Строение и свойства сплавов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Понятие о металлических сплавах. Виды двойных сплавов

2. Диаграммы состояния двойных сплавов и характер изменения свойств в зависимости от состава сплавов

3. Понятие о методах исследования строения и свойств сплавов

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Дислокационная структура наряду с фазовым составом является важнейшим фактором, предопределяющим прочностные и другие свойства создаваемых металлических материалов. В связи с этим большой теоретический и практический интерес представляют все этапы научно-производственной деятельности, от которых зависит формирование в конструкционных материалах необходимой дислокационной структуры.

Сплавы - это вещества, состоящие из нескольких элементов, взятых в произвольных соотношениях. Сплавы получаются главным образом путем сплавления различных элементов в жидком состоянии, но могут быть получены и за счет диффузии в твердом состоянии, и путем совместной конденсации паров или другими способами. Компонентами сплава называют химические элементы или химические соединения, входящие в состав сплава. В зависимости от химической природы элементов, размера их ионов и типа кристаллической решетки компоненты могут растворяться друг в друге (ограниченно или неограниченно), могут быть нерастворимыми друг в друге или образовывать новые химические соединения. Отдельные однородные части сплавов, отделенные от других частей поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав и свойства меняются скачком, называются фазами. Графическое изображение фазовых равновесий в зависимости от температуры и состава принято называть диаграммой состояния.

В рамках данной контрольной работы автором будут рассмотрены следующие вопросы:

1. Понятие о металлических сплавах.

2. Виды двойных сплавов.

3. Диаграммы состояния двойных сплавов и характер изменения свойств в зависимости от состава сплавов.

4. Понятие о методах исследования строения и свойств сплавов

1. Понятие о металлических сплавах. Виды двойных сплавов

Сплавы - сложные вещества, получаемые сплавлением или спеканием двух или нескольких простых веществ, называемых компонентами (3, с. 58). (При сплавлении компоненты доводят до плавления, а при спекании их порошки смешивают и подвергают давлению при высокой температуре.)

Сплав считается металлическим, если его основу (свыше 50% по массе) составляют металлические компоненты. Металлические сплавы обладают более высокими прочностными и другими механическими свойствами по сравнению с чистыми металлами. По этой причине они получили широкое применение в качестве конструкционных материалов.

В зависимости от природы сплавляемых компонентов они, взаимодействуя друг с другом, могут образовать различные по строению и свойствам продукты. Характер взаимодействия компонентов при сплавлении зависит от их положения в таблице Д.И. Менделеева, особенностей строения электронных оболочек их атомов, типов и параметров их кристаллических решеток, соотношения температур их плавления, их атомных диаметров и других факторов.

В зависимости от преобладания тех или иных перечисленных факторов компоненты при сплавлении могут образовывать: смеси своих зерен с пренебрежимо ничтожной взаимной растворимостью; неограниченно или частично растворяться друг в друге; образовывать химические соединения.

Смеси состоят из практически чистых зерен обоих компонентов, сохраняющих присущие им типы кристаллических решеток и прочностные свойства (см. рис. 2, б).

При растворении компонентов друг в друге образуются твердые растворы. Получающийся при этом продукт представляет собой зерна, кристаллическая решетка которых построена из атомов обоих компонентов.

Если атомы растворимого компонента замещают в узлах решетки атомы компонента-растворителя, то образующийся раствор называется твердым раствором замещения (рис.1, а). Такие растворы образуют компоненты с аналогичными типами кристаллических решеток при небольшой разнице их параметров.

o Атомы компонента-растворителя

џ Атомы растворимого компонента

Рис.1. Виды твердых растворов: а - замещения; б - внедрения

Если растворимый компонент имеет очень малый атомный диаметр, то образуется твердый раствор внедрения (рис. 1, б). В этом случае энергозатраты на образование раствора оказываются меньшими, так как атомы растворимого компонента (например, углерода в железе) размещаются в междоузлии ячейки кристаллической решетки растворителя, не вытесняя атомов растворителя из узлов решетки.

