1. Materiale - disciplina care studiază relația dintre compoziția chimică, structura, proprietățile materialului și modificări ale acestor proprietăți sub diferite influențe externe.
Toate metalele se solidifice în condiții normale, sunt substanțe cristaline, adică atomii de stabilire ea caracterizate printr-o anumită ordine - intervale, ca și în direcții diferite și pe diferite planuri. Acest ordin este determinat de conceptul rețelei cristaline. Cu alte cuvinte, rețeaua cristalină a unui grilaj spațiu imaginar, în care nodurile sunt aranjate particulele care formează corpul solid.
Celula unitate - volumul de celule din numărul minim de atomi, în care spațiu de transfer multiplu poate construi intregul cristal. Celula unitate a structurii cristaline trăsăturile caracteristice. Principalii parametri ai cristalului sunt:
dimensiunea marginilor celulei unitare. a, b, c - grilaj perioade - distanța dintre centrele cele mai apropiate atomi. Într-o singură direcție sunt păstrate strict definite.
) ., , unghiurile între axele (
numărul de coordonare (K) indică numărul de atomi situate la distanță egală față de aproape orice atom din zăbrele.
baza de zăbrele - numărul de atomi pe o celulă unitate din zăbrele.
determinarea densității atomilor în rețeaua cristalină, - volumul ocupat de atomi, care sunt văzute în mod convențional ca sfere rigide. Acesta este definit ca raportul dintre volumul ocupat de atomi de carbon la volumul celulei (pentru o rețea cubică centrată pe corp - 0,68, pentru o rețea cubică cu fețe centrate - 0.74)
7 Distinge Grile de cristal de formă. Printr-un aranjament de particule de tip - 14 tipuri (Bravais zabrele).
Cele trei tipuri mai comune barilor de cristal.
cubi (cci) atomi centrata corp sunt aranjate în colțurile unui cub în centru (V, W, Ti, Fe. alcaline, metale alcalino-pământoase)
Un cub (FCC) atomi centrate față în nodurile sale de eliminare a unui cub și centrul fiecăreia dintre cele 6 fețe (Ag, Au, Fe)
Hexagonala. la baza căruia este un hexagon. (Ti, Zn, Be, Mn)
Easy - atomii sunt situate în celulă și nodurile de deținător 2 baze (de carbon sub formă de grafit);
close-packed (HCP) (când c / a = 1,633) - are 3 atomi suplimentare în planul median (zinc).
Deoarece lichidul topit poate crește singur cristal. Acestea sunt utilizate în mod obișnuit în laboratoare pentru studiul proprietăților unei substanțe.
Metale, aliaje, obținute în condiții normale constau dintr-un număr mare de cristale, adică au o structură policristalină. Aceste cristale numite boabe. Acestea sunt neregulate în formă și în mod diferit orientate în spațiu. Fiecare bob are o orientare de rețea cristalină diferită de orientarea boabelor adiacente prin proprietățile metalelor reale sunt mediate, iar fenomenele anizotropie nu sunt observate
În rețeaua cristalină a metalelor reale au diverse defecte (imperfecțiunile), care rupe legăturile dintre atomii și afecta proprietățile de metal. Există următoarele imperfecțiunile structurale:
Dot - mici, în toate cele trei dimensiuni;
Liniare - mici bidimensional și arbitrar extins în al treilea;
suprafață - mică într-o singură dimensiune.
Iov - absența atomilor în rețeaua cristalină, „găuri“ care sunt formate ca urmare a diferitelor cauze. concentrația de neocupare este determinată în mare măsură de temperatura corpului. Mutarea prin cristal, pot apărea posturi vacante unice. Și să se alăture în divacancy. Acumularea de mai multe posturi vacante poate duce la formarea de pori și goluri.
atom dizlocată - este un atom eliberat dintr-un sit cu zăbrele și a avut loc în interstițiu. Concentrația de atomi dislocat este mult mai mică decât locuri de muncă, deoarece formarea lor necesită costuri semnificative de energie. Astfel atom la fața locului muta un post vacant.
atomi de impurificare sunt întotdeauna prezente în metalul, deoarece este practic imposibil pentru topirea metalelor pure chimic. Acestea pot fi dimensionate mai mari sau mai mici decât atomii majore și situate în site-urile cu zăbrele sau site-uri interstițiale.
Dislocare - un defect al structurii de cristal, reprezentând linia de-a lungul și în vecinătatea care sunt caracteristice cristal locația corectă rupt avioane atomice.
O muchie dislocare este o linie de-a lungul căreia se termină în interiorul marginii de cristal semiplane „de prisos“
Incompletă a planului suplimentar numit.
