Реферат: Лекции по материаловедению

Материаловедение

1. Типы межатомных связей.Влияние на свойства материалов.

Ван-дер-Ваальса связь возникает врезультате индукционного взаимодействия атомов, в инертных газах. Ионная связьвозникает в результате взаимодействия разноимённых зарядов (положительного иотрицательного), ненаправленная, ненасыщенная, локализованная. Ковалентнаясвязь возникает обобщением нескольких электронов (по правилу 8-n, где n – число электронов), имеет высокуюэнергию, является направленной, насыщенной и локализованной. Металлическаясвязь возникает в результате обобществления всех электронов. Эта связьненасыщенная, ненаправленная, не локализованная.

2. Кристаллические и аморфныематериалы. Кристаллическое строение. Основные типы кристаллических решёток.

Кристаллическое телохарактеризуется правильным расположением атомов в пространстве. У аморфныхвеществ расположение атомов случайно. Кристаллические вещества образуюткристаллическую решётку. 14 типов кристаллических решёток. Крист. решёткахарактеризуется элементарной ячейкой. Эл. ячейка – кристаллич. решётканаименьшего объёма, воспроизведение которой в пространстве множество разсоздаёт пространственную крист. решётку. Атомы в пространстве располагаютсяупорядоченно, образуя кристаллическую решётку. Основные типы:

1. Простая кубическая решётка: вузлах кубика атомы касаются друг друга. Параметры: Период решётки (расстояниемежду атомами a =d), d – диаметр атома. 1/8·8 =1 атом наэлемент, ячейку. Для химического соединения данный тип решётки.

2. Кубическая объёмно-центрированнаярешётка <img src="/cache/referats/15625/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025"> характерна длятугоплавких металлов. a=1,21·d. 1/8·8 +1 =2. Feα, Ti, W, <st1:State w:st=«on»><st1:place w:st=«on»>Nb.</st1:place></st1:State>

3. Кубическая гранецентрированнаярешётка <img src="/cache/referats/15625/image004.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">Cu, Feγ, Au.

3. Анизотропия кристалла иизотропия кристаллических тел.

Анизотропия – это различиесвойств в разных направлениях в кристалле. В монокристалле – анизотропия.Поликристаллические вещества – где много кристаллов. В поликристаллическом теле– изотропия (одинаковые свойства по разным направлениям).

4. Идеальное строение металла.Отклонение в строении реальных (технических) металлах и влияние на их свойства.

Обычно кусок металла состоит изскопления большого числа маленьких кристаллов неправильной формы, называемыхзёрнами. Кристаллические решётки в отдельных зёрнах ориентированы относительнодруг друга случайным образом. Поверхности раздела зёрен называются границамизёрен. Такой кусок металла является поликристаллом. При определённых условиях,обычно при очень медленном контролируемом отводе тепла при кристаллизации(затвердевании металла), может быть получен кусок металла, представляющий собойодин кристалл, его называют монокристаллом. Встречаются в природе кристаллы,как монокристаллы, так и зёрна в поликристаллах, никогда не обладают строгойпериодичностью в расположении атомов, т.е. не являются идеальными кристаллами.В действительности реальные кристаллы содержат несовершенства (дефекты)кристаллического строения.

5. Дефекты кристаллическогостроения: вакансии и дислокации. Влияние на превращения и свойства.

Эффект вакансия – точечныйдефект, вызывает искажение. Диффузия ускоряется. Дислокация – линейный дефект(много вакансий в ряд): эффект имеет длину, определяет высокую пластичностьматериала.

6. Дефекты кристаллическогостроения. Кристалл зерно.

Дефекты: точечные, линейные,поверхностные, объёмные. Точечные: внедрение, вакансия, вызывают искажения.Линейные: дислокации, определяют высокую пластичность материала, эффект имеетдлину. Поверхностные: границы зёрен, резко повышают пластичность и снижаютпрочность материала. Объёмные – порог в металле, дефекты имеют объём. Зерно –кристалл неправильной формы.

7. Первичная кристаллизацияметаллов, законы кристаллизации.

Первичная кристаллизация –переход из жидкого состояния в твёрдое. Энергетические условия первичнойкристаллизации: из двух состояний: жидкого и твёрдого при данной температуреболее устойчивым будет то, в котором металл имеет свободную энергию. Свободнойэнергией наз. часть внутренней энергии вещества, уменьшение которой приводитметалл в более равновесное состояние. Процесс кристаллизации происходит в дваэтапа: зарождение центра кристаллизации и рост кристаллов.

8. Первичная кристаллизация.Влияние скорости охлаждения на структуру и свойства металлов.

