Диаграмма состояния сплавов с перитектическим превращением

18. Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния. Как известно, вид диаграммы состояния зависит от того, какие фазы образуют оба компонента. Свойства сплава также зависят от того, какие соединения или какие фазы образовали компоненты сплава.

Поэтому очевидно, что между видом диаграммы состояния и свойствами сплава должна существовать определенная связь. На рис. приведены четыре основных типа диаграмм состояний и соответствующие им закономерности изменения свойств сплава с изменением концентрации:

1. При образовании смесей (рис. а) Свойства сплава изменяются по линейному закону (аддитивно). Следовательно, значени свойств сплава находятся в интервале между свойствами чистых ком понентов.

2. При образовании твердых растворов (рис. б)свойств сплава изменяются по криволинейной зависимости, причем некоторые свойства, в первую очередь электросопротивление, могут значительно отличаться от свойств компонентов. Следовательно, при образовании механической смеси электросопротивление повышается незначительно, при образовании твердого раствора — весьма сильно. Поэтому распад твердого раствора на две (или более) фазы приводит к повышению электропроводности (закон Курнакова).3. При образовании ограниченных твердых растворов (рис. в) свойства в интервале концентраций, отвечающем однофазным твердым растворам, изменяются по криволинейному, а в двухфазной области диаграммы — по прямолинейному закону, причем крайние точки на прямой являются свойствами чистых фаз, предельно насыщенных твердых растворов, образующих данную смесь.4. При образовании химического соединения на диаграмме концентрация — Свойства (рис. г) концентрация химического соединения отвечает максимуму (или минимуму) на кривой (в данном случае перелом прямой). Эта точка перелома, соответствующая химическому соединению, называется сингулярной (особой) точкой. По диаграмме состав —свойства находим стехиометрическое соотношение компонентов данного химического соединения определяя, какой концентрации отвечает сингулярная точка.Точное изучение свойств в зависимости от изменения концентраций (т. е. построение диаграммы состав—свойства) является важным дополнением при изучении и построении диаграмм состояний.Метод изучения изменений свойств в зависимости от изменения состава и построения диаграммы состав — Свойства был положен Н. С. Курнаковым в основу разработанного им физико-химического анализа сплавов. В настоящее время физико-химический анализ является одним из основных методов изучения сплавов и его широко применяют в научных исследованиях новых сплавов при изучении структурных превращений и в других случаях.

19. Упругая и пластическая деформация. Упрочнение металлов в результате пластической деформации. Упругая деформация. Упругой деформацией называют деформацию, влияние которой на форму, структуру и свойства тела устраняются после прекращения действия внешних сил, под действием которых происходит только незначительное относительное и обратимое смещение атомов. Пластическая деформация. При возрастании касательных напряжений выше определенной величины деформация становится необратимой. При снятии устраняется лишь упругая составляющая деформации. Часть деформации, которую называют пластической, остается. При пластической деформации необратимо изменяется структура металлов, а следовательно, и ее свойства. Схема упругой и пластической деформации металла с кубической структурой, подвергнутого действию касательных напряжений показана на рис.24. Скольжение в кристаллической решетке протекает по плоскостям и направлениям с наиболее плотной упаковкой атомов, где сопротивление сдвигу наименьшее, тем самым, образуя систему скольжений. На начальной стадии пластической деформации монокристалла осуществляется движением дислокаций по одной системе плоскостей – стадия легкого скольжения (рис. 26). Дислокации на этой стадии перемещаются сравнительно беспрепятственно на большие расстояния, обеспечивая прогрессивную деформацию без значительного роста действующих напряжений (стадия I деформационного упрочнения). После этого начинается стадия множественного скольжения - движение дислокаций в двух и более системах, на этой стадии после значительной деформации дислокационная структура металла сильно усложняется и плотность дислокаций ("лес" дислокаций) возрастает по сравнению с исходным состоянием на четыре –шесть порядков, достигая 1011 – 1012 см-2. Вследствие упругого взаимодействия между дислокациями сопротивление их движению сильно возрастает и для их продвижения напряжение должно резко возрасти (стадия II деформационного упрочнения). Под влиянием все возрастающего напряжения развиваются поперечное скольжение винтовых дислокаций, т.е. скольжение с переходом из одной разрешенной плоскости скольжения в другую. Это приводит к частичной релаксации напряжений, аннигиляции отдельных дислокаций разного знака и группировке дислокаций в объеме ячейки, внутри которых плотность дислокаций меньше, чем в стенах ячеек. Наступает III стадия деформации, когда происходит так называемый динамический возврат, который приводит к уменьшению деформационного упрочнения.

Дислокации, движущиеся в деформированном металле, порождают большое число дислоцированных атомов и вакансий.