Cele mai multe dislocațiilor formate prin mecanismul de deplasare. Formarea sa poate fi descrisă prin următoarele operații. Cristal de incizie ABCD plane, deplasa în raport cu porțiunea superioară a inferior cu o perioada grilajului, în direcția perpendiculară AB și apoi reconcilia din nou atomii de pe marginile tăiate ale fundului.
Cea mai mare distorsiune în aranjamentul atomilor într-un cristal are loc aproape de marginea de jos a extra. Stânga și dreapta de la marginea extra aceste distorsiuni sunt mici (câteva perioade de zăbrele), și de-a lungul marginii distorsiunii suplimentare se extind prin întregul cristal și poate fi foarte mare (mii de perioade zăbrele).
Dacă din plus la partea de sus a cristalului, dislocare de margine - pozitiv, în cazul în care partea de jos, apoi - negativ. Dislocările același semn sunt respinse și atrași de vizavi.
În substanța atomii de proces de cristalizare care se încadrează la vapori sau o soluție, este ușor să se alinieze pașii, ceea ce conduce la mecanismul de creștere a cristalului elicoidal.
Liniile de dislocare nu se poate termina în cristal, acestea ar trebui să fie închise, fie pentru a forma o buclă sau o sucursală în mai multe luxații, sau du-te la suprafața cristalului.
Structura dislocare a materialului are o densitate de dislocații.
Densitatea de dislocare în cristal este definit ca numărul mediu de linii de dislocare ce traversează zona pătrat de 1 m 2 în interiorul corpului sau lungimea totală a liniilor de dislocare într-un volum de 1 m 3
Densitatea de dislocare variază în limite largi și depinde de materialul. După recoacere minuțioasă, densitatea de dislocare 10 5 ... 10 7 m 2. Cristale cu cristal densitate zabrele dislocare puternic deformată atinge 15 ... 10 brumărel 16 m -2.
densitatea de dislocare determină în mare măsură rezistența și ductilitatea materialului.
rezistență minimă este determinată de densitatea critică a dislocațiilor
Dacă densitatea este mai mică decât valoarea a, rezistența de deformare crește brusc, iar puterea este aproape teoretică. rezistență mai mare realizată prin asigurarea unei structuri de metal cu defect liber, și creșterea densității de dislocare, împiedicând mișcarea lor.
High- și-unghi mic limite.
Limita dintre granulele - suprafața deffekt, în care unghiul dintre misorientation Grile adiacente de cristal este de 5-10 grade (limite de unghi înalt)
Unghiul Misorientation între blocurile individuale mai mici de 5 grade (limite la unghi mic). Spațiul dintre blocuri - un set de dislocații liniare.
deffekty de suprafață au o influență puternică asupra proprietăților mecanice.
t = 0 + kd -1/2 - stres randament (d - dimensiunea granulelor).
4. Procesul de cristalizare a metalelor.
Cristalizarea se spune că tranziția de la lichid la stare solidă, pentru a forma cristale sau barilor de cristal. In metalic efectiv corpuri topesc cristalizare capete formează structura cristalelor întrețesute complicate - dendrite. morfologia lor determină proprietățile materialelor. In formarea cristalelor de dezvoltare este, în esență plane perpendiculare cu densitate maximă de ambalare a atomilor. Aceasta conduce la faptul că ramuri lungi sunt formate inițial, axe așa-numitul prim ordin. Concomitent cu extinderea axelor primei comenzi la marginile lor nuclea și să crească la aceasta perpendicular sunt aceeași ramură de ordinul al doilea. la rândul lor, acestea cresc axa întreită, etc. Cristalele formate copac - formă dendritică.
Procesul de cristalizare are loc în două etape: nucleația cristal; creștere a cristalelor formate.
In metale reale centre de cristalizare sunt particule refractare și pereții matriței.
In metale pure centre de cristalizare sunt zone cu raza lunga de acțiune a atomilor (clustere), adică structura lor aproape de structura de cristal cu zăbrele.
Cea mai mare viteza de răcire (gradul de subrăcire), se formează mai structură cu granulație fină. În cazul în care viteza de răcire de ordinul a 10 5 -10 6 grade pe secundă, se obține o structură amorfă.
Metale și aliaje, în funcție de temperatură pot coexista în diferite forme cristaline, sau în diferite modificări. Când transformări polimorfe una după alta rețea cristalină. transformare polimorfa are loc, în cazul în care, la o anumită temperatură poate fi un metal având o rețea cristalină și un nivel de energie liberă mai mică. Acesta prezintă o curbă de răcire din fier pur și transformări polimorfe în metal.