Диаграмма Тамман

<img src="/cache/referats/15625/image006.jpg" v:shapes="_x0000_i1027"><img src="/cache/referats/15625/image008.jpg" v:shapes="_x0000_i1028"> ч.ц. – число центров,с.к. – скорость кристаллизации. Чем больше переохлаждение, тем меньше зерно. Вкрупных изделиях очень трудно получить мелкое зерно. Чем выше скоростькристаллизации, тем металл менее прочен.

9. Зерно в сплавах. Влияниевеличины зерна на свойства.

Зерно – это кристалл неправильнойформы. Кристаллы могут иметь форму дендрита. Дендрит – кристалл древовиднойформы. Мелкое зерно прочное, крупное зерно хрупкое.

10. Сплавы. Основные понятия итермины: сплав, компонент, фаза, структура, равновесное и неравновесноесостояния.

Сплавы – это вещества, состоящиеиз двух или более элементов периодической системы. Получают их с помощьюспекания или сплавлением. Компонент – вещество, образующее сплав. Фаза –пространственно ограниченная и отличная от других часть системы, имеющая своюкристаллическую решётку и свои свойства. Гомогенные вещества имеют одну фазу, агетерогенные – несколько фаз. Структура – строение металла, в котором можноразличать отдельные фазы, их форму, размеры и взаимное расположение. Структуравлияет на свойства. Равновесное состояние – когда в сплаве все фазы, присущиеэтой системе оформлены. Это состояние обеспечивается при медленном охлаждении,можно различать размеры и формы фаз. Неравновесное состояние – процессобразования и обособления фаз не закончился, образуется при быстром охлаждении.

11. Сплавы. Классификациясплавов. Зависимость структуры сплава от положения компонентов в периодическойсистеме Д.И. Менделеева.

Химические соединения, твёрдыерастворы, смеси (механические). Если оба компонента теряют свою кристаллическуюрешётку, и у сплава образуется новая решётка, то это хим. соединение. Если одиниз компонентов сохраняет кристаллическую решётку, а другие её теряют, такиесплавы наз. твёрдыми растворами. Если оба компонента сохраняют кристаллическуюрешётку и свойства, то сплавы называются смесями. Хим. соединения: металлыобладают восстановительными свойствами, а неметаллы – окислительными. Сплавы:стали, чугуны, медные, алюминиевые, магниевые, титановые, оловянистые исвинцовые сплавы.

12. Диаграммы состояния двойныхсплавов (основные типы). Закономерности Н.С. Курнакова.

<img src="/cache/referats/15625/image010.jpg" v:shapes="_x0000_i1029"> Диаграмма состояниясплавов показывает фазовое или структурное состояние в зависимости от сплавов.Процесс кристаллизации начинается на линии ликвидус и заканчивается на солидус.Свойства сплавов твёрдых растворов изменяются по параболической зависимости придобавлении второго компонента.

<img src="/cache/referats/15625/image012.jpg" v:shapes="_x0000_i1030"> Оба компонента имеютразную химическую природу.

13. Диаграммы состояниясплавов. Правило отрезков.

<img src="/cache/referats/15625/image014.jpg" v:shapes="_x0000_i1031"> Для определениясостава твёрдой и жидкой фазы какой-то точки необходимо провести коноду. Дляопределения количественного состава фаз в сплаве нужно брать отрезки на конодеобратно расположению фаз на диаграмме. Qα относится так к Qспл, что Qα/Qспл = lk/ls, а Qж/Qспл = ks/ls.

14. Сплавы. Деформируемые илитейные сплавы. Особенности строения и свойства.

Литейный сплав в твёрдомсостоянии хрупок, происходит разрушении в условиях растяжения или изгиба(ударного). Деформируемый сплав пластичен.

<img src="/cache/referats/15625/image016.jpg" v:shapes="_x0000_i1032"> Напряжение σ = P/F0, P – действующая нагрузка, F0– площадьобразца, которую он имеет в начале испытания на растяжение. Важнейшаяхарактеристика: σВ – предел прочности при растяжении, чтосоответствует наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца. σВ– сопротивление большой пластической деформации. Чем больше энергия атомов, темвыше σВ. Структура с мелким зерном прочнее, чем структура с крупным.

<img src="/cache/referats/15625/image018.jpg" v:shapes="_x0000_i1033"> σТ –предел текучести, для пластичных материалов σТ »

0,5σВ. Условный предел текучести σ0,2 = 0,5-0,7σВ. HB– твёрдость по Бринелю, характеризует сопротивление металла большойпластической деформации в условиях сжатия. P = 3000 кг, диаметр шарика = 10 мм. HB = P/Fотп[кгс/мм2]. Чем выше HB, тем труднее изготавливатьдетали. Линейная зависимость: σВ » HB/3. Пластичность определяется виспытаниях на растяжение. lн– начальная длина образца, lк– конечная. Относительное удлинение σ% = (lк-lн)/lн·100%. Это характеристиканадёжности материала. Относительное сужение ψ% = (dк-dн)/dн·100%, d – диаметр образца. Ударная вязкость –хар-ка, показывающая сопротивление материала к динамическим нагрузкам. Ударнаявязкость aн= (P·H-P·h)/S [кгс/мм2].Модуль Юнга E(нормальной упругости) показывает связь между нагрузкой и деформацией. Чемжёстче материал, тем выше E.EFe = 20000кгс/мм2.

15. Способы упрочнениясплавов.

Наклёп – упрочнение металлов исплавов в результате измельчения зерна при холодной пластической деформации.Перекристаллизация – упрочнение в результате измельчения зерна при полиморфномпревращении. Дисперсионное твердение – упрочнение сплавов в результатевыделения мелких частиц второй фазы из пересыщенного твёрдого раствора.

16. Деформация упругая ипластическая. Упрочнения металлов при пластической деформации.

Деформация может быть упругой,исчезающей после снятия нагрузки, и пластической, остающейся после снятиянагрузки. При упругом деформировании под действием внешней силы изменяетсярасстояние между атомами в крист. решётке. Снятие нагрузки устраняет причину,вызвавшую изменение межатомного расстояния, атомы становятся на прежние места идеформация исчезает. При пластическом деформировании одна часть кристаллаперемещается по отношению к другой. Если нагрузку снять, то перемещённая частькристалла не возвратится на старое место, деформация сохранится. Наклёп.Перекристаллизация. Дисперсионное твердение.

17. Холодная и горячаяпластические деформации. Условия деформирования. Влияние на структуру исвойства металлов и сплавов.

Если пластическая деформацияосуществляется при температуре выше Tр, то наклёпа нет. Эта деформация называется горячейпластической деформацией. Холодная пластическая деформация (давление)происходит при температуре ниже Tр,возникает упрочнение.

18. Рекристаллизация сплавов,влияние на структуру и свойства. Температура рекристаллизации по А.А. Бочвару.

Рекристаллизация – возвращениесвойств в первоначальное состояние в процессе нагрева наклёпанного металла.Процессы: уменьшение количества дефектов, рост зерна (до исходного). А.А.Бочвар показал: Tр= a·TплК (в Кельвинах). Чем выше Tпл, тем выше Tр. Вольфрам,молибден – самые тугоплавкие Me.Если чистый Me — a»

0,2,механические смеси — a»0,4, твёрдые растворы — a»0,6, химические соединения — a»0,8.

19. Диффузионные ибездиффузионные процессы в металлических сплавах, влияние на свойства.

Бездиффузионные характеризуютсяперемещением атомов в пределах элементарной ячейки крист. решётки, высокой скоростью.Диффузионные превращения характеризуются перемещением атомов на большиерасстояния. Они ускоряются с повышением температуры. К таким процессам относятчастичный расплав твёрдого раствора α1 → α2+β.

20. Полиморфные превращения всплавах. Влияние превращений на структуру и свойства.

Полиморфизм – свойство металлаизменять свою кристаллическую решётку под влиянием внешних факторов(температура, давление). FeαÛ

Feγ.42 металла имеют полиморфные превращения. Железо, титан, марганец, графит,алмаз, олово. Свойство используется при термической обработке.

21. Дисперсионное твердение.Сплавы, упрочняемые дисперсионным твердением.

Дисперсионное твердение –упрочнение сплавов в результате выделения мелких частиц второй фазы изпересыщенного твёрдого раствора. Дуралюминий (0,5-5,6% Cu) может быть упрочнён в результатедисперсионного твердения. Нагреваем дуралюминий в области α-тв. р-ра ибыстро охлаждаем – закалка (задерживаем все диффузионные процессы), получаемпересыщенный α-тв. р-р. Весь Cu сосредотачивается в тв. р-ре. Прочность низкая после закалкиσв »

20 кг·с/мм2. Если нагревать закалённый сплав, то начинается процессдисперсионного твердения. Материал будет упрочняться. Процесс упрочнения тв.р-ра в результате выделения из него мелких частиц второй фазы. Старение –процесс выделения и коагуляции частиц второй фазы.

22. Понятие о термическойобработке сплавов. Отжиг, закалка, старение (отпуск).

