Типы межатомных связей в твердых телах

Все кристаллы по характеру превалирующей связи подразделяют на:

• молекулярные;

• ковалентные;

• металлические;

• ионные.

2. Экспериментальное определение. Для определения формы простых молекул и многоатомных ионов, а точнее - длин связей и валентных углов (углов между связями), используются разнообразные экспериментальные методы. К ним относятся микроволновая спектроскопия, а также методы изучения дифракции рентгеновских лучей (рентгеноструктурный анализ), нейтронов (нейтронография) или электронов (электронография). В следующей главе подробно рассказывается о том, каким образом с помощью дифракции рентгеновских лучей можно определять кристаллическую структуру. Однако для определения формы простых молекул в газовой фазе обычно используется электронография (метод изучения дифракции электронов). Этот метод основан на использовании волновых свойств электронов. Пучок электронов пропускают сквозь образец исследуемого газа. Молекулы газа рассеивают электроны, и в результате возникает дифракционная картина. Анализируя ее, можно определить длины связей и валентные углы в молекулах. Этот метод аналогичен используемому при анализе дифракционной картины, образуемой при рассеянии рентгеновских лучей.

3. Расстояние а между центрами ближайших атомов в элементарной ячейке называется периодом решетки ОЦК. Например, для Zr_β а = 3,61 нм.

4. На любой диаграмме можно выделить две основные линии:

ликвидус и солидус. Линия ликвидус отделяет

область жидкого раствора (выше неё - только жидкость), линия солидус

область твёрдых фаз (ниже неё - только твёрдые

фазы).

5. Дефекты кристаллов подразделяют на: • точечные(вакансии, межузельные атомы основного вещества, чужеродные атомы внедрения); • линейные(Это краевые и винтовые дислокации.) • поверхностные(болынеутловые и малоутловые границы, дефекты упаковки, границы двойников.)

6. Для описания элементарной ячейки кристаллической решётки используют шесть величин: три отрезка а, Ь, с, - период решётки, три угла между этими отрезками а, (3, у. Соотношения между данными величинами определяют форму ячейки. По форме элементарных ячеек все кристаллы подразделяют на семь систем (Триклинная, Моноклинная, Ромбическая, Ромбоэдрическая, Гексагональная, Кубическая, Тетрагональная)

7. В процессе обработки давлением поликристалла кристаллографические плоскости одного индекса в разных зёрнах могут ориентироваться параллельно. Такие поликристаллы называют текстурованными, и они, подобно монокристаллам, анизотропны.

8. Фаза - это физически или химически однородная часть сплава (или весь сплав), имеющая одинаковые состав, строение, одно и то же агрегатное состояние и отделённая от остальных частей сплава поверхностью раздела (границей).

9. жидкие растворы, твёрдые растворы, химические соединения и промежуточные фазы (соединения).

10. В зависимости от того, каким образом атомы растворимых компонентов располагаются внутри решётки растворителя, различают твёрдые растворы замещения и твёрдые растворы внедрения.

11. При небольшой степени переохлаждения ΔТ (малой скорости охлаждения) число зародышей мало. В этих условиях будет получено крупное зерно. С увеличением степени переохлаждения скорость образования зародышей возрастает, количество их увеличивается и размер зерна в затвердевшем металле уменьшается.

Величина зерна зависит от (параметров процесса кристаллизации):степени переохлаждения;температура нагрева и разливки жидкого металла; химический состав и присутствие посторонних примесей.

12. Неограниченные твердые растворы образуются, если выполняются следующие условия: • компоненты А и В имеют одинаковый тип решетки (изоморфизм) • различие атомных радиусов компонентов не превышает 15 % • атомы компонентов А и В имеют одинаковую валентность, т. е. одинаковое число электронов, которое атом может потерять из валентной оболочки, образуя ион. • взаимодействие между атомами А и В слабое, т. е. силы при-тяжения и отталкивания малы.

13. Равновесные диаграммы состояния систем показывают области существования и составы равновесных фаз в зависимости от содержания в них компонентов и внешних факторов – температуры и давления.

