Понятие критической степени деформации.

На свойства металлов большое влияние оказывает размер зерен, образовавшихся в процессе рекристаллизации.

В результате образования крупных зерен начинают понижаться прочностные характеристики металлов.

Основными факторами, определяющими величину зерна, в процессе рекристаллизации является температура, время выдержки при этой температуре, степень предварительной деформации.

Наиболее крупные зерна образуются после незначительной предварительной деформации (3 - 10 %)

Такую степень деформации называют критической.

Критическая степень деформации – такая степень деформации, при которой образуются наиболее крупные зерна, что обуславливает значительное снижение всех металлических свойств в этом металле.

Наилучшие физико-химические свойства получаются у металлов, когда обработку давлением проводят при степенях деформации, намного превышающих Е_кр

В этом случае образуются мелкие зерна в материале, которые обеспечивают высокие механические свойства.

Основные типы диаграмм состояния

Кристаллизация металлов и сплавов.

Металлы и металлические сплавы получают чаще всего путем кристаллизации из жидкого состояния. Методом термического анализа можно построить кривые нагрева или охлаждения металла.

В огнеупорный тигель, содержащий расплавленный металл, погружают термопару, концы которой подсоединяют к гальванометру.

Температуру фиксируют через равные промежутки времени.

Схема термического анализа.

Полученные кривые неодинаковы для аморфного и кристаллического тел. Затвердевание аморфного тела происходит постепенно без явных границ между твердыми и жидкими состояниями.

При превращении тела из жидкого в твердого состояния при t_s (t кристалл.) появляется горизонтальная площадка, которая объясняется выделяющейся скрытой теплотой кристаллизации, которая компенсирует отвод тепла.

При очень медленном охлаждении в системе идет равновесный процесс кристаллизации и при t_s соответствует равновесной (t_р)

При быстром охлаждении температура кристаллизации сдвигается до температуры переохлаждения t_п. Разность температур t_s – t_n– степень переохлаждения.

Сначала процесс кристаллизации протекает быстро, но при взаимном столкновении рост кристаллизации замедляется.

Пока кристаллы окружены жидкостью, они имеют правильную форму. Однако, при столкновении и нарастании их правильная форма нарушается.

При затвердевании границы принимают округлую форму и такие кристаллы называют зернами или кристоллитами.

Процесс кристаллизации металла из жидкости состоит из двух протекающих стадий: образование зародышей (центров крист.) и роста кристаллов.

Центрами крист. являются либо затвердевшие мельчайшие частицы металла, либо частицы примеси.

При небольших степенях переохлаждения, когда скорость роста зародыша велика, а скорость образования зародышей мала, формируются крупнозернистые структуры.

При увел. переохл. скорость образования зародышей увеличивается более интенсивно, чем скорость их роста и образуются более мелкие кристаллы в металле.

При быстром росте кристаллов по 3 направлениям образуются кристаллы древообразной формы, которая называются дендритами. Такая структура характерна для металлических слитков.

Основные понятия в теории сплавов.

Сплавами называются сложные вещества, полученные сплавлением 2-х и более простых веществ.

Метод получения плавления чистых веществ: диффузия, методы порошковой металлургии и т.д.

Преимущества: обладают более высокими механическими свойствами и эксплуатационными характеристиками по сравнению с чистыми металлами.

К основным понятиям в теории сплавов относятся компонент, система, фаза.

Компоненты – вещества (элементы), которые применяют для изучения сплавов. Компонент, преобладающий в сплаве количественно, называется основным.

Совокупность компонентов сплава называется системой.

Фазой называется однородная часть сплава, отделенная от других частей поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав и структура материала изменяется скачком.

Взаимодействие компонентов при образовании сплавов.

В процессе кристаллизации металлов из жидкого состояния могут образоваться следующие сплавы:

1. механические смеси образуются, когда из жидкого расплава выпадают кристаллы составляющих его компонентов.

Компоненты не склонны к взаимному растворению и не взаимодействуют друг с другом, кроме того они имеют различные кристаллические решетки.

2. твердые растворы.

В ТР сохраняется решетка одного из компонентов, а второй компонент, утратив свой кристаллическое строение распределяется в первом в виде отдельных атомов.

1-ый компонент – растворитель

2-ой компонент – растворимый

По типу расположения атомов растворяемого элемента твердые растворы делятся на 2 группы: замещения и внедрения.

В твердых растворах замещения атомы компонента В замещают атомы компонента А (основной металл) в узлах кристаллической решетки.

В данном случае мы имеем твердый раствор с ограниченной растворимостью.

Если металлы имеют сходные свойства и одинаковый тип кристаллической решетки с близкими параметрами, то они могут неограниченно растворяться друг в друге, т.е. атомы сорта А могут на 100% заменить атомы сорта В, и наоборот.

В таких случаях говорят, что компоненты неограниченно растворимы друг в друге.

В твердом растворе внедрения атомы растворенного вещества В располагаются в промежутках кристаллической решетки между атомами растворителя А.

Чаще всего это имеет место, когда в металле растворяются неметаллические элементы с малым размером радиуса (H, C, N, B и т.д.)

Основные типы диаграмм состояния двухкомпонентных сплавов состояния.

Диаграмма состояния – графическое изображение равновесного превращения, протекающего в сплаве в координатах температура – концентрация.

Диаграммы состояния строят экспериментальным путем при помощи термического анализа.

Отбирают несколько сплавов с различным содержанием компонентов и строят кривые их охлаждения. По остановкам и перегибах на кривых, которые соответствуют критическим точкам определяют температуру начала и конца кристаллизации.

Чистые вещества имеют 1 критическую точку, а сплавы 2, так как температура начала кристаллизации у них разная, а конца одинаковая.

Критические точки переносятся на диаграмму в координатах температура – состав.

После кристаллизации компоненты сплава образуют механическую смесь в виде кристаллизации отдельных компонентов, то ДС имеет следующий вид.

Линия АСВ, которая отвечает началу кристаллизации из жидкого расплава, называется линией ликвидус.

Линия DCE отвечает концу кристаллизации и называется линией солидус.

Ниже ее сплав находится в твердом состоянии.

В промежутках сплавы находятся как в жидком так и в твердом виде.

Сплав, соответствующий точке С, называется эфтектическим.

Превращение жидкости с образованием мех. …

Эфтектика имеет самую низкую температуру плавления.

После кристаллизации сплавы могут образовать твердые растворы.

При неограниченной растворимости компонентов друг в друге в твердом состоянии, диаграмма имеет следующий вид (2).

Линия АСВ – ликвидус, ADB – солидус.

Ниже ее твердый раствор.

Между ними кристаллы ТР и жидкости.

При ограниченной растворимости компонентов в твердом состоянии, диаграмма может иметь следующий вид (3).

АСВ – ликвидус, ADC – солидус.

α – ТР замещения компонента А в компоненте В

β – ТР компонента В в компоненте А.

На DCE в т. С образуется эфтектика из крист. в ТВ.

При образовании в твердое состояние химического соединения, которое имеет решетку, отличную от решеток компонентов, диаграмма состояния имеет вид (4).

Т. D соответствует химическому соединению.

Линия DE имеет диаграмму на 2 простые эфтектика.

В твердом состоянии компоненты А и В не растворимы друг в друге и с хим. соед.

САМОСТОЯТЕЛЬНО обозначить на диаграмме линии ликвидус, солидус, а также области диаграммы состояния.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