Термическая обработка – изменениеструктуры и свойств материала в результате нагрева и охлаждения в твёрдом состоянии.Отжиг — термическая операция, состоящая в нагреве металла, имеющегонеустойчивое состояние, и приводящая металл в более устойчивое состояние.Закалка — термическая операция, состоящая в нагреве выше температурыпревращения с последующим быстрым охлаждением для получения неустойчивогосостояния сплава. Отпуск — термическая операция, состоящая в нагревезакалённого сплава ниже температуры превращения для получения более устойчивогосостояния сплава.

<img src="/cache/referats/15625/image020.jpg" v:shapes="_x0000_s1026">
23. Диаграмма состояния «Железо – цементит». Превращения в сплавах на основежелеза при нагреве и охлаждении.

Feα от низких температур до 768°C, эта фаза имеет решёткуо.ц.к., низкую прочность и твёрдость 80 HB, низкий предел текучести, удельный вес 7,8 г/см3,имеет магнитные свойства (ферромагнетик), растворяет углерод 0,006% при 20°C и 0,02% при 727°C. Твёрдый раствор углерода вFeα наз. феррит.Свойства феррита близки к свойствам чистого Fe. Feβ– о.ц.к., существует от 768°Cдо 910°C, растворяетуглерод в небольших количествах, немагнитен, при 768°C теряет магнетизм, 768°C – точка Кюри, парамагнетик.В 910-1400°C существуетFeγ, решёткаг.ц.к., это железо немагнитно, растворяет 2,14% C при 1147°C. Раствор углерода в Feγ наз. аустенит, немагнитен,твёрже феррита, достаточно пластичен. Feδ существует в 1400-1539°C. 1539°C – плавление Fe. Переход Feα→Feγ происходит с изменением объёма(1%) (у α больше V). Fe3C — 6,7% C, твёрдость 800 HB, Fe3C– цементит, при низких температурах магнитен. Fe3C→Fe+ Графит. При 1147°C идёт реакция, в результате которойобразуется эвтектика: смесь аустенита и цементита – ледебурит. [А+Ц] — 4,3% C. Феррит+цементит – Перлит.[Ф+Ц] – 0,8% C,твёрдость HB 800. Ла –[А+Ц], Лп – [П+Ц], А→П. Из жидкости выделяется ЦI, из А — ЦII, из Ф — ЦIII. До 2,14% C – стали, после – чугуны. Сначалажидкость переходит в аустенит, потом происходит переход жидкости в ледебуритаустенитовый (эвтектическая реакция), аустенит переходит в перлит (эвтектоиднаяреакция), аустенит переходит в феррит.

24. Равновесные структуры всталях. Их свойства и условия получения.

Диаграмма состояния представляетсобой графическое изображение состояния сплава. Если изменяется состав сплава,его температура, давление и состояние сплава также изменяется, то это находитграфическое отображение в диаграмме состояния. Она показывает устойчивыесостояния, т.е. состояния, которые при данных условиях обладают минимумомсвободной энергии. Поэтому диаграмма состояния может также называтьсядиаграммой равновесия, так как она показывает, какие при данных условиях существуютравновесные фазы.

25. Стали. Классификация покачеству, структуре, назначению.

По структуре: технически чистоежелезо (0,006;0,02), доэвтектоидная (0,02;0,8), эвтектоидная (0,8) изаэвтектоидная сталь (0,8;2,14). Доэвтектоидная сталь: Ф+П, П – тёмный,твёрдый, HB 180, Ф –светлый, более мягкий, пластичный, HB 80. Эвтектоидная сталь: 100% П. Заэвтектоидная сталь: П+Ц. Ц –HB 800, П — HB 180. В процессе медленногоохлаждения выделяется ЦIIпо границам зёрен в виде сетки.

По назначению: 1) строительные до0,03% C, металл легкодеформируется, эти стали не закаливают, они не упрочняются; 2)машиностроительные, или конструкционные 0,3-0,6% C (валы, оси, детали машин), их можнозакалить (изменить свойства), упрочняются за счёт термической обработки; 3) инструментальные0,7-1,3% C, высокаяпрочность, твёрдость.

По качеству: 1) сталиобыкновенного качества, самые дешёвые, плавка идёт всего 30 мин, примеси все неудаётся удалить (S0,05% и P 0,05%),слитки крупные »

10 т, ликвация сильная, пустоты отрезают, прибыль небольшая; 2) сталикачественные, получаются мартеновским способом, S и P до 0,04% в сталях, разливаются в меньшие слитки, меньшеликвация, более дорогие, выше качество, делятся на конструкционные иинструментальные, качественные стали подвергаются упрочняющей термическойобработке, поэтому в них важно знать содержание C; 3) кипящие стали, классифицируются посодержанию Si, внекоторых случаях можно понизить содержание Si для штампуемых сталей, Si – сильный раскислитель, C выводит Oиз стали (жидкого Me),создаётся вид, что сталь кипит, чем больше Si, тем спокойнее сталь, CO ослабляют Me,нужно, чтобы предел текучести был низким, используется для холодной штамповки;4) высококачественные, получают в электропечах, выше температура, легче удалятьвредные примеси; 5) автоматные стали, для обработки на станках-автоматах,стружка должна ломаться (мелкая), в стали оставляют повышенное содержание S до 0,1%, а P до 0,06%, это грязныестали, но хорошо обрабатываемые резанием (болты, шайбы); 6) легированные стали,Х — Cr, Г — Mn, Н — Ni, К — Co, В — W, Ф — V, Т — Ti, С — Si, Ю — Al.

26. Влияние примесей в стали.Классификация сталей по качеству в ГОСТ. Марки сталей.

Бывают вредные: S, P,O, N и полезные: Mn, Si. Сера попадает из кокса вместе суглём. Наиболее чистый древесный уголь, шведские стали самые чистые, т.к.делают на древ. угле. Сера вызывает красноломкость (в процессе прокатки стальрасслаивается, разъезжается). Обычно S в стали 0,02-0,05%. Сера увеличивает хрупкость стали. Влияниефосфора. Попадает из железной руды, создаёт хладноломкость – резкое снижениеударной вязкости при отрицательных температурах. P повышает температуру перехода вхрупкое состояние. Фосфор (много) должен снижать хладноломкость. Кислород, азовызываю синеломкость. Немцы первые объяснили это явление. Если работают при300-350° C, и стальвдруг ломается, поверхность разлома синего цвета (паровые установки).Оказалось, что в структуре образуются нитриды Fe4N на границах зёрен. В сталь добавляетсяAl»

4гна тонну стали. Alсвязывает нитриды, синеломкость устраняется. Марганец имеется в стали 0,5-1,5%,иногда вводится дополнительно. Mnуводит S в шлак,освобождая сталь от S,снижает красноломкость. Mn– хороший раскислитель, отбирает кислород у стали. Mn ~ 0,5% в стали. Кремний действуетподобно марганцу, является раскислиелем. Влияет сильнее, чем Mn. Si ~ 0,3-0,5% требуется. Si повышает предел текучести стали. Поэтому кремния много невводится в сталь Штампуемая низкоуглеродистая сталь.

По качеству: 1) сталиобыкновенного качества Сталь0 … Сталь3 … Сталь6, Ст.0 … Ст.3 (0,15-0,22% C)… Ст.6, углеродувеличивается; 2) стали качественные: конструкционные, C меньше 0,7% Сталь 08, 10, …45 …60,содержание C в стали всотых долях % и инструментальные, C больше 0,7% У7…У13, содержание C в десятых долях; 3) кипящие стали 08КП(меньше Si, кипящая), С(больше Si, спокойная),ПС (полуспокойная); 4) высококачественные У7А … У13А; 5) автоматные стали А45Г(0,45% C, Г — Mn); 6) легированные стали12ХН3А (0,12% C, Х — Cr 1,5%, Н — Ni 3%, А — высококачественная), ЭН-17…1000 (завод«Электросталь»), ЭП-1…1000, ЭК.

27. Стали, марки сталей.Область применения.

1) стали обыкновенного качестваСталь0 … Сталь3 … Сталь6, Ст.0 … Ст.3 (0,15-0,22% C)… Ст.6, самые дешёвые, плавка идётвсего 30 мин, слитки крупные »

10 т, поставляют эти стали по механическим свойствам,не подвергаются термической обработке. 2) стали качественные: конструкционные, C меньше 0,7% Сталь 08, 10,…45 …60, содержание C встали в сотых долях % и инструментальные, C больше 0,7% У7…У13, содержание C в десятых долях, разливаются в меньшиеслитки, более дорогие, выше качество, подвергаются упрочняющей термическойобработке, поэтому в них важно знать содержание C. 3) кипящие стали 08КП (меньше Si, кипящая), С (больше Si, спокойная), ПС(полуспокойная), классифицируются по содержанию Si, в некоторых случаях можно понизитьсодержание Si дляштампуемых сталей, Si –сильный раскислитель, Cвыводит O из стали(жидкого Me), создаётсявид, что сталь кипит, COослабляют Me, нужно,чтобы предел текучести был низким, используется для холодной штамповки. 4)высококачественные У7А … У13А, получают в электропечах, выше температура, легчеудалять вредные примеси, более дорогие; 5) автоматные стали А45Г (0,45% C, Г — Mn), для обработки настанках-автоматах, стружка должна ломаться (мелкая), в стали оставляютповышенное содержание Sдо 0,1%, а P до 0,06%,это грязные стали, но хорошо обрабатываемые резанием (болты, шайбы);. 6)легированные стали 12ХН3А (0,12% C, Х — Cr 1,5%, Н — Ni 3%, А — высококачественная), ЭН-17…1000 (завод«Электросталь»), ЭП-1…1000, ЭК.