Компоненты с неограниченной растворимостью образуют только растворы замещения. Ограниченная растворимость наблюдается как у твердых растворов замещения, так и у растворов внедрения.

При ограниченной растворимости компонентов за пределами их растворимости образуются или смеси зерен ограниченных твердых растворов обоих компонентов друг в друге (например, компонента А в В и компонента В в А), или смеси зерен ограниченного раствора и химического соединения компонентов.

В твердых растворах замещения преобладающей связью между атомами является металлическая. В растворах внедрения вместе с металлической может возникать и ковалентная связь. Например, каждый атом углерода, растворенный в ОЦК решетке альфа-железа, два валентных электрона отдает на образование металлической связи, а два других - на образование ковалентных направленных трехцентровых (Fe-С-Ре)-связей с двумя ближайшими атомами железа. Ковалентная связь на порядок сильнее металлической. Особенности межатомных связей в зернах твердых растворов предопределяют их прочностные и другие свойства.

Образующиеся при сплавлении двух компонентов химические соединения имеют строго определенный состав. Они представляют собой зерна со специфической кристаллической решеткой, отличной от решеток обоих компонентов. Ячейки решеток химических соединений имеют сложное строение. Связь между атомами в них сильнее и жестче металлической. Поэтому они являются очень твердыми и хрупкими веществами. Существует несколько видов химических соединений, отличающихся спецификой строения и свойств, которые здесь рассматриваться не будут.

Если образующиеся в сплавах химические соединения оказываются стойкими веществами, не диссоциирующими при нагреве вплоть до температуры плавления, то их принято рассматривать в качестве самостоятельных компонентов, способных образовывать сплавы с компонентами сплава.

В связи с изложенным все существующие металлические сплавы можно разделить на четыре основных вида (рода):

1) смесь зерен компонентов;

2) неограниченные твердые растворы;

3) с ограниченной растворимостью компонентов;

4) с устойчивым химическим соединением.

2. Диаграммы состояния двойных сплавов

Диаграммы состояния представляют собой график в координатах состав сплава - температура, на котором отражены продукты, образующиеся в результате взаимодействия компонентов сплава друг с другом в условиях термодинамического равновесия при различных температурах. Этими продуктами являются вещества, имеющие в зависимости от температуры и состава определенное агрегатное состояние, специфический характер строения и вполне определенные свойства. Их принято называть фазами. Жидкая фаза представляет собой раствор расплавленных компонентов. Твердые фазы являются зернами, имеющими определенную форму, размер, состав, специфику строения и свойства.

Диаграмма состояния разделена линиями на области. В диаграммах состояния содержится информация, необходимая для создания и обработки сплавов различного назначения.

Диаграмма состояния I рода. Правило отрезков. Данная диаграмма охватывает сплавы, компоненты которых образуют смеси своих практически чистых зерен при ничтожной взаимной растворимости (рис. 2). На оси абсцисс отложена процентная доля компонента В в сплаве. Фазовое строение сплавов на диаграмме зависит от температуры. При термодинамическом воздействии компонентов друг на друга снижается температура их перехода в жидкое состояние, достигая некоторого минимума при определенном для каждой пары компонентов составе (рис. 3.2, точка С). Состав сплава можно определить, спроецировав точку С на ось абсцисс (точка В_э). Сплав двух компонентов, который плавится при минимальной температуре, называется эвтектическим или эвтектикой.

Рис. 2. Диаграмма состояния I рода (а) и схемы получающихся структур (б)

Эвтектика является равномерной смесью одновременно закристаллизовавшихся мелких зерен обоих компонентов. Температура, при которой одновременно плавятся или кристаллизуются оба компонента, называется эвтектической температурой t_y

На диаграмме состояния температуры, выше которых сплавы находятся в жидком состоянии, лежат на линии АСВ, называемой линией ликвидуса (рис. 2, а).