Transformarea Polimorfism - și procesul de cristalizare efectuată prin nucleatia și creșterea ulterioară. Nucleația este în conformitate cu principiul conformității structurale și dimensionale. creștere de cereale a noii faze are loc prin dezordonate tranzițiilor reciproc neînrudite separate de atomi (grupe de atomi), în termeni mazhfaznuyu la frontieră. Ca urmare, limita de cereale a noilor se deplasează în direcția sursei de către ei de absorbție. Noi nuclee de fază apar limitele granulei vechi sau în zone cu un nivel ridicat de energie liberă.
Cristalele nou formate sunt orientate în mod regulat în raport cu cristale de modificarea inițiale. Ca rezultat al transformării polimorfice a noilor granule sunt formate având dimensiuni și forme diferite. Există o schimbare bruscă în proprietățile materialului. conversie polimorfă este, de asemenea, numit recristalizare. Dacă căldura metalică realizată la o temperatură puțin mai mare decât temperatura de transformare polimorfa (punctul critic), un bob foarte fin. Acest fenomen este utilizat în practica tratamentul termic al metalelor.
curba lichidus - ABCD; Curba solidus - AHIECF; carbon scade punctul de topire al fierului (linia ABC); - fier scade, de asemenea, punctul de topire al carbonului (și Fe3C) (sub formă de diagramă în formă de V, D - C); - A4 Temperatura (linia NH) crește c conținutul de carbon în creștere (linia N - I); - temperatura A3 (linia GOS) scade cu un conținut de carbon în creștere; - Region - soluție solidă se extinde cu creșterea conținutului de carbon.
E în T g la T o și s n d d aliaj: punctul S = 0,83% C = perlitei.
O d e o t e a n s e d aliaje t o și de la punctul P la punctul S = 0,02 până la 0,83% C = - Fe + perlit.
REMARCA e r e un m și o n s e d aliajele de la punctul S la o perpendiculară din punctul E = 0.83-2.06% C = Fe3C + perlit.
E o t a t e și h e c k și d aliaj: punctul C = C = 4,3% Ledebur.
A d e f r o m e și h la k și aliajele f. de perpendiculara din punctul E la perpendiculara la punctul C = de la 2,06 până la 4,3% C = Fe3C + perlitei + Ledebur.
REMARCA în e r e la t h e c și k și aliaje f de la punctul C la punctul F (perpendicular); mai mult de 4,3% C = Fe3C + Ledebur
Faza și componentele structurale ale otel si fonta alba. Principalele componente ale care constau din oțel și fontă sunt de fier și carbon. Cementita Sistemul de fier are următoarele faze: 1. Faza lichidă 2. soluție solidă austenitic de carbon - Fe.3. carbură de fier, Fe3 C. 4. Ferite - - cementita - soluție .tverdy Fe de carbon în
Componentele structurale ale fierului diagrama - carbon sunt:
1. Ferite. Acesta poate cuprinde o soluție solidă numai 0,00001. 0.000001% S. Prin urmare, aria existenței sale este foarte mică (îngust). Solubilitatea maximă de aproximativ 0,02% (723 C, punctul P).
2. perlit. - soluție solidă și Fe3C (sub punctul S). Faz.Evtektoid atât amestec fin format din perlită Nume (propus, de asemenea, Hou) conectat sidefat. - soluție solidă este asociată cu eliberarea continuă cementită răcire plăci paralele subțiri; Placă perlit.Proiskhodyaschy este formată cu răcire continuă, la 723 C, descompunere eutectoid
3. Ledeburit.Nazvan după Ledebour. - soluție solidă și Fe3C) Ledebur și II (perlit și Fe3C) . - soluție solidă și cementită. Eutectică (punctul C, 4,3% C). Aliaje care conțin 2.06-6.67% C și având o structură Ledebur sunt fierul alb. Poate că următoarea denumire: Ledebour I (Smes
Forme de existență a cementita:
- Atunci când conținutul de C mai mult de 0.00001% este eliberată cementită terțiară. La procesul de răcire lent merge pe linia PQ. Odată cu răcirea rapidă a carbonului este în soluție solidă, separare respectiva soluție terțiară este suprimată. Forma - placi si venele, precum și un ac într-un bob de ferită.
- perlită cementita. Se observă chiar și la un conținut de carbon mai mare de 0,02%. Tonkoplastinchataya formeaza boabe cementită.
- ciment secundar. soluție solidă. Când răcirea are loc linia de selecție ES. Formă: grila cementita, ciment a lungul limitei de separare a zeren.Produkt
- ledeburită cementita. La un conținut de carbon mai mare de 2,06% - pre- cementita și aliajele hypereutectoid.
- ciment primar. La 4,3% C; în general, apare în răcirea foarte rapidă înalt aliat la temperatura camerei. Forma: placă lungă mare.