28. Стали марок Ст.4, 40.Состав, свойства и назначение в промышленности.

Ст.4: сталь общего назначения,обыкновенного качества, σВ (410-530) МПа или (42-54) кгс/мм2,σТ не менее 245 МПа или 25 кгс/мм2, больше прочность,чем у Ст.1, меньше пластичность, C 0,18-0,27%, Mn0,4-0,7, не подвергаются термической обработке, дешёвая. Для производствамашин, станков, строительных металлоконструкций, предметов широкогопотребления. 40: сталь качественная, конструкционная, содержание C в стали 0,4%, болеедорогая, качество выше, подвергается упрочняющей термической обработке.Машиностроительное производство.

29. Ликвация в металлическихсплавах, причины её вызывающие. Ликвация серы в стали, красноломкость.

Ликвация – это неоднородностьсвойств и строения в сечении материалов. Причиной ликвации является образованиеразного состава кристалла. Разное количество примесей – серы, фосфора,углерода. Сера вызывает красноломкость, в процессе прокатки стальрасслаивается, разъезжается. Обычно S в стали 0,02-0,05%. Сера склонна к ликвации. В процессепрокатки жидкость растекается. Борьба с красноломкостью: поднимаетсятемпература за счёт добавления в сталь марганца (FeMn). <st1:place w:st=«on»>FeS</st1:place>+ FeMn → 2Fe + MnS. Красноломкостьуменьшается.

30. Стали. Превращения в стали при нагреве иохлаждении. Критические точки стали по Д.К. Чернову.

У стали кристаллизациязаканчивается образованием аустенита, в структуре нет эвтектики (ледебуритотсутствует). Для сталей характерно: легко деформируются в горячем состоянии,со структурой аустенит. Температура плавления 1500-1550°C.

Кривая охлаждения чистого железа.

<img src="/cache/referats/15625/image024.jpg" v:shapes="_x0000_i1035"> Остановки –критические точки, обозначаемые A.Их различают при нагреве и охлаждении. Ar2 при охлаждении, Ac2 при нагреве.

Превращения в стали.

31. Графитизация чугунов.Влияние на структуру и свойства. Факторы её вызывающие.

Процесс графитизации: Fe3C→Fe+Cгр. Этот процесс можно ускорить (Si – графитизатор) или задержать (Mn – отбеливатель). Скоростьохлаждения отливки влияет на графитизацию. Большая масса и медленноеохлаждение, успевает пройти графитизация. Если небольшая масса, то белый чугун.Зависит от массы отливки. В серых чугунах, которые получаются медленным охлаждениемжидкого чугуна, графит пластинчатой формы, в ковких – хлопьевидный графит, ввысокопрочных – шаровидный. Графитизация проходит полностью, весь C в виде графита, цементитполностью распадается, получается чугун со структурой Ф+Гр, хрупкий, большаямасса отливки. Графитизация проходит частично, образуется феррито-перлитовыйчугун, прочность больше, возникает в более мелких отливках. Графитизацияпроходит слабо, перлитный чугун, графита мало, небольшие отливки, большаяскорость охлаждения.

32. Влияние кремния, марганцаи фосфора на свойства чугуна.

Влияние кремния (Si). Si – важнейший компонент чугунов.Обычные чугуны: Fe-C-Si, 2-3% Si. Si усиливает графитизацию: Fe3C→Fe+Графит. Эта реакцияускоряется при увеличении содержания Si – графитизатора. Влияние марганца (Mn). Mn – раскислитель. FeO+FeMn→MnO(в шлак)+2Fe, чугун очищается откислорода. Задерживает процессы графитизации. Отбеливание – задерживает распадцементита (отбеливает чугун). Mnдо 1%. Влияние фосфора (P).Улучшает жидкотекучесть (легче получить отливку). P до 0,2%, если художественное литьё, P до 0,1% — обычное литьё.Влияние серы (S). S ухудшает свойства чугуна. S до 0,1%. Если выплавляетсяв электропечах, то S до0,05%.