Переход сплавов из жидкого состояния в твердое при кристаллизации происходит в интервале температур, лежащих между линией ликвидуса и эвтектической температурой, которой соответствует линия солидуса DCE. При этом из каждого сплава по мере снижения температуры в твердую фазу переходит вначале тот компонент, количество которого превышает эвтектическую концентрацию (см. рис. 2, б). Поэтому у сплавов левее точки В_Э двухфазная область ACD содержит избыточный компонент А и жидкую фазу Ж, а в заэвтектической области ВСЕ находятся соответственно твердая В и жидкая Ж фазы. В обоих случаях фаза Ж является жидким раствором обоих компонентов.

По мере снижения температуры и приближения ее к t_э состав незакристаллизовавшейся фазы приближается к эвтектическому В_э (рис.2, точка С). При этом чем меньше сплав отличается по составу от эвтектического, тем ниже его точка ликвидуса и тем больше в нем затвердевает эвтектики.

Количественные изменения в сплавах данной системы компонентов (касающиеся состава твердой и жидкой фаз и их долей в единице массы любого сплава) при кристаллизации подчиняются правилу отрезков.

Воспользуемся этим правилом на примере затвердевания сплава l (рис. 2). Предположим, что нас интересуют составы и число фаз при произвольно взятой температуре, соответствующей изотерме Its.

При данной температуре состав жидкой фазы всех заэвтектических сплавов, включая и сплав l, будет одинаковым, равный значению В_l. Состав твердой фазы будет соответствовать 100% компонента В. Таким образом, при кристаллизации сплавов состав жидкой фазы изменяется по линии ликвидуса от исходного до эвтектического. Масса твердой фазы при данной температуре определяется величиной отрезка l_t, а жидкой - отрезка ts. Если массу всего сплава Q выразить через Is, то относительные доли твердой Q_B и жидкой Q_Ж фаз можно представить в виде Q,/Q = lt/ls и Q_x/Q = ts/ls . Пользуясь этими выражениями, можно вычислить и абсолютные массовые доли каждой из фаз при любой температуре.

В зависимости от состава все сплавы данной системы делятся на доэв-тектические и заэвтектические. Доэвтектические сплавы содержат компонента А свыше (100-В_э)%. В них он является избыточным компонентом. В заэвтектических сплавах избыточным является компонент В. В них его количество превышает В_э.

При температурах ниже линии солидуса фазовый состав всех сплавов рассматриваемой системы состоит из зерен обоих компонентов: А + В. Следует различать присутствующие в любом сплаве мелкие зерна А и В, составляющие эвтектику, и крупные зерна избыточных фаз - компонентов А или В соответственно в доэвтектических и заэвтектических сплавах.

Для более точной оценки прочностных и других свойств затвердевших сплавов целесообразно учитывать наличие эвтектики в их структурно-фазовом составе (рис. 2, б). Так, структура доэвтектических сплавов состоит из А + Эвт (А + В) (см. сплав 2), а структура заэвтектических - из В + Эвт (А + В) (см. сплав 1), т. е. имеются крупные и мелкие одноименные зерна.

Количество каждой структурной составляющей, от которого зависят свойства сплава, может быть вычислено по правилу отрезков применительно к эвтектической температуре.

При оценке прочностных и других свойств следует иметь в виду, что та часть сплава, которая представлена эвтектикой, имеет более высокую прочность, чем часть, представленная более крупными зернами избыточной фазы. Характер зависимости прочности сплавов от их состава представлен на рис. 3, а. Здесь в верхней части изображена диаграмма состояний с указанием фазового состава, а под ней показан характер изменения прочности.

Если бы размер зерен у всех структурных составляющих сплавов был одинаков, то прочность изменялась бы строго по линейному закону (см. рис. 3.3, а, линия АВ). Такое изменение свойств обусловлено законом аддитивности, согласно которому каждая из двух фаз вносит в суммарную прочность сплава часть своей прочности, соответствующую доле этой фазы в сплаве.

Рис. 3. Зависимость характера изменения прочности сплавов от рода диаграммы состояния

В связи с этим прочность любого сплава может быть вычислена по формуле

= _А + (1 - )т_в,

где - доля фазы А в структуре сплава;

_А и _в - прочности фаз А и В.

Поскольку эвтектическая часть сплава обладает более высокой прочностью, фактическое изменение этого свойства будет происходить по кривой АСВ (рис. 3, а).

Аналогично с учетом их характера и в зависимости от состава изменяются и другие свойства сплавов.

Диаграмма состояний II рода. Дендритная ликвация. При неограниченной растворимости компонентов друг в друге, имеющих одинаковые типы решеток и сходное строение наружных электронных оболочек, получают диаграммы II рода. На диаграмме можно различить три фазовые области (рис. 4, а).

1. Выше линии ликвидуса АСВ находится область жидкой фазы Ж.

2. Под ней до линии солидуса ADB расположена двухфазная область + Ж. Фаза представляет собой твердый раствор компонентов А и В. Зерна этой фазы имеют единую кристаллическую решетку. Однако у сплавов разного состава число атомов компонентов А и В в элементарных ячейках решетки различно.

Рис. 4. Диаграмма состояния II рода (а); характер кристаллизации сплавов и схема их фазового строения (б)

3. Область, расположенная под линией солидуса, является однофазной (фаза а). металлический двойной сплав

В отличие от сплавов смесей зерен практически чистых компонентов каждый из затвердевших сплавов на рассматриваемой диаграмме состояния представляет собой совокупность внешне ничем не отличающихся друг от друга зерен фазы а (рис. 4, б).

Кристаллизация -фаз в сплавах разного состава происходит в соответствии с правилом отрезков. Если проследить специфику кристаллизации какого-нибудь из сплавов, например сплава 1 (рис. 4), то согласно правилу отрезков в двухфазной области составы жидкой и твердой фаз в зависимости от температуры изменяются соответственно по линиям ликвидуса и солидуса (рис.4, а, изотермы 1, 2, 3 и 4). Составы жидкой фазы от точки l₁ до l₄ выражаются через

В_1l = В₁, В_l2 , В_l3 и В_{l 4},

а составы твердой фазы а изменяются от B_ai, B_az, В_аз до B_a4 = В₁.

Количество сосуществующих при каждой из температур фаз и Ж определяется соответствующими отрезками изотерм. Причем отрезки, находящиеся слева от вертикали 1, определяют количество фазы а. Длины отрезков, находящихся справа, пропорциональны количеству фазы Ж.

В случае равновесной кристаллизации, происходящей при достаточно малой скорости охлаждения сплава, к концу кристаллизации (изотерма 4) состав окончательно сформировавшейся фазы ₄ должен соответствовать исходному составу сплава В_l (в данном случае сплава 1). Это обусловлено непрерывно происходящей диффузией между обеими фазами.

В случае ускоренного охлаждения сплава при кристаллизации диффузионные процессы не успевают завершиться. В связи с этим центральная часть каждого зерна оказывается обогащенной более тугоплавким компонентом (в данном случае В), а периферийная - легкоплавким компонентом (А). Это явление называется дендритной ликвацией, снижающей прочностные и другие свойства сплавов. Ее предотвращение возможно за счет медленного охлаждения сплава, обеспечивающего его равновесную кристаллизацию.

В случае возникновения дендритной ликвации она может быть устране-на путем длительного, так называемого диффузионного, отжига сплава. Происходящие при этом диффузионные процессы выравнивают химический состав в зернах.

У сплавов - твердых растворов - прочность и другие свойства в зависимости от состава изменяются по криволинейному закону (см. рис. 3.3, б). Чтобы понять характер изменения прочности сплавов в зависимости от состава, необходимо уяснить следующее.

Во время пластической деформации металлического материала внешняя сила должна преодолеть сопротивление передвижению дислокаций, определяемое значением силы Пайерлса-Набарро. Эта сила зависит от интенсивности межатомного взаимодействия в кристаллической решетке сплава.

