Шпоры по материаловедению5

0. Поры кристаллических решёток. В пространственной решётке кроме атомов имеется свободное пространство, образующее поры. Различают октаэдрические и тетраэдрические поры. Центры этих пор СТР 27 РИС 1.8!!! Радиус октаэдрической поры ячейки А1 решётки ГЦК с коэффициентом компактности 74% составляет 0,41 радиуса основного атома (иона), а радиус тетраэдрической – 0,22. Поры локализованы в центре ячейки А1 и по середине её рёбер. Решётка А2 ОЦК имеет коэффициент компактности 68%. Радиус пор октаэдрического типа (6 в центре граней и 12 в середине рёбер) составляет 0,154 радиуса атома. 24 поры тетраэдрического типа, расположенные по 4 на гранях ячейки, могут принимать «чужой» атом с радиусом 0,29 от радиуса основного М. Решётка А3 ГП имеет коэффициент компактности 74%. Радиусы 6 пор октаэдрического типа и 20 пор тетраэдрического типа составляют соответственно r=0,14R и r=0,225R, где R – радиус основного атома ячейки.

4. Анизотропия кристаллов. Полиморфизм. Полиморфизм (многообразие формы). Некоторые М в зависимости от t могут изменять тип кристаллической решётки. Полиморфизм (аллотропия) – явление, когда 1 и тот же М при разных t имеет разные кристаллические решётки. Принято обозначать полиморфную модификацию, устойчивую при более низкой t, индексом , при более высокой , затем  и т.д. Н-р, Fe: до 910: ОЦК Fe; 910-1392: ГЦК Fe; >1392: ОЦК Fe. t полиморфного превращения - t превращения одной кристаллической модификации в другую. На явлении полиморфизма основана термическая обработка. При переходе из одной полиморфной формы в др меняются св-ва, в частности  и соответственно V вещ-ва. Н-р,  Fe на 3% больше  Fe, а удельный V соответственно меньше. Эти изменения V необходимо учитывать при термообработке. (Олово: при низкой t происходит полиморфное превращение пластичного белого олова с образованием хрупкого серого порошка серого олова – «оловянная чума»).

Анизотропия свойств кристаллов (неодинаковость). Плотность расположения атомов по разным плоскостям в кристалле неодинакова, а расстояния м/у атомами в плоскости тоже разное. Даже в 1 и той же плоскости расстояния м/у атомами в разных направлениях разное. Подобная неодинаковость св-в в ТВ телах, представляющих собой 1 кристалл (монокристалл), наз-ся анизотропией. Т.о, кристалл анизотропен, в отличие от аморфных тел, кот изотропны. Анизотропия может приводить к дефектам М (расслоению, волнистости). Анизотропию необходимо учитывать при конструировании и разработке технологии получения деталей. Квазиизотропность – кажущаяся независимость св-в от направления испытания (для поликристаллов).

5. Точечные дефекты (ТД) кристаллов, их влияние на свойства кристаллов. Реальные кристаллы никогда не имеют идеально правильной кристаллической решётки. Правильное расположение атомов в пространстве в той или иной степени нарушается из-за тепловых колебаний. В кристаллах всегда имеются химические нарушения в виде инородных примесных атомов. Т.о, в реальных условиях крист решётка никогда не бывает совершенной, есть всегда дефекты. Геометрич признаки классификации дефектов, по кот дефекты разделяют на: 1) точечные; 2) линейные; 3) поверхностные. Точечные имеют размеры, близкие к размерам атомов. ТД образуются в процессе кристаллизации под воздействием тепловых, механич, электрич воздействий; при облучении нейтронами, электронами, рентгеновскими лучами. Типы ТД: а) вакансии; б) межузельные атомы (дислоцированные); в) примесные атомы. РИС тетр!!! Вакансии и межузельные атомы могут возникать при  t, выше абсолютного 0К.  t соответствует своя концентрация вакансий. Из всех точечных дефектов вакансия явл самой важной, т.к. именно они способствуют перемещению атомов внутри кристаллов и за это отвечают (т.е. происходит диффузия). Т.е. присутствие вакансий объясняет возможность диффузии – перемещение атомов на расстояния, превышающие средние межатомные расстояния для данного М. Перемещение атомов осуществляется путём обмена местами с вакансиями. Различают самодиффузию (перемещения атомов не изменяют их концентрацию в отдельных объёмах) и гетеродиффузию (перемещения атомов сопровождаются изменением концентрации; хар-на для сплавов с высоким содержанием примесей). Влияние: Все виды ТД приводят к локальным изменениям межатомных расстояний и  искажают крист решётку. При этом  сопротивление решётки дальнейшему смещению атомов, что способствует упрочнению кристаллов и  их электросопротивление. ТД влияют в определённой мере на физич св-ва. В технически чистых М ТД  электрич сопротивление. На механич св-ва ТД влияют мало.