Хорошо известно, что изотермическая выдержка высокоуглеродистых сплавов при температуре выше эвтектоидной линии (> 738 °С) приводит к распаду и образованию и , следовательно, в области - - - равновесными фазами являются и , а кластеры углерода ( ) необходимо просто исключить. При этом образовавшийся практически всегда сохраняется при последующем охлаждении, что является основанием считать его равновесной фазой ниже температуры эвтектоидной линии (738 °С).

14. Ликвация - представляет собой свойство сплавов распадаться при переходе из жидкого в твердое состояние на составные части или отдельные соединения, которые имеют различные точки плавления. Виды: Дендритная, Зональная

15. Закономерности, отмеченные Н.С. Курнаковым, являются основой при разработке составов сплавов с заданными свойствами.

16. Исходя из типа кристаллической решетки, можно считать, что существует только две аллотропических формы железа — а и у. Каждая из указанных модификаций железа по-разному растворяет в себе углерод, что во многом предопределяет их различие в свойствах.

17. 1539 градусов плотность 7,82 г/см3

18. При образовании твёрдого раствора замещения атомы растворимого компонента замещают часть атомов растворителя в его кристаллической решётке. При образовании твёрдых растворов внедрения атомы растворимого компонента располагаются в междоузлиях кристаллической решётки, причём в тех, где для них имеется больше свободного пространства. Кристаллическая решётка растворителя всегда искажается, и период её изменяется.

19. В системе железо-цементит (Fe - Fе₃С) имеются следующие фазы: жидкий раствор. твердые растворы - феррит и аустенит, а также химическое соединение - цементит.

20. Феррит - твёрдый раствор внедрения углерода в а-железо Fe a (C). Имеет кубическую объёмно центрированную кристаллическую решётку. Предельное содержание углерода в a-Fe при 723°С -0,02%, а при 20°С - 0,006%. Низкотемпературный феррит a-Fe по свойствам близок к чистому железу и имеет довольно низкие механические свойства, например, при 0,06% С: s = 250 МПа; d - 50%; y= 80%; твердость - 80...90 НВ.

21. Сплавы с содержанием углерода до 2,14 % называют сталями, а от 2,14 до 6,67 - чутунами.

22. Цементит (карбид железа) - химическое соединение железа с углеродом Fe 3C, содержащее 6,67 % углерода. Магнитен, обладает высокими твёрдостью (твёрдость по Бринеллю примерно 8000 МПа) и хрупкостью. Из этого следует, что цементит в сплавах железа с углеродом повышает их твёрдость, но уменьшает вязкость и пластичность. В структурах сталей и чутунов цементит присутствует в виде игл, отдельных включений и сетки по границам зёрен.

23. 1147 градусов

24. От 4,3 – 6,67 % Углерода содержит эвтектический сплав в системе железо-цементит

25. Ледебурит - эвтектическая смесь, которая образуется из жидкой

фазы (из расплава) с концентрацией углерода 4,3 % при температуре

1147 °С. В диапазоне температур 1147-727 °С ледебурит состоит из

двух фаз— аустенита и цементита; при температурах ниже 727 °С

также представляет собой механическую смесь, но состоящую уже из

перлита и цементита. Содержание углерода в ледебурите всегда

постоянно и равно 4,3 %. Твёрдость ледебурита НВ достигает 7000

МПа.

26. Фаза плавления цементита точка D 1260 градусов, 6.67 % концентрация углерода.

27. Аустенит+цементит вторичный+ледебурит

28. Условные напряжения - напряжения, отнесенные к первоначальной площади поперечного сечения деформируемого образца, обозначаются σ (нормальные) и τ (касательные).

Истинные (действительные) напряжения - напряжения, получаемые путем деления текущей нагрузки на площадь поперечного сечения образца в момент действия нагрузки; обозначаются S (нормальные) и t (касательные).

29. Пластическая деформация твердых тел (ползучесть) может происходить двумя принципиально разными механизмами: дислокационным и диффузионным. Первый механизм реализуется за счёт движения в объёме кристаллов дислокаций и других дефектов решётки и не требует термической активации.

Диффузионный механизм реализуется путем перемещения вакансий и характерен для повышенных температур.