33. Чугуны. Классификациячугунов по структуре. Марки чугунов по ГОСТ.

2,14-3,7% С. свойства чугуназависят от структуры и от формы C,находящейся в структуре. Чугуны: Fe3C– белые чугуны (на изломе светлые), C – чугуны с графитом. Графитизация Fe3C→Fe+Cграфит. В зависимости от формы графита: серые –пластинчатый графит СЧ25 (предел прочности 25 кгс/мм2), СЧ30, СЧ35,СЧ35, СЧ40, СЧ45; ковкие – хлопьевидный графит, ферритные: КЧ30-6, КЧ35-10(предел прочности 35 кгс/мм2, относительное удлинение 10%, твёрдость149 HB, на ферритовойоснове), КЧ37-12, феррито-перлитные: КЧ45-6, КЧ50-4, КЧ60-3, КЧ63-2;высокопрочные – шаровидный графит ВЧ45-5, ВЧ50-2, ВЧ60-2 (предел прочности 60кгс/мм2, предел текучести 40 кгс/мм2, относительноеудлинение 2%, твёрдость 200-280 HB,ВЧ70-2.

34. Белые чугуны: состав,свойства, область применения.

Углерод находится в видецементита Fe3C. Излом будет белый, еслисломать. В структуре доэвтектического чугуна HB 550 наряду с перлитом и вторичным цементитом присутствуетхрупкая эвтектика (ледебурит), количество которой достигает 100% вэвтектическом чугуне. Структура заэвтектического чугуна состоит из эвтектики(Лп) и первичного цементита, выделяющегося при кристаллизации из жидкости ввиде крупных пластин. Высокая твёрдость, трудно обрабатывается резанием. Гл.свойство: высокая износостойкость. Чугун хрупкий. Редко применяется вмашиностроении. Используется при изготовлении жерновов на мельнице, прокатныевалки на прокатных станках, изгороди делают из этого чугуна. Если отливканебольшая (до 10 кг), то образуется белый чугун при быстром охлаждении.

35. Отбелённые чугуны.

Отбелённый чугун имеет всердцевине структуру серого или высокопрочного чугуна, а в поверхностном слоеповышенной твёрдости (HB450-550)– ледебурит и перлит. Это создаёт высокую износостойкость, но резко ухудшаетобрабатываемость резанием. Отбелённый чугун используют в ограниченных пределахдля деталей простой формы, получающих чистую поверхность при литье, выполняемомотливкой в металлические кокили, т.е. в условиях ускоренного охлажденияповерхностных слоёв.

36. Чугуны с графитом.Классификация. Области применения.

В зависимости от формы графитовыхвключений: серый на ферритной, феррито-перлитной и ферритной основах –пластинчатый графит, ковкий на ферритной, феррито-перлитной и ферритной основах– хлопьевидный графит, высокопрочный – шаровидный графит. Лучшие литейныесвойства по сравнению со сталью. Более низкая температура плавления и окончаниекристаллизации при постоянной температуре (образование эвтектики) обеспечиваютне только удобство в работе, но и лучшие жидкотекучесть и заполняемость формы.Описанные преимущества чугуна делают его ценным конструкционным материалом,широко применяемым в деталях машин, когда детали не испытывают значительныхрастягивающих и ударных нагрузок.

37. Серые чугуны: применение впромышленности.

Название чугун получил по видуизлома, который имеет серый цвет. Структуры: П (0,8% C) +Гр, П + Ф (меньше 0,8% C)+Гр, Ф +Гр (весь углерод,имеющийся в сплаве, присутствует в форме графита). Графит пластинчатой формы.Графитовые включения можно считать в первом приближении просто пустотами,трещинами. Чем больше в чугуне графита, тем ниже его механические свойства, чемгрубее включения графита, тем больше они разобщают металлическую основу, темхуже свойства чугуна. При растягивающих нагрузках облегчается образование очаговразрушения по концам графитных включений. Ценный конструкционный материал,широко применяемый в деталях машин, главным образом тогда, когда они неиспытывают значительных растягивающих и ударных нагрузок.

38. Высокопрочный чугун.

Включения в виде шаровидногографита. У него более высокая прочность. Маркировка: ВЧ 45-12 (макс. Ф), ВЧ60-5 (макс. П), 45 и 60 – предел прочности, 12 и 5 – относительное удлинение(до 15). Эти чугуны пластичные. Это литейный сплав. Чугун прочнее стали. Магний(Mg) добавляется в этичугуны в расплавленном виде, часто Mg возгорается и получение сопровождается взрывами. Mg вводится для образованияшариков. Шарики более компактны, концентраторов напряжения мало.