Атомы растворимого компонента образуют в решетке твердого раствора более прочную металлическую связь с атомами компонента-растворителя, чем в решетках обоих чистых компонентов. Из-за этого сопротивление пластической деформации твердого раствора с увеличением содержания растворенного в нем другого компонента должно возрастать по какому-то криволинейному закону. Характер хода кривой с максимумом на рис. 3.3, б станет понятным, если исходить из того, что в сплавах слева от максимума решеткой, подвергающейся упрочнению, является решетка компонента А а справа - решетка компонента В. Состав, соответствующий максимуму, является критическим.

Мотт и Набарро установили зависимость между пределом текучести сплава - твердого раствора а„ его составом, модулем сдвига G и размерами атомов компонентов:

= Gz²c,

где с - атомная концентрация растворенного компонента;

- параметр, зависящий от атомных радиусов компонентов (r и

r_о - радиусы атомов растворимого компонента и растворителя).

Диаграмма состояний III рода характерна для сплавов, образующихся при сплавлении компонентов, имеющих ограниченную растворимость друг в друге.

Рис. 5. Диаграмма состояний III рода

Рассмотрим случай, когда за пределами растворимости компонентов образуются механические смеси твердых растворов на основе каждого из них (рис. 5). На диаграмме состояний представлены: жидкая фаза Ж (выше линии ликвидуса ADB); две области ( + Ж) и + Ж) (лежащие между линиями ликвидуса и солидуса АСЕВ); две области ограниченных твердых растворов и (лежащие ниже отрезков линии солидуса, соответственно АС и BE) и двухфазная область ( + ) - область CEKF.

Фаза а является твердым раствором компонента В в А. Фаза представляет собой твердый раствор компонента А в В. Взаимная растворимость компонентов друг в друге, как правило, зависит от температуры. Кривые CF и ЕК отражают характер изменения растворимости в зависимости от температуры соответственно компонента В в -фазе и компонента А в -фазе).

Составы фаз при любой температуре можно определить, опустив на ось концентраций перпендикуляры из соответствующих точек, лежащих на линиях CF и ЕК. При t₁ и t₂ составы фаз и : ₁, ₂ и ₁, ₂.

В структурно-фазовом составе сплавов данной системы важное место занимает эвтектика, представляющая собой смесь мелкозернистых фаз и . Она имеет определенный состав и кристаллизуется при наименьшей для данной системы температуре t_э, т.е. на линии СЕ. Ниже этой линии находится область двухфазных сплавов. В ней структура доэвтектических сплавов состоит из первичных зерен -фазы, равномерно распределенных в эвтектике Э ( + ), и зерен вторичной _п-фазы, выделившейся из твердой фазы а при снижении температуры.

Заэвтектические сплавы соответственно состоят из первичной -фазы, эвтектики и зерен вторичной фазы _п.

Для уяснения характера обусловленного снижением температуры распада фаз аир, сопровождающегося выделением фаз _п и _п, заметим, что в доэвтектических сплавах в результате неизбежного при их охлаждении распада имеющейся в них -фазы (в эвтектике и _п) также образуется и вторичная -фаза (ос_п). Однако на диаграмме состояний это не указывается, так как при выделении фаза _п сливается с окружающими ее зернами первичной фазы а и как самостоятельная структурная составляющая не наблюдается. То же можно сказать о _п в заэвтектических сплавах.

На рис. 3, в показан характер изменения прочности сплавов рассматриваемой системы в зависимости от состава. Как и следовало ожидать, в однофазных областях твердых растворов аир свойства изменяются по криволинейному закону, а в двухфазной области ( + ) - по закону аддитивности с учетом влияния имеющейся в сплавах мелкозернистой эвтектики (см. рис. 3, в).

Подобным образом изменяются и другие свойства сплавов, охватываемых диаграммой состояний III рода. Характер изменения свойств сплавов в зависимости от состава отражает уровень свойств равновесных сплавов, обладающих минимальной плотностью дислокаций (10⁶-10⁷ см^-2) и идеальным металлургическим качеством.