20. Механизм разрушения металлов. Хрупкое и вязкое разрушение. Различают хрупкое разрушени е – отрыв одних слоев атомов от других под действием нормальных растягивающих напряжений. Отрыв не сопровождается предварительной деформацией. Механизм зарождения трещины одинаков — благодаря скоплению движущихся дислокаций перед препятствием (границы субзерен, фазовые границы), что приводит к концентрации напряжений, достаточной для образования трещины. Когда напряжения достигают определенного значения, размер трещины становится критическим и дальнейший рост осуществляется произвольно.Для хрупкого разрушения характерна острая, часто ветвящаяся трещина. Величина зоны пластической деформации в устье трещины мала. Скорость распространения хрупкой трещины велика — близка к скорости звука (внезапное, катастрофическое разрушение). Энергоемкость хрупкого разрушения мала, а работа распространения трещины близка к нулю.Различают транскристаллитное разрушение – трещина распространяется по телу зерна, интеркристаллитное – по границам зерен (всегда хрупкое).Результатом хрупкого разрушения является блестящий светлый кристаллический излом с ручьистым строением. Хрупкая трещина распространяется по нескольким параллельным плоскостям. Плоскость излома перпендикулярна нормальным напряжениям. Вязкое разрушение – путем среза под действием касательных напряжений. Ему всегда предшествует значительная пластическая деформация.Трещина тупая раскрывающаяся. Величина пластической зоны впереди трещины велика. Малая скорость распространения трещины. Энергоемкость значительная, энергия расходуется на образование поверхностей раздела и на пластическую деформацию. Большая работа затрачивается на распространение трещины. Поверхность излома негладкая, рассеивает световые лучи, матовая (волокнистый) излом. Плоскость излома располагается под углом.

21. Влияние нагрева на строение и свойства деформированного металла. Холодная и горячая деформация. Наклеп и рекристаллизация. Пластическая деформация приводит металл в структурно неус-тойчивое состояние. Переход металла в равновесное состояние может происходить самопроизвольно при небольшом нагреве. Такой процесс называется отдыхом или возвратом. В зависимости от соотношения температуры деформации и температуры рекристаллизации различают холодную и горячую деформацию. Холодной деформацию называют такую, которую проводят при температуре ниже температуры рекристаллизации (0,3 - 0,5) Тпл; Деформацию называют горячей, если ее проводят при температуре выше температуры рекристаллизации для получения полностью рекристаллизованной структуры. (0,7 - 0,75) Тпл.При этих температурах деформация также вызывает упрочнение, ("горячий наклеп") которое полностью или частично снимается рекристаллизацией, протекающих при температурах обработки и при последующем охлаждении. В отличии от статической полигонизации и рекристаллизации, рассмотренных ранее, процессы полигонизации и рекристаллизации, происходящие в период деформации, называют динамическими/При горячей обработке давлением (прокатке, прессовании, ковке, штамповке) упрочнение в результате наклепа (повышение плотности дислокаций) непосредственно в процессе деформации непрерывно чередуется с процессом разупрочнения (уменьшением плотности дислокаций) при динамической полигонизации во время деформации и охлаждения. В этом основное отличие динамической полигонизации и рекристаллизации от статической. Когда металл после деформации имеет частично рекристаллизованную структуру, то такую обработку правильнее называть неполной горячей, или теплой деформацией. Холодную обработку металлов давлением проводят при температуре ниже температуры рекристаллизации. В процессе холодной обработки происходит наклеп. Горячую обработку металлов давлением проводят при температуре выше температуры рекристаллизации. Пластическая деформация и в этом случае вызывает сдвиги и упрочнение, но упрочнение устраняется рекристаллизацией.

22.Железо и его соединения с углеродом. Диаграмма состояния железо-цементит. Критические точки, компоненты, фазы. Равновесное состояние железоуглеродистых сплавов в зависимости от содержания углерода и температуры описывает диаграмма состояния железо - углерод.состояния системы железо - углерод судят о структуре медленно охлажденных сплавов, а также о возможности изменения их микроструктуры в результате термической обработки, определяющей эксплуатационные свойства.Компоненты системы железо и углерод - элементы полиморфные. Основной компонент системы - железо.Углерод растворим в железе в жидком и твердом состояниях, а также может образовать химическое соединение - цементит Fе3С или присутствовать в сплавах в виде графита. Ф азой называют однородную часть системы, отделенную ют других частей поверхностью раздела. Фазы делятся на твердые, жидкие и газообразные. Фазами могут быть чистые элементы, химические соединения, твердые и жидкие растворы и пары. Природа образующихся фаз определяет вид диаграммы состояния. Системой называют группу веществ, выделенную из прочих окружающих веществ для исследования в известных условиях температуры, давления и других факторов.При медленном нагреве от комнатной температуры до 723°С (точка а) в сплаве / фазовых изменений не происходит. Ори температуре 723°С перлит превращается в аустенит. Такую температуру называют нижней критической точкой и обозначают AClТемпературу окончания растворения феррита в аустените называют верхней критической точкой и обозначают при нагреве сплава-АС3, при охлаждении - АГ3.

23. Диаграмма состояния железо-цементит. Кристаллизация сплавов, содержащих от 0,51 до 2,14% углерода. Превращения, происходящие в сплавах в твердом состоянии. П осле первичной кристаллизации структура всех сплавов с содержанием углерода до 2,14 % состоит из аустенита. аустенит — это твёрдый раствор внедрения, в котором атомы углерода входят внутрь элементарной ячейки γ-железа во время конечной термообработки. В сталях, содержащих другие металлы (кроме железа, легированные стали), атомы металлов замещают атомы железа в кристаллической решетке и возникает твердый раствор замещения.

24. Диаграмма состояния железо-цементит. Превращения, протекающие в сплавах, содержащих от 2,14 до 4,3% углерода. от 2,14 до 4,3%-из избыточного аустенита и ледебурита, с содержанием 4,3 % - только из ледебурита, структурная составляющая железоуглеродистых сплавов, главным образом чугунов, представляющая собой эвтектическую смесь аустенита и цементита в интервале температур 727—1147 °C, или феррита и цементита ниже 727 °C.

Поиск по сайту: