СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ
Вещества могут находится в твердых жидких и газообразных состояниях. Переход из тв в жидкое – плавление, в газоообразные-сублимация,из жид в тв – кристализация, из тв в жид –конденсация. Кристал.строение металла можно представить в ввиде кристал решетки, в узлах которых расположены атомы.(объемно-центрированная-кубическая). Расстояние между атомами измеряется анкстремах. каждый металл имеет определенный тип крист. Решетки, причем у некоторых она изменяется при нагревании и охлождение. Такие измен. Решетки называются полиморфными превращениями.
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ МЕТАЛЛОВ
Процесс охлаждения принято изображать в виде графика в координатах t,T которая называется кривой охлаждения. РИСУНОК
При достижение Ткрит начинается кристаллизация которая сопровождается выделением энергии. За ее счет Т некоторое время остается неизменной а на кривой охлаждения образуется площадка.
ОСНОВЫТЕОРИИ СПЛАВОВ.
Сплавом -называется вещество полученное сплавлением двух или более компонентов. Если сплав образ. Из металлов называется-металлический. Компанентами -называются вещества обр сплав. Система - совокуность различных сплавов выделяемых для изучения. Фаза -это однородное хим составу и строению часть сплава отделяемая от остальных часте поверхностью раздела.
Компоненты сплава могут образовывать:
-жид растворы
-твердые ростворы(замещение,внедрение, ограничен и неогранич растворимости),
-механические смеси(образуются когда компоненты не растворяются друг в друге в твердом состоянии)Это не фаза.
-химические соединения –это фаза имеющая крист решетку, строения и свойства,отлич от образовавших его компонентов.
ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЙ,методом термического анализа.
Процессы первичной и вторичной кристаллизации, а также закономерности превращений изучаю с помощью диаграмм состояния. Они строятся на основании термического анализа. Для этого из заданных компонентов составляют ряд сплавов различного состава. Сплавы расплавляю, печь выключают и через равные промежутки времени в процессе охлаждения измеряю и записывают t0. По этим данным для каждого сплава строят кривую охлаждения, на которой находят переломы и площадки. Температура при которой они образуются называют –критическими точками. Полученная Ткрет переносят на заготовку диаграмм в координатах Т-концентрация и соединяют все точки начала кристаллизации и конца кристаллизации.
РИСУНОК большая диаграмма
ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫЕ СПЛАВЫ
ПОЛИМОРФНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗА
Сплавы стали и чугуна являются основными материалами современной промышленности.
Железо - металл серебристого цвета, 1539-температура плавления, плотность 7.8г/см3, большими НВ-80.
Как конструкционный материал не используется из-за низкой твердости и прочности. Обладает полиморфизмом, т.е.его кристал решетка меняется при нагревании и охлаждении.
Углерод - неметаллический элемент, температура плавления=3500, обладает полиморфизмом, основное модификации графит и алмаз.
СТРУКТУРНЫЕ СОСТОВЛЯЮЩИЕ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ.
В системе железоуглерод различаю следующие структурные составляющие:
-жидкий раствор
-твердый растворы (феррит и аустенит)
-механические смеси (пермет лидебурит)
-хим соединения(цементит)
Феррит –тверды раствор внедрения углерода в Fe α
Аустенит - тв раствор внедрения угрерода в Feį, существует при температуре не ниже 727(0.8-2.14%)
Цементит – хим соединение С с Fe (6.67%)
Fe3C –карбид железа. Твердость 800,как у алмаза.
Перлит – мех смесь феррита с цементитом (углерода 0.8%,эвтектоид)
Ледебурит – мех смесь аустенита с цементитом(углерода 4.3%,эвтектика)
ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ Fe-Ц
рисунок
GS – линия вторичной кристаллизации
PG конец вторичной кристал
СЕ- линия предельной растворимости углерода в Feį
ECF- эвтектическая линия
0.8%-2.14%-заэвтектоид стали
2.14-4.3%-доэвтектические чугуны
4.3%эвтектические чугуны
4.3-6.67%заэвтектические чугуны
0.8 эвтектоидные стали
По типу взаимодействия между атомами может быь три типа сплавов.
- твердые смеси,когда оин компанент растворяется в решетки другого
-хим связи,когда ярко выражены межатомные связи
- мех смесь, когда нет никакого взаимодействия
Л’ледебурит превращенный
Все доэвтектоидные стали в условиях равновесия (медленное охлажд) имеют структкрк феррит + перлит.
Структура эвтектоидной стали состоит на 100% из перлита.
Структура завэвтектоидной стали перлит+цементит2
Белые чугуны (не содержащие в структуре свободного углерода)получают из жидкого расплава. Они делятся на доэвтектические эвтектические и заэвтектические
Л=А+Ц
Л’=П+Ц
Кроме белых чугунов в зависимости от состава и сп получаю различные серые,ковкие и высоко прочные чугуны. Так как в высокопрочных чугунах весь углерод находится в связанном состоянии он очень хрупкий и в практике не используется. Он идет на переработку из него делаю ковкие. Все перечисленные виды чугунов, кроме белого имею три вида основы: ферритная, феритто-перлитная, перлитная. В сером чугуне имеется кроме основы графит в свободном состоянии пластинчатой формы. Он получается в условиях очень медленного охлаждения. И так как любое графитовое включ можно рассматривать как микротрещину, то его пластичность мала. Используется для изготовления конструкций не подвергающихся никаким динамическим воздействиям.
Ковкий чугун получают термообработкой белого чугуна(нагрев до900, выдержка и медленное охлажд), а графитовое включение в виде снежинок(хлопьевидные)У него достаточно хорошие пластические характеристики.
Высокопрочный чугун имеет такую же структуру и форму граф вкл – шаровидные, она получается путем модифицирования: в процессе получения в Ж добавляю спец ПА элементов-магний целий. ПА элементы осаждаются на поверхности шаровидного графитного зародыша и его дальнейший рост будет с одинаковой скоростью в разном направлении. ВЧ приближается по своим свойствам к стали.
Классификация стали
1.По назначению
-строительные
-конструкционные (требования по мех характер)
-инструментальные(определенные свойства)
- спец назнач
Конструкционные:
-цементуемые
-Улучшаемые(подвергаются закалке и послед высокому тпуску)
Инструментальные:
-жаропрочные
-коррозионные
-жаростойкие
-нержавеющие
-коррозионностойкие
2. По структуре после охлаждения на воздухе. РИСУНКИ