Зависимость металлов от их структуры - Микроструктура металлов. Зернистость металлов. Неоднородные и однородные сплавы.
Металлография, или металловедение,— наука, занимающаяся изучением свойств, состава и структуры металлов и их сплавов. Металловедение кзк наука создана русскими учеными-металлур-гами. Выдающийся русский ученый-металлург Павел Петрович Аносов первый заложил основы металловедения. Работая на Златоустовском оружейном заводе на Урале, он впервые в мире в г. Аносов положил начало современному процессу производства стали, называемому мартеновским; он осуществил метод передела чугуна в сталь в г. Аносов проделал большую научную работу по изучению влияния углерода на свойства стали. Его научные работы оказали большое влияние на развитие производства качественных сталей и на улучшение методов их термической обработки. Дальнейшую работу по изучению свойств металлов и металлических сплавов в зависимости от изменения их состава и строения продолжал гениальный русский ученый Дмитрий Константинович Чернов. Работая инженером на Обуховском сталелитейном заводе в Петербурге, он сделал открытие, которое имело исключительно важное значение для дальнейшего развития металловедения. Чернов в результате многочисленных наблюдений над поведением стальных поковок в процессе тепловой обработки установил, что при определенных температурах в стали, находящейся в твердом состоянии, происходит перестройка ее частиц, благодаря чему изменяется структура стали и ее свойства. Черновым, были опубликованы в г. Благодаря его открытиям стала возможной правильная, научно обоснованная термическая обработка металлов и металлических сплавов. Последователи и ученики Д. Существуют тела аморфные и кристаллические. Структура аморфных тел состоит из хаотически расположенных атомов. К таким телам относятся, например, стекло, янтарь, смолы и т. Кристаллические тела отличаются от аморфных тем, что атомы в них располагаются в геометрически правильном порядке. Металлы и металлические сплавы относятся к типичным кристаллическим телам. Атомы, располагаясь в металлах в строго определенном геометрическом порядке, образуют кристаллическую решетку рис. В зависимости от расположения атомов образуются различные виды кристаллических решеток. В металлах чаще всего встречаются кристаллические решетки в виде центрированного куба, гранецентрированного куба и гексагональной призмы. Такие, например, металлы как хром, ванадий, вольфрам, молибден и ряд других, имеют кристаллическую решетку в виде центрированного куоа рис. Алюминий, медь, свинец, никель, серебро и др. В такой решетке в каждом углу куба находится по одному атому и по одному атому в центре каждой грани. Всего, следовательно, 14 атомов. Кристаллическую решетку в зиде гексагональной призмы рис. Расположение атомов в кристаллической решетке типа гексагональной призмы следующее: Расстояния между атомами в кристаллической решетке чрезвычайно малы и измеряются специальной единицей длины, которая носит название ангстрема по имени ученого. Один ангстрем равен одной стомиллионной Юле сантиметра. В расплавленном жидком металле атомы находятся в движении. Центры кристаллизации представляют собой чрезвычайно мелкие группы атомов, которые группируются в геометрически правильном порядке. Образующиеся зародыши кристаллизации очень неустойчивы, и многие из них снова растворяются. Практическими наблюдениями установлено, что зародыши кристаллизации приобретают устойчивость и начинают расти тогда, когда жидкий металл переохладится до некоторой температуры. Кривая охлаждения чистого металла дает наглядное представление о том, как протекает процесс кристаллизации. В переохлажденном металле рис. После начала интенсивной кристаллизации температура переохлажденного металла поднимается до температуры его затвердевания б за счет выделения скрытой теплоты кристаллизации. В течение всего процесса кристаллизации температура металла остается постоянной б, в. После того как металл перейдет из жидкого состояния в твердое, начинается понижение его температуры до температуры окружающей среды г. В процессе кристаллизации происходит рост зародышей за счет атомов из окружающей их жидкости, которые располагаются в кристаллической решетке в строго определенном порядке рис. Вначале рост зародышей кристаллизации протекает свободно, и они имеют правильную внешнюю геометрическую форму. Но так как одновременно образуется много зародышей, то наступает такой момент, когда они начинают встречаться друг с другом рис. После такого столкновения рост их становится возможным только в тех направлениях, где нет помех. Это приводит к тому, что внешняя геометрическая