39. Ковкий чугун. Способыполучения. Структура и свойства.

Включения графита в виде хлопьев.Получается такой чугун в две стадии: получение белого чугуна (отливка до 10кг), графитизирующий отжиг (томление). Углерода в ковком чугуне 2,4-2,8%.Графитизированный ковкий чугун плавят в электропечах. Получили ферритовый ковкийчугун, более пластичный. На П+Ф-основе. Если закончился процесс графитизациипри 725°, по получаем перлитный ковкий чугун (более прочный).

40. Сплавы на основе меди.Латуни. Структура и свойства.

Медь: tплавления = 1084°C, низкий коэффициент трения,высокая электропроводность, высокая теплопроводность, высокая устойчивостьпротив коррозии, низкая прочность σВ ≈ 25 кгс/мм2,пластичность высокая δ = 40%. Сплавы меди. Создание сплавов приводит кповышению прочности, улучшению коррозионной прочности и снижению температурыплавления. Zn явл.легирующим компонентом. Сплавы Cuс Zn – латуни. Бронзы –сплавы с др. компонентами. Al+ Cu – алюминиевыебронзы, Be + Cu – бериллиевые, Sn + Cu, … Особенности влияния компонентов наструктуру.

<img src="/cache/referats/15625/image030.jpg" v:shapes="_x0000_i1038"> л.к. – легирующийкомпонент, х.с. – хим. соединение. Если полиморфные превращения, значитперекристаллизация. IСплавы – твёрдые растворы (однофазные сплавы, высокая прочность + высокаяпластичность), IIМеханические смеси (α + х.с. – двухфазные: более высокая прочность), III Хим. соединения (хрупкие)– редко исп. В промышленности.

41. Сплавы на медной основе,латуни Л-80 и ЛС-59-1.

Сплав меди с цинком (латуни).

<img src="/cache/referats/15625/image032.jpg" v:shapes="_x0000_i1039"> α – тв. р-р Zn в меди, β иβ′ — хим. соединения, β′ — более хрупкое. Сплавы, в которыхмного β и β′, плохо деформируются, поэтому используются каклитейные. Для кованных и литых сплавов весной и осенью (влажность высокая)образуются трещины на поверхности. Сезонное растрескивание – коррозия поддействием влаги и напряжения (наклёп + влага). Стараются снять наклёп, сделатьнагрев выше tкр,порядка 300°C, тогдасезонного растрескивания не возникнет. Изменение свойств латуни.

<img src="/cache/referats/15625/image034.jpg" v:shapes="_x0000_i1040"> Латуни: 1)красные латуни, самые дорогие, цинк – жёлтый, медь красная, красные латуни неподвержены сезонному растрескиванию, Л80 (80% Cu), самовары делают из красной латуни;2) сплавы, характеризующиеся пластичностью; 3) латуни с высокой прочностью,автоматные (изг. на станках-автоматах), обладают хорошей обрабатываемостьюрезанием, ЛС-59-1 (латунь свинцовая с 59% Cu и 1% Pb),самые дешёвые; 4) сложные латуни.

42. Бронзы. Строение исвойства. Области применения.

Бронзы – сплавы с др.компонентами. Al + Cu – алюминиевые бронзы,используются в судостроении, авиации, в виде лент, листов, проволоки ихприменяют для упругих элементов, в частности для токоведущих пружин. Be + Cu –бериллиевые, используются в изделиях небольшого сечения в виде лент, проволокидля пружин, мембран, сильфонов и контактов в электрических машинах, аппаратах иприборах. Sn + Cu – оловянные,применяют для литых деталей сложной формы. Si + Cu –кремнистые, применяют для арматуры и труб.

43. Сплавы на медной основе.Оловянные бронзы.

Оловянные бронзы – сплавы наоснове меди + олово.

Влияние олова на сплавы меди.Олово улучшает литейные св-ва, т.к. снижает температуру плавления, образуется эвтектика, которая уменьшает ликвацию.Олово уменьшает коэффициент усадки, можно сделать художественное литьё. Многопор

еще рефераты

Еще работы по материаловедению

Реферат по материаловедению

Строительные материалы (лекции за 2-й курс)

29 Августа 2013

Реферат по материаловедению

Расчет режима прогревного выдерживания конструкции несущей стенки монолитного дома

29 Августа 2013

Реферат по материаловедению

Лекции по сопромату

29 Августа 2013

Реферат по материаловедению

Декоративные элементы

29 Августа 2013