Диаграмма состояний IV рода относится к случаю, когда сплавляемые компоненты при соотношении А_m, В_n образуют устойчивое химическое соединение, не диссоциирующее при нагреве вплоть до температуры плавления. Соединение А_mВ_n при сплавлении с компонентами А и В в зависимости от их природы может образовывать с ними различные по характеру системы. Например, компонент А_mВ_n образует с компонентами А и В сплавы, относящиеся к диаграмме состояний I рода. В связи с этим фазовый состав любого сплава системы А-В в твердом состоянии должен представлять смесь химического соединения и одного из исходных компонентов. Уровень свойств сплавов и характер их изменения в зависимости от состава в этом случае должны изменяться по закону аддитивности (см. рис. 3, а) с учетом влияния эвтектики.

Характер изменения свойств сплавов в зависимости от состава предопределяется диаграммой состояния. На это положение впервые серьезное внимание обратил академик Н. С. Курнаков, внесший фундаментальный вклад в методику изучения свойств сплавов.

3. Понятие о методах исследования строения и свойств сплавов

Успешное развитие машиностроения и связанных с ним отраслей промышленности обязано тому, что в процессе производства конструкционных материалов и различных изделий из них широко используются различные методы исследования строения и свойств металлических сплавов и других материалов.

Развитие этих методов обусловлено необходимостью получать сведения об эксплуатационной надежности используемых материалов, о причинах поломок и аварий, об остаточном ресурсе вязкостно-прочностных свойств у материала изделия в процессе эксплуатации, а также о путях совершенствования строения и свойств конструкционных материалов.

К настоящему времени сложилось много различных методов исследования металлов. Все их можно разделить на теоретические и экспериментальные.

К теоретическим, например, относится анализ соответствующих диаграмм состояний с целью получения сведений о строении и свойствах интересующих нас сплавов не только в равновесном состоянии, но и после их термообработки. (Заметим, что в диаграммах содержится информация о возможности проведения той или иной разновидности термической обработки.)

Большинство методов исследования являются экспериментальными, основанными на анализе результатов наблюдения строения металла или результатов его испытания, проводимого по какой-то методике.

Связь между строением и свойствами была подмечена давно, поэтому в основу всех методов исследования положено предположение о причинно-следственной зависимости между строением и свойствами.

Исторически первым возник метод макроскопического исследования путем наблюдения исследуемого изделия или вырезанного из него образца-темплета простым глазом или с помощью лупы (с увеличением до 30).

Этим методом при наличии опыта и соответствующих навыков можно определить качество металла по внешнему виду изделия или темплета, оценивая состояние его поверхности, наличие явных дефектных мест и других характерных признаков.

Наблюдая отполированные и протравленные по специальной методике темплеты, можно обнаружить в металле различные внутренние дефекты: поры, раковины, неметаллические включения и особенно включения вредных примесей, а также оценить характер строения (волокнистый или зернистый).

Визуально оценивается также качество металла по виду излома специального образца, например разрушенного образца при испытании на ударный изгиб, или подобного ему образца, раскрывающего особенности строения и металлургического качества металла в сечении изделия. Такое исследование называется фрактографическим. При фрактографическом исследовании по виду излома судят о вязкости или хрупкости металла. Матово-волокнистый излом свидетельствует о вязкости, а блестяще-кристаллический - о хрупкости.

В изломе могут оказаться мелкие или крупные расслоения металла (так называемые шиферность и слоистость), свидетельствующие о его плохом металлургическом качестве и низкой прочности.

Важную информацию о строении металла дают наблюдения с помощью оптических и электронных микроскопов специально приготовленных (отполированных и протравленных) шлифов.

Оптические микроскопы дают возможность различать в строении металла структурные элементы размером не менее 0,2 мкм (200 нм). Их полезное увеличение составляет до 1500-2000 раз. Существуют две разновидности электронных микроскопов: просвечивающие (ПЭМ) и растровые (РЭМ).

Работа ПЭМ основана на прохождении через фольгу из исследуемого металла потока электронов. В результате неодинакового рассеивания электронов объектом на экране ПЭМ формируется изображение - субмикроструктура (в отличие от даваемой оптическим микроскопом микроструктуры). Разрешающая способность ПЭМ - до 0,2-0,5 нм, что позволяет различить очень мелкие подробности в строении металла, в том числе дислокации и другие элементы дислокационной структуры, например стопоры.

Работа РЭМ основана на вторичной эмиссии электронов поверхностью излома, на которую направляется сканирующий (непрерывно перемещаемый по ней) поток первичных электронов. Разрешающая способность РЭМ несколько ниже, чем у ПЭМ, - 25-30 нм. С помощью РЭМ решаются такие же задачи, как и с помощью ПЭМ, и, в частности, изучение тонких особен-ностей строения изломов (микрофрактография).

Особенности атомно-кристаллического строения изучаются с помощью рентгеноструктурного анализа. Этот вид анализа основан на дифракции рентгеновских лучей рядами атомов в кристаллической решетке.

Особенности распределения примесей и компонентов в сплавах (в том числе легирующих элементов в зернах стали) позволяет обнаружить рентгеноспектральный микроанализ (РСМА). РСМА основан на определении химического состава микрообластей на специально приготовленном микрошлифе. Разрешающая способность - порядка нескольких микрометров. Этим методом можно успешно изучать ликвационные процессы в сплавах, особенно дендритную ликвацию.

При физических методах исследования металл подвергается тепловому, электрическому или магнитному воздействию, по результатам которого судят об особенностях его строения и свойств. В основе методов лежит положение о зависимости физических свойств металла от изменений в его строении при различных воздействиях, в том числе механических и термических.

Интересным методом обнаружения структурно-фазовых превращений в сплавах является дилатометрический. Он основан на изменении объема (т. е. размеров) образца при фазовых превращениях (например, дилатометром можно установить начало и конец превращения аустенита в перлит). Эти структуры имеют разные по величине удельные объемы (у перлита он больше), поэтому с началом распада аустенита длина образца увеличивается.

Самыми распространенными и наглядно информативными являются методы испытания механических свойств, включая и безобразцовый метод Марковца-Матюнина. Наиболее надежные и достоверные результаты дают натурные испытания деталей или готовых изделий при нагружении в эксплуатационных условиях на специально создаваемых стендах (стендовые испытания).

Заключение

Уяснив основные положения теории сплавов, нетрудно понять, что можно создавать сплавы различного назначения, целенаправленно закладывая в них такие факторы, которые позволят на последующих этапах технологической обработки формировать в сплавах требуемые дислокационно-фазовые структуры и необходимые комплексы механических и других свойств. Этому будут способствовать сведения, которые можно получить из анализа диаграмм состояний.

В связи с этим особую ценность представляют такие сведения, как поведение сплавов при наличии или отсутствии в них переменной растворимости компонентов или аллотропических превращений при изменении температуры.

Очень важно четко уяснить описанные выше характер и причины изменения свойств сплавов в зависимости от типа диаграммы состояний. Хотя эти свойства и относятся к равновесному состоянию, однако дополнительной обработкой их можно целенаправленно изменять. Причем изменение касается только уровня свойств, а характер изменения, как правило, сохраняется «диаграммный».

Особенно важно подчеркнуть положение, согласно которому в кристаллических решетках твердых растворов интенсивность межатомного взаимодействия значительно выше, чем в решетках составляющих их компонентов. В связи с этим образуются высокостабильные фазы с повышенной прочностью (следствие возросших сил Пайерлса-Набарро), более высоким сопротивлением коррозии (затрудняется вырывание атомов с поверхности детали действием агрессивной среды) и замедленными диффузионными процессами из-за возросшей энергии активации. Все это имеет определяющее значение при создании легированных сталей и сплавов различного целевого назначения.

Список использованной литературы

1. Колачев Б.А., Ливанов Б.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1981. 416 с.

2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. - М. Машиностроение, 1990. 528 с.

3. Материаловедение и технология металлов: учеб. пособие /под ред. Г.П. Фетисова. - М.: Высш. шк., 2002. - 638 с.

Размещено на Allbest.ru