1. Типы металлических связей в твёрдых телах. Энергия межатомных связей: ионная, ковалентная, металлическая. Ковалентная связь образуется м/у атомами 1 или нескольких хим элементов с близкими ионизационными . Появление между положительно заряженными ионами пары отрицательно заряженных электронов приводит к тому, что оба иона притягиваются к обобществленным электронам и, тем самым, притягиваются друг к другу.  атом взаимодействует с ограниченным числом соседей, причем число соседей = числу валентных е атома  КС насыщенна. Атом взаимодействует тлк с теми соседями, с кот он обменялся е^- т. е, КС направлена. Ионная связь образуется при взаимодействии атомов с малым количеством валентных е и атомов с большим количеством е на валентных оболочках. При этом наружные е атомов с низкими  ионизации переходят на валентные оболочки атомов с высокими ионизационными . В результате образуются «+» и «-» заряженные ионы, взаимно притягивающиеся электростатическими силами. ИС ненасыщенна, т.к  из «-» заряженных ионов притягивает к себе «+» заряженные, а  из «+» заряженных ионов притягивает к себе все «-» заряженные. ИС направлена, т.к. ион притягивает к себе разноименно заряженные ионы и отталкивает одноименно заряженные.  размера иона и увеличение его q ведет к  энергии связи   t_ПЛ материала,  коэффициента теплового расширения и к  модуля упругости. Металлическая связь образуется м/у атомами 1 или нескольких химических элементов, у которых валентные электронные оболочки застроены меньше чем на половину. Поскольку энергия иона min при полностью заполненной внешней оболочке, атомы отдают внешние валентные t и превращаются в «+» заряженные ионы, м/у кот находятся свободные е (электронный газ).  из «+» заряженных ионов притягивается к свободным е, и, тем самым, ионы притягиваются друг к другу. МС ненаправленная и ненасыщенна.

2. Пространственная кристаллическая решетка. Элементарная кристаллическая ячейка. Параметры ячейки. В твёрдых кристаллических телах расположение атомов в пространстве повторяется периодически в 3 измерениях. Если ч/з ЦМ атомов провести линии, то образуется пространственная кристаллическая решётка, в кот можно выделить min V, перемещая кот в направлении 3 осей координат, можно построить всю пространственную кристаллическую решетку. Этот min V наз-ся элементарной кристаллической ячейкой. Для описания крист ячейки используют 6 величин: 3 отрезка, равные расстояниям до ближайших элементарных частиц по осям координат a, b, с и 3 угла м/у этими отрезками , , . Соотношения м/у этими величинами определяют форму ячейки. РИС ТЕТР!!! 1) a=b=c, =90 - кубическая решётка; 2) abc, 90 - трёхклинная фигура. Размер элементарной крист решётки оценивают отрезки a, b, с. Их называют периодами решётки. Зная периоды решётки, можно определить ионный или атомный радиус элемента. Он равен половине наименьшего расстояния м/у частицами в решетке.

3. Основные типы кристаллических решёток М. Координационное число, плотность упаковки, коэффициент компактности. За редким исключением все крист решётки М складываются в 3 типа: 1) В ОЦК атомы расположены в вершинах куба, а 1 атом – в центре его объёма. Параметры ОЦК решётки: К8; число атомов, приходящихся на 1 элементарную ячейку n=1+(1/8)8=2. 2) В ГЦК атомы расположены в вершинах куба и в центре  грани. Параметры ГЦК решётки: К12; число атомов, приходящихся на 1 элементарную ячейку (1/8)8+(1/2)6=4. 3) В ГПУ атомы расположены в вершинах и центре шестигранных оснований призмы, а 3 атома – в средней плоскости призмы. К12; с/а=1,633 – идеальная ГПУ. Общие геом св-ва кристаллов, с помощью кот можно их описывать: 1) КЧ; 2) плотность упаковки – отношение V атомов, приходящихся на 1 элементарную ячейку, к V всей ячейки; 3) число атомов, приходящихся на 1 элементарную ячейку. Для хар-ки крист решёток введены понятия КЧ и коэффициента компактности. КЧ – число атомов, расположенных на min и равных расстояниях от данного атома. Для ОЦК КЧ=8, для ГЦК и ГПУ КЧ=12  ОЦК менее компактна, чем ГЦК и ГПУ. В ОЦК  атом имеет всего 8 ближайших соседей, а в ГЦК и ГПУ их 12. Если принять, что атомы в решётке представляют собой упругие соприкасающиеся шары, то в решётке кроме этих атомов есть значительное свободное пространство. Плотность крист решётки, т.е. объём, занятый атомами, хар-ся коэффициентом компактности , где R – радиус атома (иона), n – число атомов, приходящихся на 1 элементарную ячейку, V – объём элементарной ячейки. Для ОЦК n=1+(1/8)8=2, Q_ОЦК=68%. Q_ОЦК и Q_ГПУ=74%  ГЦК и ГПУ более компактны, чем ОЦК.

6. Линейные дефекты (ЛД) кристаллов, их влияние на свойства кристаллов. Реальные кристаллы никогда не имеют идеально правильной кристаллической решётки. Правильное расположение атомов в пространстве в той или иной степени нарушается из-за тепловых колебаний. В кристаллах всегда имеются химические нарушения в виде инородных примесных атомов. Т.о, в реальных условиях крист решётка никогда не бывает совершенной, есть всегда дефекты. Геометрич признаки классификации дефектов, по кот дефекты разделяют на: 1) точечные; 2) линейные; 3) поверхностные. Линейные дефекты имеют размеры, в 2 направлениях близкие к размерам атомов, а в 3 направлении – размеры, близкие к размерам кристаллов. Наиболее важный вид ЛД - дислокации. Поведение дислокаций определяет важнейшие механич св-ва: прочность и пластичность. Проще всего ввести дислокацию в кристалл можно путём незавершённого сдвига. РИС!!! Сдвинем верхнюю часть кристалла до линии АВ. АВ – граница сдвига = дислокация. Чтобы понять, что произошло в кристалле в рез-те незавершённого сдвига, сделаем сечение кристалла плоскостью,  линии дислокации. В верхней части кристалла есть полуплоскость, кот не имеет продолжения в нижней части кристалла. Это экстраплоскость. Вдоль её нижнего края ч/з весь кристалл тянется область искажения (несовершенства). Это и есть дислокация. Аннигиляция – исчезновение дислокаций из-за «встречи». Плотность дислокации – осн хар-ка дислокационной структуры. Под  дислокации понимают суммарную длину дислокаций в единице V. (см^-2). В тщательно выращенном монокристалле  дислокации небольшая. В поликристалле (хорошо отожжённом)  дефектов 10⁵-10⁷. В деформированном М  дислокации может доходить до 10¹⁰-10¹².

7. Поверхностные дефекты (ПД) кристаллов, их влияние на свойства кристаллов. Реальные кристаллы никогда не имеют идеально правильной кристаллической решётки. Правильное расположение атомов в пространстве в той или иной степени нарушается из-за тепловых колебаний. В кристаллах всегда имеются химические нарушения в виде инородных примесных атомов. Т.о, в реальных условиях крист решётка никогда не бывает совершенной, есть всегда дефекты. Геометрич признаки классификации дефектов, по кот дефекты разделяют на: 1) точечные; 2) линейные; 3) поверхностные. Поверхностные дефекты в 1 измерении имеют размер, сопоставимый с размерами атома, в 2 др – размеры кристалла. Если не принять спец мер,  кусок М состоит из большого числа кристаллов. Есть поверхность, отделяющая в куске М 1 кристалл от др. Эта граница зёрен представляет собой дефект. РИС!!! 1,2 – зёрна; 3 – граница, в кот расположение атомов нарушено. Влияние: т.к. границы зёрен препятствуют перемещению дислокаций и являются местом повышенной концентрации примесей, то они оказывают существенное влияние на механич св-ва М.

9. Строение металлических сплавов. Сплав. Система. Компонент. Фаза. Чистые М находят ограниченное применение в качестве конструкционных материалов, т.е. материалов, используемых для изготовления д/м и др конструкций. Большинство хим элементов используют в промышл в сочетании с др элементами, кот добавляют для улучшения тех или иных хар-к материалов. В совр технике до 92-93% конструкционных материалов приходится на металлические сплавы. Сплав представляет собой макроскопически однородное вещ-во, состоящее из 2 или более М (М и неМ) с характерными металлическими свойствами (прочность, электро- и теплопроводность). Сплав -  однородное вещ-во, полученное сплавлением нескольких элементов (М, неМ, оксидов, органич вещ-в т т.д.) Компоненты сплава - индивидуальные хим вещ-ва (не обязательно хим эл) – бертоллиды и дальтониды, из кот образуется сплав. В зависимости от числа компонентов сплавы могут быть двойные, тройные и т.д. В рез-те взаимодействия м/у компонентами образуются разные по хим составу, строению кристаллические фазы. Фаза – однородная по хим составу и строению часть сплава, отделенная от др частей (фаз) поверхностью раздела. При переходе ч/з границу раздела м/у разными фазами св-ва меняются скачком. Под структурой понимают форму, размеры и хар-р взаимного расположения фаз в сплаве. Фазовый состав и структура, определяющиеся св-ва сплава, зависят от состава и технологии его обработки. Компоненты, находящиеся в физико-хим взаимодействии м/у собой и образующие различные фазы, составляют ТД-ю систему. Система может 1,2 и многокомпонентной. В зависимости от атомно-кристаллического строения все фазы, образующиеся в сплавах, разделяют на виды: 1) промежуточные соединения образуются при взаимодействии компонентов в сплавах. Они представляют собой крист фазы и при образовании ПФ возникает общая крист решётка; 2) твёрдые растворы - фазы, в кот 1 из компонентов (растворитель) сохраняет свою крист решётку, а атомы др (растворяемых) компонентов располагаются в его решётке, искажая её. Тв р-ры образуются в том случае, когда атомы разных эл, смешиваясь в разных соотношениях, способны образовать общую кристаллическую решётку. При этом общей крист решёткой явл решётка 1 из компонентов. Компонент, на основе крист решётки кот образуется тв р-р, наз-ся растворителем. Тв р-ры явл кристаллическими фазами переменного состава.

10. Твёрдые растворы (понятие). Твёрдые растворы замещения и внедрения. Тв растворами наз-ся фазы, в кот 1 из компонентов (растворитель) сохраняет свою крист решётку, а атомы др (растворяемых) компонентов располагаются в его решётке, искажая её. Тв р-ры образуются в том случае, когда атомы разных эл, смешиваясь в разных соотношениях, способны образовать общую кристаллическую решётку. При этом общей крист решёткой явл решётка 1 из компонентов. Компонент, на основе крист решётки кот образуется тв р-р, наз-ся растворителем. Тв р-ры явл кристаллическими фазами переменного состава. Виды тв р-в: а) замещения; б) внедрения. а) Тв р-ры замещения образуются при замещении атомами растворённого компонента в крист решётке атомов растворителя. Тв р-ры замещения могут быть ограниченными и неограниченными  кол-во замещённых атомов может изменяться в широких пределах. Неогранич р-ры образуются в тех случаях, когда компоненты могут замещать друг друга в крист решетке в  количественных соотношениях. Образование неогранич р-в – явление достаточно нечастое. И это может произойти тлк при выполнении след условий: 1) оба компонента должны иметь одинаковый тип крист решётки; 2) различие в атомных размерах компонентов не должно превышать 15%; 3) оба компонента должны иметь близкие ионизационные св-ва. Если хотя бы 1 из этих усл не выполняется, то растворимость будет ограничена. Кроме того, эти условия необх, но не всегда достаточны. б) Тв р-ры внедрения образуются путём размещения атомов растворённого компонента м/у узлами компонента крист решётки растворителя. Такие тв р-ры возникают при сплавлении переходных М с неМ, имеющими малые атомные размеры – Н, N, C, B. . Тв р-ры внедрения всегда ограничены. Образование тв р-в внедрения сопровождается  параметров крист решётки и её искажением.

11. Промежуточные фазы (ПФ) образуются при взаимодействии компонентов в сплавах. Они представляют собой крист фазы и при образовании ПФ возникает общая крист решётка. Однако ПФ отлич от крист решёток образующих её компонентов. В зависимости от природы элементов, образующих промежуточные связи, в них может быть " тип связи. Структура ПФ зависит от 3 факторов: 1) от относит размера атомов; 2) от валентности компонентов; 3) от положения эл в ПСХЭ. В системах, образованных М и неМ, возможны фазы с ионным типом связи. К фазам с ионным типом связи относятся оксиды: . ПФ с металлическим типом связи образуется при взаимодействии переходных М с неМ, имеющими малые атомные размеры. При этом образуется новая крист решётка, отличающаяся и от решётки М, и от решётки неМ. Эти фазы наз-ся соответственно гидриды (соединения с Н), нитриды (с N), карбиды (с С) и бориды (с В). Интерметаллиды – ПФ, образованные М и М. К этим соединениям относят: 1) электронные соединения – ПФ, хим состав и структура кот определяется электронной конфигурацией (отношение числа валентных е^- в соединении). Известны 3 типа этих соединений: , j, . -фазы имеют электронную конфигурацию  ; j-фазы — ; -фазы —. 2) Фазы Лавеса описываются формулой АВ₂.  фаз Лавеса определяется размерным фактором: . Такое соотношение размеров атомов позволяет им плотнейшим образом заполнить пространство. 3) - связи образуются при сплавлении м/у собой переходных М, имеющих близкие атомные размеры.

12. Кристаллизация (К) М. Физическая природа К.  вещ-во может находиться в 3 агрегатных состояниях. Если взять чистые М, то переход из 1 агрегатного состояния в др происходит при вполне определённых t. В общем случае эти t зависят от давления, т.е. изменение давления влечёт за собой изменения t_пл. Но мы будем рассм тлк те случаи, кот происходят при атмосферном давлении. Если взять все М, то их t занимают широкий интервал: от -38С для ртути до +3410С для вольфрама.

Движущие F процесса кристаллизации. При переходе М из одного агрегатного состояния в др меняется уровень свободной энергии  в природе все самопроизвольно протекающие процессы происходят потому что новое состояние в новых условиях явл энергетически более устойчивым, т.е. обл меньшим запасом энергии. Энергетическое состояние хар-ет свободная энергия: F=U-TS, где U – внутренняя энергия системы, обусловленная энергией связи, S – энтропия (мера беспорядка). При  t F  системы . Есть t, при кот тв и Ж состояния нах-ся в равновесии. Это происходит при температуре T_S, кот наз-ся равновесной температурой. Т_КР<T_S  чтобы пошла К жидкую фазу надо охладить ниже равновесной температуры. T_S–Т_КР=Т – степень переохлаждения. T_S const, а Т_КР и Т меняются. Т.о, движущая сила К – стремление к  энергии.

13. Механизм и кинетика кристаллизации. К – процесс образования твёрдых кристаллов из Ж или Г. Механизм К складывается из 2 элементарных процессов: 1) зарождение центров К (зародышей); 2)  центров К. Экспериментально установлено, что кристалл может расти тлк путём одновременного присоединения определенной группы атомов на какую-л грань. Такая группа атомов наз-ся двумерным зародышем. Следовательно,  роста кристаллов определятся вероятностью зарождения двумерного зародыша и вероятностью его присоединения к кристаллу за счёт диффузии. Отсюда следует, что степень переохлаждения влияет на линейную  роста (ЛСР) аналогично тому, как она влияет на скорость зарождения центров (СЦЗ). Экспериментально установлено, что максимум ЛСР чаще всего соответствует меньшим степеням переохлаждения, чем максимум СЦЗ, что связано с тем, что вероятность образования плоского зародыша выше, чем вероятность образования объёмного зародыша. РИС 3 СТР 7 ЛАБА №6!!! Кривые на рис наз-ся кривыми Таммана, кот впервые построил их экспериментально. На основе их анализа можно сделать вывод, что ЛСР и СЦЗ явл функцией степени переохлаждения, кот, в свою очередь, зависит от  охлаждения – чем больше  охлаждения, тем большего переохлаждения можно достигнуть. Следовательно, изменяя условия охлаждения, можно управлять процессом К. Конечный размер зёрен определяется числом центров и  роста кристаллов.

При переходе М из одного агрегатного состояния в др меняется уровень свободной энергии  в природе все самопроизвольно протекающие процессы происходят потому что новое состояние в новых условиях явл энергетически более устойчивым, т.е. обл меньшим уровнем энергии. Энергетическое состояние хар-ет свободная энергия: F=U-TS. При  t F  системы . Есть t, при кот тв и Ж состояния нах-ся в равновесии. Это происходит при температуре T_S, кот наз-ся равновесной температурой. Т_КР<T_S  чтобы пошла К жидкую фазу надо охладить ниже равновесной температуры. T_S–Т_КР=Т – степень переохлаждения. T_S const, а Т_КР и Т меняются. Движущая сила К – стремление к  энергии.

14. Особенности кристаллизации сплавов. Правило фаз. Кристаллизация сплавов. Переход из Ж состояния в тв в сплавах, как и в чистых М, происходит тлк при наличии переохлаждения. Процесс К сплавов складывается из 2 процессов: 1) зарождение центров К (зародышей); 2)  центров К. Особенности К сплавов: тв фазы, образующиеся при К сплавов отличаются по составу от исходной Ж  для образования устойчивого зародыша при К сплавов необх колебания (или флуктуация) концентрации. Поэтому  роста К в сплавах всегда , чем в чистых М. Общие закономерности сосуществования устойчивых фаз, отвечающих условиям равновесия, могут быть выражены в матем форме правил фаз Гиббса: степень свободы системы зависит от концентрации, числа компонентов, фаз и внешних компонентов: С=К-Ф+П, где С – число степеней свободы, К – число компонентов, Ф – число фаз, П внешние переменные (t, давление). Для металлических сплавов правило фаз примет вид С=К-Ф+1, т.к. для них внешним фактором равновесия явл тлк t. Правило фаз, устанавливая количественную зависимость м/у Ф, К и П, даёт возможность предсказать процессы, проходящие в сплавах при нагреве и охлаждении, и определить число фаз при данных условиях. Под числом степеней свободы (или вариантностью системы) понимают число внешних П (t, давление) и внутренних (концентрация) факторов, кот можно изменять без изменения числа фаз, находящихся в равновесии. Вариантность не может быть <0. Независимыми переменными явл конц и t.

15. Диаграмма состояния системы, в кот компоненты неограниченно растворимы.

А и компонент В. 1 - ликвидус. 2 – солидус. Выше линии ликвидус сплав находится в жидком состоянии, ниже линии солидус – в твердом. При кристаллизации сплавов по диаграмме этого типа из Ж будут выделяться не жидкие компоненты, а твердые растворы. Это обусловлено тем, что при сплавлении компонентов А и В образуется непрерывный ряд твердых растворов, т.е. растворов неограниченной растворимости. Отсюда -твердый раствор компонента В в компоненте А. Диаграммы состояния показывают изменения фазового состояния сплавов при изменении их состава и t, а также позволяют предсказывать св-ва сплавов. При изоморфности крист решеток, близости строения валентных электронных оболочек атомов и малой разнице в размерах атомов в твердом состоянии, элементы образуют неограниченные твердые растворы. Верхняя линия на диаграмме состояния представляет собой геометрическое место точек начала кристаллизации или конца плавления  линию ликвидус. Нижняя линия является геометрическим местом точек конца кристаллизации или начала плавления  линия солидус.

17. Фазы и структурные составляющие в системе Fe-C. Сплавы Fе с С – важнейшие металлические сплавы соврем техники. Сюда относятся стали и чугуны. Fe, как и  др вещ-во, никогда не бывает абсолютно чистым  выделяют техническoe Fe и сплавы Fe. Технич Fe содержит 99,8…99,9% Fe и до 0,1…0,2% примесей. t_ПЛ (Fe) такой чистоты=1539С. Прочность технического Fe невысока при высокой пластичности. В тв состоянии Fe может  в 2 модификациях в зависимости от t: до 910 и >1392: ОЦК -Fe; 910-1392: ГЦК -Fe. Кривая охлаждения фиксирует 2 полиморфных и 1 магнитное превращение. Стр 196 рис 6.2!!! При магнитном превращении температурная остановка при 768С связана не с перестройкой крист решётки и перекристаллизацией, а с внутриатомными изменениями внешних и внутренних электронных оболочек, кот и приводят к изменению магнитных св-в. С  VI группе ПСХЭ. С встречается в природе в виде двух основных модификаций: алмаза и графита. С имеет гексагональную слоистую крист решётку. С – мягкий материал и обладает низкой прочностью. Прочность С с  t аномально . При 2500С С прочнее всех тугоплавких М. С образует с Fe твёрдые р-ры внедрения. Растворимость С в Feз зависит от его крсталличекой формы. Диаметр поры крист решётки ОЦК <<, чем диаметр поры решётки ГЦК  -Fe способно растворять С в очень малом количестве, а растворимость С в -Fe существенно больше. Влияние малого размера октаэдрической поры в решётке ОЦК на низкую растворимость С усугубляется ещё тем, сама октаэдрическая пора несимметрична: она вытянута по одной оси вследствие воздействия на неё близлежащих атомов, в том числе и в центре куба. В системе Fe-С возможно присутствие следующих фаз: жидкой фазы, твёрдых растворов на базе -Fe (феррита (Ф)) и на базе -Fe (аустенита (А)), химич соединения Fe₃С (цементита (Ц)) и графита. Ф – тв р-р внедрения С в -Fe. При 727С наблюдается max растворимость С в Ф. Св-ва Ф близки к свойствам чистого Fe. А – тв р-р внедрения С в -Fe. При 1147С А может содержать до 2,14% С; при 727С – 0,8% С. И в Ф, и в А могут растворяться многие легирующие элементы, образуя твёрдые р-ры замещения и резко изменяя их св-ва. Легирование может значительно изменять t границ существования этих фаз. Ц – карбид Fe Fe₃C, в кот содержится 6,67% С. tПЛ Ц = 1252С. Обладает высокой твёрдостью, легко царапает стекло. Ц оч хрупок, имеет почти нулевую пластичность, сложную ромбическую решётку с плотной упаковкой атомов. При нагреве Ц распадается.

18. Деформация. Упругая и пластическая деформация. Механизм пластической деформации. Деформация (Д) – изменение формы и размеров тела под действием напряжений. Упругая Д (УД) – Д, возникающая при сравнительно небольших напряжениях и исчезающая после снятия нагрузки. Остаточная или пластическая Д (ПД) – Д, кот сохраняется после снятия нагрузки. При  напряжения Д может заканчиваться разрушением. УД и ПД в своей физической основе отличаются. Механизм УД. При УД происходит обратимое смещение атомов из положений равновесия в крист решётке. УД не вызывает заметных остаточных изменений в структуре и свойствах м. После снятия нагрузки сместившиеся атомы под действием F притяжения (при растяжении) или отталкивания (при сжатии) возвращаются в исх равновесное положение, и кристаллы приобретают первоначальную форму и размеры. Механизм ПД. В основе ПД  необратимое перемещение одних частей кристалла относит др. После снятия нагрузки исчезает тлк упругая составляющая Д. Пластичность (способность М перед разрушением претерпевать значительную ПД) явл одним из важнейших св-в М. Благодаря пластичности о обработка М давлением. Для М хар-но большее сопротивление растяжению или сжатию, чем сдвигу  процесс ПД представляет собой процесс скольжения одной части кристалла относит др по кристаллографической плоскости или плоскостям скольжения с более плотной упаковкой атомов, где наименьшее сопротивление сдвигу. Скольжение о в рез-те перемещения в кристалле дислокаций. В рез-те скольжения кристаллическое строение перемещающихся частей не меняется. Др механизмом ПД явл двойникование, кот о$ за счёт сдвига; происходит сдвиг части кристалла в положение, соответствующее зеркальному отображению несдвинутой части. Двойникование сопровождается прохождением дислокаций сквозь кристалл. При Д двойникованием напряжение сдвига выше, чем при скольжении. Двойники возникают тогда, когда скольжение затруднено. Д двойникованием обычно набл при низких t и высоких  приложения нагрузки, т.к. в этих случаях для скольжения необходимо высокое напряжение сдвига. Величина напряжения, необходимого для о$ ПД, зависит от  деформирования и t. С   деформирования достижение заданной Д требует больших напряжений, а при  t значение необходимых напряжений . Т.о, ПД явл термически активируемым процессом. При  t предел текучести большинства М . М с ГЦК решёткой имеют значительно меньшую зависимость предела текучести от t, чем М с др типами решёток.

19. Влияние пластической деформации на структуру и свойства М и сплавов. Наклёп упрочнение М под действием пластической деформации. После снятии нагрузки, превышающей предел текучести, в образце останется остаточная деформация. При повторном нагружении  предел текучести М и  его способность к пластической деформации, т.е. происходит упрочнение М. При деформации зёрна меняют свою форму и ориентировку, образуя волокнистую структуру с преимущественной ориентировкой кристаллов. Происходит разворот беспорядочно ориентированных зёрен осями наибольшей прочности вдоль направления деформации. Зёрна деформируются и сплющиваются, вытягиваясь в направлении действующих сил F, образуя волокнистую или слоистую структуру. Преимущественная кристаллографическая ориентировка зёрен вдоль направления деформации наз-ся текстурой М. Чем  степень деформации, тем  зёрен получает преимущественную ориентировку. Образование текстуры способствует появлению анизотропии свойств вдоль и поперёк направления волокон. С  степени деформации механические св-ва, характеризующие сопротивление деформации, , происходит деформационное упрочнение, а способность к пластической деформации . Предел текучести растёт интенсивнее, чем временное сопротивление, и по мере степени пластической деформации значения обеих характеристик сближаются. В рез-те наклёпа механич св-ва меняются существенно. Упрочнение при наклёпе объясняется существенным  плотности дислокаций, характерным для процесса пластической деформации. Плотность дислокаций после холодной деформации  на несколько порядков по сравнению с плотностью дислокаций отожжённого М. Одновременно в процессе пластической деформации  кол-во точечных несовершенств – вакансий и дислоцированных атомов. С  плотности дислокаций и несовершенств кристаллического строения затрудняется свободное перемещение дислокаций. Все эти факторы способствуют упрочнению М при наклёпе. Одновременно в рез-те пластической деформации изменяются физико-механич св-ва М. Наклёпанный М имеет меньшую плотность, более высокое электросопротивление, меньшую теплопроводность, у него падает устойчивость против коррозии. М с ГЦК решёткой при наклёпе упрочняются более сильно, чем М с ОЦК решёткой.