форма кристаллов металла становится неправильной, вследствие чего они обычно называются зернами металла рис. Структура некоторых металлов, находящихся в твердом состоянии, может при известной температуре испытывать превращения, которые представляют собой перегруппировку атомов и переход из одного вида кристаллической решетки в другой. Такое явление носит название аллотропии металлов. Различные кристаллические формы, в которые кристаллизуется один и тот же твердый металл при определенных температурах, называются аллотропическими модификациями. Аллотропические модификации обозначаются греческими буквами. Переход из одной модификации в другую происходит при определенной, постоянной температуре и сопровождается поглощением тепла при нагреве или выделением тепла при охлаждении и образованием новой кристаллической решетки. Чистое железо существует в нескольких модификациях. На кривой охлаждения чистого железа рис. Новая модификация называется дельта-железо 8-Fe. Аллотропические превращения имеют очень важное значение, так как металлы, испытывающие такие превращения, могут подвергаться термической обработке. Аллотропическим превращениям подвержены, кроме железа, и некоторые другие металлы, как, например, титан, марганец, кобальт, цирконий, олово. Сплавом называется сложное вещество, полученное сплавлением двух или нескольких элементов. Элементы, составляющие сплав, называются компонентами сплава. В жидком состоянии сплав представляет раствор, в котором атомы одного компонента равномерно распределяются между атомами других компонентов, благодаря чему жидкий раствор обладает одинаковыми свойствами в любой своей части, как бы она ни была мала. Такие вещества называются однородными. Свойства любого жидкого раствора отличаются от свойств его компонентов, но каждый компонент оказывает влияние на характер свойств раствора. При тщательном исследовании жидких растворов оказывается, что физические, электрические и другие свойства этих растворов резко отличаются от свойств их компонентов и могут изменяться в зависимости от процентного содержания компонентов, т. Концентрацией раствора называется отношение веса растворимого вещества к весу всего раствора. Концентрация выражается обычно в процентах. При переходе сплава из жидкого состояния в твердое могут получаться различные виды взаимодействия компонентов. Основными видами взаимодействия компонентов являются: Механическая смесь представляет такой вид взаимодействия компонентов, при котором в процессе кристаллизации компоненты сплава не вступают в химическую реакцию и не растворяются один в другом, а сохраняют свои кристаллические решетки. Следовательно, структура сплава, являющегося механической смесью двух каких-либо компонентов, например, свинца и сурьмы, будет состоять из чрезвычайно мелких кристаллов свинца и кристаллов сурьмы. В случае химического соединения взаимодействие компонентов сплава характеризуется образованием совершенно новой кристаллической решетки, не похожей на кристаллические решетки компонентов; при этом соотношение компонентов всегда будет строго определенным. Твердый раствор отличается от механической смеси и химического соединения тем, что в нем сохраняется кристаллическая решетка металла-растворителя, в которой размещаются атомы всех компонентов сплава. Металл, кристаллическая решетка которого сохраняется после образования твердого раствора, называется растворителем. Твердые растворы могут быть двух видов: В твердом растворе внедрения атомы растворенного вещества располагаются между атомами растворителя рис. В твердом растворе замещения атомы растворенного вещества частично замещают собой атомы растворителя в его кристаллической решетке рис. Для изучения сплавов обычно пользуются диаграммами состояния сплавов. Диаграммы состояния сплавов заменяют собой все записи и кривые охлаждения сплава, полученные в результате Многочисленных наблюдений. Такая диаграмма дает возможность видеть все изменения строения сплава и его свойств, происходящие в зависимости от изменения концентрации и температуры. Любая точка диаграммы дает характеристику сплаза определенной концентрации и структуры. По диаграмме состояния сплавов можно определить температуру плавления и температуру затвердевания данного сплава при любой концентрации. Знание этих фактов способствует правильному выбору температур нагрева и охлаждения при термической и химико-термической обработках различных сплавов. Для того чтобы уяснить, как строится диаграмма состояния сплавов, рассмотрим построение такой диаграммы для сплавов свинца и сурьмы. Чтобы определить критические точки взятых металлов и их сплавов, нагреем поочередно каждый металл и сплав до полного расплавления и с помощью термопары или пирометра внимательно проследим за процессом их охлаждения и построим кривые охлаждения рис. В процессе охлаждения расплавленного чистого свинца будут происходить следующие явления. Аналогичные явления наблюдаются и в процессе охлаждения расплавленной чистой сурьмы рис. Кривая в этой точке имеет перегиб. По мере дальнейшего понижения температуры количество кристаллов свинца будет все более увеличиваться, а остающаяся часть жидкого сплава будет обогащаться сурьмой. Структура затвердевшего сплава такой концентрации состоит из правильно чередующихся между собой частиц свинца и сурьмы. Такая механическая смесь называется эвтектической. Такая структура твердого сплава представляет собой чистую эвтектику. Структура затвердевшего сплава будет состоять из кристаллов сурьмы и эвтектики. Структура сплава состоит из кристаллов сурьмы и эвтектики. Сплавы свинца с сурьмой при наличии в них избыточной сурьмы образуют в твердом состоянии структуру, состоящую из кристаллов сурьмы и эвтектики. Кривые охлаждения сплавов свинца и сурьмы с различным процентным содержанием Компонентов можно объединить в одну диаграмму состояния сплавов свинца с сурьмой. Для этого на горизонтальной оси рис. Через точки, отвечающие составам испытанных сплавов, проведем пунктиром вертикальные линии. После этого переносим с кривых охлаждения критические точки на вертикальные линии диаграммы. Как известно из предыдущих наблюдений, каждый сплав имеет две критические точки, кроме эвтектического сплава. Критическую температуру эвтектического сплава обозначим буквой В. Соединим точки А и С плавными кривыми с точкой В так, чтобы кривые проходили через все верхние критические точки. Через все нижние критические точки проведем прямую линию, которая пройдет и через точку В, и обозначим ее левый конец буквой D, а правый конец буквой Е. Верхние критические точки являются точками начала затвердевания сплавов, а нижние критические точки — точками конца затвердевания сплавов. Линия ABC диаграммы называется линией ликвидуса от латинского слова жидкий. Выше линии ABC все сплавы свинца и сурьмы находятся в жидком состоянии. Ниже линии DBE все сплавы свинца с сурьмой находятся в твердом состоянии, причем ниже линии DB они будут состоять из кристаллов свинца и эвтектики и называются доэвтектическими, ниже точки В — из чистой эвтектики так называемые эвтектические и ниже линии BE — из кристаллов сурьмы и эвтектики заэвтектические. Существуют различные структурные составляющие железоуглеродистых сплавов. Они имеют следующие названия: Ферритом называется химически чистое железо, а также твердый раствор углерода в железе. Он обладает небольшой твердостью и малой прочностью. Твердость феррита зависит от размера зерна; пластичность феррита высокая. Цементитом называется химическое соединение железа с углеродом. В белом чугуне содержится большое количество цементита. Цементит оказывает значительное влияние на механические свойства стали. Механическая смесь феррита и цементита образует структуру стали, называемую перлитом. Перлит бывает двух видов: Путем нагрева до определенных температур можно изменить строение пластинчатого перлита и получить так назы-ваёмый зернистый перлит, в котором цементит находится в виде круглых зерен, расположенных среди феррита. Зернистый перлит обладает лучшими механическими свойствами, чем пластинчатый. Перлит по своим механическим свойствам занимает промежуточное положение между ферритом и цементитом. Аустенит представляет собой твердый раствор внедрения углерода в железе. Эвтектическая смесь аустенита и цементита образует структуру стали, называемую ледебуритом. Стали и чугуны представляют собой сложные сплавы, содержащие, кроме железа и углерода, другие элементы — кремний, марганец, фосфор и серу, а также цветные металлы в легированных сталях и чугунах. Главнейшей составной частью, определяющей характер и свойства железоуглеродистого сплава, является углерод. Структура и свойства стали и чугуна изменяются лишь при условии нагрева их до критических температур, зависящих от содержания углерода в этих сплавах. Критические температуры железоуглеродистых сплавов с разным содержанием углерода могут быть нанесены на специальную диаграмму, называемую диаграммой состояния сплавов системы железо — углерод. По горизонтальной оси диаграммы откладывается содержание углерода в процентах, а по вертикальной оси — температура. Каждая точка на диаграмме представляет собой определенный сплав при определенной температуре. Выше линии ACD все сплавы находятся в жидком состоянии. Линия АCD есть линия ликвидуса. Все остальные сплавы железа с углеродом плавятся и затвердевают в некотором промежутке температур, постепенно изменяющемся. Линия AECF есть линия солидуса. Ниже этой линии все сплавы находятся в твердом состоянии. Область диаграммы, ограниченная линиями АС, СЕ, ЕА, представляет сплавы, состоящие из твердых кристаллов аустенита и жидкого сплава; область диаграммы, ограниченная линиями DC. CF, FD, включает сплавы, состоящие из твердых кристаллов цементита и жидкого сплава. Сплавы, находящиеся в области диаграммы, ограниченной линиями АЕ, ES, SG, состоят из аустенита. По линии ES начинает выделяться из аустенита цементит. Такой сплав называется эвтектоидным. Линия GPQ показывает предел насыщения а-железа углеродом. При нагревании стали выше критической точки Aci рис, 20 температура, при которой перлит превращается в аустенит в структуре стали, как известно, начинают происходить превращения. После окончания превращения дальнейшее нагревание или выдержка ведут к росту аустенитного зерна. Рост зерна происходит самопроизвольно, причем скорость этого процесса увеличивается с повышением температуры. Рост аустенитного зерна протекает по-разному и зависит от склонности зерна к росту. В зависимости от этого различают стали наследственно крупнозернистые и наследственно мелкозернистые. Под наследственностью понимают склонность зерна к росту. Наследственно крупнозернистые стали обладают повышенной склонностью аустенитного зерна к росту, а наследственно мелкозернистые малой склонностью к росту. Изменение размеров зерна при нагревании указанных сталей видно из рис. При нагревании стали выше критической точки Асх размер зерна стали резко уменьшается. Размер аустенитного зерна имеет большое значение для получения окончательных результатов при термической обработке сталей. Превращение перлита ib аустенит сопровождается измельчением зерна. Образующееся при этом превращении зерно очень мелко. При обратном превращении аустенитного зерна в перлитное изменений в его размере почти не происходит рис. Следовательно, размер перлитного зерна зависит главным образом от размера аустенигного зерна. А так как аустенитное зерно растет только при нагревании, то, нагревая сталь до определенных температур, можно получить окончательно требуемый размер зерна стали. Размер действительного зерна стали, т. Схема роста зерна в наследственно-мелкозернистой и в наследственно-крупнозернистой стали. Крупнозернистая сталь хорошо прокаливается и обрабатывается режущим инструментом, но в то же время она более склонна к закалочным деформациям, к образованию в ней трещин. Мелкозернистые стали обладают большей ударной вязкостью в сравнении с крупнозернистыми сталями, но меньшей прокаливае-мостью. Для изготовления изделий, которым требуется вязкая сердцевина при твердой поверхности, применяется мелкозернистая сталь. При медленном охлаждении нагретой стали до аус-тенитного состояния аусте-нит превращается в перлит, феррит и цементит. Сорбит бывает двух видов: Сорбит закалки состоит из чередующихся пластинок феррита и цементита, но пластинки цементита в нем значительно тоньше, чем в перлите. Сорбит тверже перлита, но обладает меньшей вязкостью. В сорбите отпуска частицы цементита имеют шарообразную форму. Троостит, так же как и сорбит, различается двух видов: Троостит представляет механическую смесь пластинок феррита и цементита, но более тонких, чем в сорбите. Троостит обладает большей твердостью по сравнению с сорбитом, но меньшей вязкостью. Мартенсит представляет собой твердый раствор внедрения углерода. Кристаллы мартенсита имеют иглообразную форму. Он обладает высокой твердостью и хорошо сопротивляется износу; пластичность и вязкость его низкие. Ру - информационная система по строительной технике. Копирование материалов не допускается. Toggle navigation 1 2 3 Строительная техника. Автомобильные материалы и шины.
Последние новости джанкоя сегодня
Супракс при скарлатине у детей
Состав, структура и свойства металлов
Hd44780 таблица символов
Слушать притчи копыловой
Еле заметная полоска на тесте овуляции
Цитаты инфо ру
Инструкция по применению синекод капли
Softodrom ru каталог программ для windows 7
Ланта банк клиент банк
Как вывести дома
Дядя делает кунилингус
Материаловедение и термическая обработка сталей. Методы исследования структуры металлов и сплавов
Угловой диван ижевск каталог
Лазанья из слоеного
Кто правил после романовых
Вязание спицами для женщин свитера
Panasonic tc 2150r инструкция
Энциклопедия по машиностроению XXL
Тесто для лепешек на сковороде на воде
Увеличение мышц рук джим стоппани
Наши истории любви фильм 2012
Как назвать котенка мальчика на букву м