Кроме того в качестве дополнительного механизма выделяется скольжение по границам зерен.

30. Нагартовка

31. Возврат. Возвратом называют все изменения тонкой структуры и свойств, которые не сопровождаются изменением микроструктуры деформированного металла, т.е. размер и форма зёрен при возврате не изменяются. Небольшой нагрев вызывает ускорение движения атомов, снижение плотности дислокаций, устранение внутренних напряжений и восстановление кристаллической решетки. Процесс частичного разупрочнения и восстановления свойств называется отдыхом (первая стадия возврата).
Возврат уменьшает искажение кристаллической решетки, но не влияет на размеры и форму зерен и не препятствует образованию текстуры деформации.

32. Рекристаллизацией называют зарождение и рост новых зёрен с меньшим количеством дефектов строения; в результате рекристаллизации образуются совершенно новые, чаще всего равноосные кристаллы.

результате полиморфного превращения образуются новые кристаллические зерна, имеющие другой размер и форму, поэтому такое превращение сопровождается выделением теплоты.
Полиморфное превращение по своему механизму - кристаллизационный процесс, осуществляемый путем образования зародышей и последующего их роста

33. рекристаллизационный отжиг

34. отжигом

35. Основные виды термической обработки - отжиг, закалка, отпуск и старение. Отжиг - термическая операция, состоящая в нагреве металла, имеющего неустойчивое состояние, и приводящая металл в более устойчивое состояние. Закалка - термическая операция, состоящая в нагреве выше температуры превращения с последующим быстрым охлаждением для получения неустойчивого состояния сплава. Отпуск и старение - термическая обработка, в результате которой в предварительно закалённых сплавах происходят фазовые превращения, приближающие их структуру к равновесной (распад пересыщенного твёрдого раствора)36.

36. http://primat.agtu.ru/university/library/books/0505.pdf

http://brstu.ru/images/stories/section/facultets/isf/kaf_smit/metod_ukaz/10.pdf

http://libserv.tspu.edu.ru/files/katalog/base/texts/36_file(59).pdf

http://www.soprotmat.ru/factors.htm

38. Для получения цементита в виде зерен производят сфероидизирующий отжиг, который состоит из нагрева стали до температуры несколько выше линии PSK, длительной выдержки (5-6 ч) и последующего медленного охлаждения. Сталь с такой структурой обладает большей пластичностью, меньшей твердостью и прочностью по сравнению со сталью, прошедшей полный отжиг. Сфероидизирующий отжиг применяется у заэвтектоидных сталей для улучшения их обрабатываемости резанием.

39. Старение – термическая обработка, при которой главным процессом является распад пересыщенного твердого раствора. В результате старения происходит изменение свойств закаленных сплавов. В отличие от отпуска, после старения увеличиваются прочность итвердость, и уменьшается пластичность.

Старение сплавов связано с переменной растворимостью избыточной фазы, а упрочнение при старении происходит в результате дисперсионных выделений при распаде пересыщенного твердого раствора и возникающих при этом внутренних напряжений.

40. Рекристаллизационный отжиг используют в промышленности как первоначальную операцию перед холодной обработкой давлением (для придания материалу наибольшей пластичности), как промежуточный процесс между операциями холодного деформирования (для снятия наклепа) и как окончательную (выходную) термическую обработку (для придания полуфабрикату или изделию необходимых свойств).

41. Закалка — это вид термической обработки, состоящий в нагреве стали до определенной температуры, выдержке и последующем быстром охлаждении. В результате закалки повышается твердость и прочность, но снижается вязкость и пластичность. Нагрев стали производится на 30-50°С выше линии GSK диаграммы Fe-Fe3C. В доэвтектоидных сталях нагрев выше линии GS необходим для того, чтобы после закалки в структуре не было мягких ферритных включений. Для заэвтектоидных сталей применяется нагрев выше линии SK, так как присутствие цементита не снижает твердость стали.

42. В случае, если нагрев производится выше линии GSE диаграммы (точки асз и Аcm), то полученная при этом однофазная структура аустенита при охлаждении со скоростью больше некоторой критической превращается в чистый мартенсит. Такую закалку называют полной.

При неполной закалке нагрев стали осуществляется выше линии РSК(точка Ac1), но ниже линии GSE. При этом в доэвтектоидных сталях образуется структура аустенит + феррит, а в заэвтектоидных - аустенит + цементит. В таком случае даже охлаждение с очень высокой скоростью не может обеспечить чисто мартенситной структуры, так как избыточные фазы (феррит или цементит) сохраняются в структуре без изменений, В результате в доэвтектоидных сталях получается структура мартенсит + феррит, а в заэвтектоидных – мартенсит + цементит.

43. Особенно важной является такая скорость охлаждения, которую называют критической скоростью закалки; ее обозначают обычно vK. Это такая наименьшая из скоростей охлаждения, при которой в закаливаемой стали образуется только мартенсит (без троостита), т. е. происходит лишь одно мартенситное превращение.

44. Закалочное охлаждение эвтектоидной и доэвтектоидных сталей происходит из однофазной аустенитной области, поэтому структура этих сталей после закалки будет представлять мартенсит с небольшим количеством остаточного аустенита.

45. Для уменьшения скорости охлаждения в мартенситном интервале применяют закалку в двух средах. Вначале деталь погружают в воду и после короткой выдержки в воде переносят в масло. Поэтому такой способ закалки называют закалкой через воду в масло.

Быстрое охлаждение вводе предотвращает перлитное превращение, а последующее замедленное охлаждение в масле уменьшает закалочные напряжения в мартенситном интервале

46. Мартенсит — микроструктура игольчатого (пластинчатого) вида, а также реечного (пакетного) наблюдаемая в закалённыхметаллических сплавах и в некоторых чистых металлах, которым свойственен полиморфизм. Мартенсит — основная структурная составляющая закалённой стали; представляет собой упорядоченный пересыщенный твёрдый растворуглерода в α-железе такой же концентрации, как у исходного аустенита. С превращением мартенсита при нагреве и охлаждении связан эффект памяти металлов и сплавов.

47. Способность стали закаливаться на мартенсит называется закаливаемостью. Она характеризуется значением твердости, приобретаемой сталью после закалки и зависит от содержания углерода. Стали с низким содержанием углерода (до 0,3%) практически не закаливаются и закалка для них не применяется.

Прокаливаемостью называется глубина проникновения закаленной зоны. Отсутствие сквозной прокаливаемости объясняется тем, что при охлаждении сердцевина остывает медленнее, чем поверхность. Прокаливаемость характеризует критический диаметр D, т. е. максимальный диаметр детали цилиндрического сечения, которая прокаливается насквозь в данном охладителе.

48. Отпуск стали — это вид термической обработки, следующий за закалкой и заключающийся в нагреве стали до определенной температуры (ниже линии PSK), выдержке и охлаждении. Цель отпуска — получение более равновесной по сравнению с мартенситом структуры, снятие внутренних напряжений, повышение вязкости и пластичности. Различают низкий, средний и высокий отпуск

49. Первое превращение происходит в интервале температур 80-200 °С, второе-200-260 °С, третье-260-380 "С

Первое превращение. Из мартенсита выделяется часть углерода в виде мета-стабильного е-карбида, имеющего гексагональную решетку и химический состав, близкий к FcjC.

Второе превращение. Одновременно происходит несколько процессов: продолжается распад мартенсита, распадается остаточный аустенит и начинается карбидное преврашение.

Третье превращение. Завершаютсяраспад мартенсита и карбидное преврашение.

50. 1. 750 градусов

При такой температуре не весь феррит превращается в аустенит, но чем дольше будешь держать при этой температуре тем больше аустенита будет в итоге. Но есть предел (к примеру 30% если держишь сутки в печи) Потому после закалки на воду имеем структуры мартенсит+феррит (не весь получившийся аустенит переходит в мартенсит, часть его остается в замершем состоянии).

2. 840 градусов, вся структура при нагреве - аустенит, при закалке на воду часть ее переходит в мартенсит (75-85%) остаток в ждущем режиме. Этот остаток отпускается в троостит при среднетемпературном отпуске (при низкотемпературном отпуске он переходит в мартенсит отпуска).

51.

52.

Поиск по сайту: