строение, т.е. атомы расположены упорядоченно и образуют кристаллическую решетку.
Плотность – доля, заполненная атомами, если их представить в виде шаров. Координационное число – количество атомов, находящихся от данного на минимальном расстоянии.
Тип |
Параметр |
Me |
Плотность |
Коорд. число |
Кол-во на ячейку |
Кубическая |
Кубик(a=b=c, α=β=γ=90) |
полоний |
- |
6 |
8*1/8=1 |
ОЦК(объемно-центрованный куб) |
Куб, в котором атомы расп. по углам +1 в центре. Параметры те же |
Feα; Feδ; Wo; Mo; Cr |
68% |
8 |
8*1/8+1=2 |
ГЦК(гране-центрированный куб) |
Куб, в котором атомы расп. по углам + по серединам граней. Параметры те же |
Feγ,Au, Ag, Cu, Ni, Al |
74% |
12 |
8*1/8+6*1/2=4 |
Гексагональная |
6 граней a=b≠c, α=β=90 γ=120 |
Se, Te |
- |
6 |
2/2+12/6=3 |
ГПУ (Гексагональная плотноупакованная) |
6 граней, на верхней и нижней по атому. Параметры те же |
Mg, Ti, Cd, Zn |
74% |
12 |
2/2+12/6+3=6 |
Чем больше плотность упаковки, тем выше пластичность.
Свойство металла изменять кристаллическую решетку с изменением температур – полиморфизм (много форм). Полиморфные модификации обозначают α, β, и т д.
Анизотропия - зависимость физических свойств вещества от направления. Естественная анизотропия — наиболее характерная особенность кристаллов. Именно потому, что скорости роста кристаллов в разных направлениях различны, кристаллы вырастают в виде правильных многогранников.
Квазиизотропия – почти одинаковые свойства в различных направлениях.
2. Строение реальных кристаллических материалов. Дефекты кристаллического строения.
Обычно кусок металла состоит из скопления большого числа маленьких кристаллов неправильной формы, называемых зернами. Кристаллические решетки в отдельных зернах ориентированы относительно друг друга случайным образом. Поверхности раздела зерен называются границами зерен. Такой кусок металла является поликристаллом. При определенных условиях, обычно при очень медленном контролируемом отводе тепла при кристаллизации (затвердевании металла), может быть получен кусок металла, представляющий собой один кристалл, его называют монокристаллом.
Встречающиеся в природе кристаллы, как монокристаллы, так и зерна в поликристаллах, никогда не обладают строгой периодичностью в расположении атомов т. е. не являются «идеальными» кристаллами. В действительности «реальные» кристаллы содержат те или иные несовершенства (дефекты) кристаллического строения.
Дефекты в кристаллах принято классифицировать по характеру их измерения в пространстве на точечные (нульмерные), линейные(одномерные), поверхностные (двухмерные), объемные (трехмерные).
Точечными дефектами называются такие нарушения периодичности кристаллической решетки, размеры которых во всех измерениях сопоставимы с размерами атома. К точечным дефектам относят вакансии (узлы в кристаллической решетке, свободные от атомов), мгжузельные атомы (атомы, находящиеся вне узлов кристаллической решетки), а также примесные атомы, которые могут или замещать атомы основного металла (примеси замещения), или внедряться в наиболее свободные места решетки (поры или междоузлия) аналогично межузельным атомам. Точечные дефекты являются центрами локальных искажений в кристаллической решетке. Точечные дефекты всегда присутствуют в кристалле.
Линейные дефекты в кристаллах характеризуются тем, что их поперечные размеры не превышают нескольких межатомных расстояний, а длина может достигать размера кристалла. К линейным дефектам относятся дислокации — линии, вдоль и вблизи которых нарушено правильное периодическое расположение атомных плоскостей кристалла Различают краевую и винтовую дислокации. Краевая дислокация представляет собой границу неполной атомной плоскости (экстраплоскости). Винтовую дислокацию можно определить как сдвиг одной части кристалла относительно другой. Так как пластическая деформация в кристаллических телах осуществляется движением дислокаций то упрочнение металла может быть достигнуто путем создания препятствий для их продвижения. Обычно упрочненное состояние достигается при взаимодействии дислокаций друг с другом, с атомами примесей и частицами другой фазы. Дислокации влияют не только на прочностные и пластические свойства металлов, но также и на их физические свойства (увеличивают электросопротивление, скорость диффузии и т.д.)
Под поверхностными (двумерными) дефектами понимают такие нарушения в кристаллической решетке, которые обладают большой протяженностью в двух измерениях и протяженностью лишь в нескольких межатомных расстояниях в третьем измерении. К ним относятся дефекты упаковки, двойниковые границы, границы зерен и
внешние поверхности кристалла. Под дефектами упаковки подразумевают локальные изменения расположения плотноупакованных плоскостей в кристалле.
К объемным (трехмерным ) дефектам относятся такие, которые имеют размеры в трех измерениях: макроскопические трещины, поры и т. д.