WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Будова, властивості і способи випробування металів - Реферат

Будова, властивості і способи випробування металів - Реферат

фізичні, хімічні та технологічні властивості металів.
Анізотропність і спайність кристалів. В окремих кристалах властивості різні в різних напрямах. Якщо взяти великий кристал (є лабораторні і виробничі методи вирощування крупних кристалів), вирізати з нього кілька одинакових за розміром, але по-різному орієнтованих зразків івипробувати їх властивості, то іноді спостерігається дуже значна різниця у властивостях окремих зразків. Наприклад, при випробуванні зразків, вирізаних з кристала міді, відносне видовження змінювалося в межах від 10 до 55 %, а границя міцності - від 14 до 35 кгс/мм2 для різних зразків. Цю властивість кристалів називають анізотропністю. Анізотропність кристалів пояснюється особливостями розташування атомів у просторі.
Наслідком анізотропності кристалів єспайність, яка виявляється при руйнуванні. У місцях злому кристалів можна спостерігати правильні площини, які свідчать про зміщення частинок під впливом зовнішніх сил не безладно, а правильними рядами, у певному напрямі, відповідно до розташування частинок у кристалі. Ці площини називаються площинами спайності.
Аморфні тіла ізотропні, тобто всі ці властивості однакові у всіх напрямах. Злом аморфного тіла завжди має неправильну, викривлену, так звану раковисту поверхню.
Метали, які затверділи у звичайних умовах, складаються не з одного кристалу, а з безлічі окремих кристалів, по-різному орієнтованих один до одного, тому властивості литого металу приблизно однакові в усіх напрямах; це явище називається квазіізотропністю (уявною ізотропністю).
Алотропія металів. Алотропія металів (або поліморфізм) - це властивість перебудовувати решітку при певних температурах у процесі нагрівання або охолодження. Алотропія властива всім елементам, які змінюють валентність при зміні температури, наприклад залізу, марганцю, нікелю, олову та ін. Кожне алотропічне перетворення відбувається при певній температурі. Наприклад, одне з перетворень заліза відбувається при температурі 911 °С, нижче від якої атоми складають решітку центрованого куба, а вище - решітку гранецентрованого куба.
Структура, що має ту або іншу решітку, називається алотропічною формою, або модифікацією. Різні модифікації позначають грецькими буквами а, (3, у і т. д., причому буквою а позначають модифікацію, яка існує при температурах нижче від першого алотропічного перетворення. Алотропічні перетворення супроводжуються віддачею (зменшенням) або поглинанням (збільшенням) енергії.
Кристалізація металів. Кристалізацією називається утворення кристалів у металах (і сплавах) при переході з рідкого стану в твердий (первинна кристалізація).
До вторинної кристалізації відносять перетворення в затверділому металі при охолодженні його. Сюди належать перекристалізація з однієї модифікації в другу (поліморфні перетворення), розпад твердих розчинів, розпад (а також утворення) хімічних сполук.
Процес кристалізації металу найлегше простежити за допомогою лічильника часу і термоелектричного пірометра, який являє собою мілівольтметр, під'єднаний до термопари. Термопару (два різнорідні дроти, спаяні кінцями) занурюють у розплавлений метал. Термострум, що виникає при цьому, пропорційний температурі металу, і стрілка мілівольтметра відхиляється, показуючи цю температуру по градуйованій шкалі.
Покази пірометра автоматично записуються в часі, і за цими даними будують криві охолодження в координатах температура - час (такі криві креслить самописець).
Температура, яка відповідає будь-якому перетворенню в металі, називається критичною точкою.
Перехід з рідкого стану в твердий при охолодженні супроводжується утворенням кристалічної решітки, тобто кристалізацією. Щоб розпочалася кристалізація, рідкий метал треба переохолоди-т й дещо нижче від температури плавлення. Тому площадка на кривій охолодження лежить дещо нижче /пл при температурі переохолодження tnp.
У деяких металів ступінь переохолодження (tnjl - /пр) може бути дуже значним (наприклад, у сурми до 40°), і при температурі переохолодження tnp, відразу бурхливо розпочинається кристалізація, в результаті чого температура стрибком підвищується майже до tnjl. У цьому разі на графіку креслиться петля теплового гістерезису.
При затвердінні та алотропічному перетворенні в металі спочатку виникають зародки кристала (центри кристалізації), навколо яких групуються атоми, утворюючи відповідну кристалічну решітку. Центрами кристалізації можуть бути неметалічні включення.
Отже, процес кристалізації складається з двох етапів: утворення центрів кристалізації і росту кристалів.
У кожного з кристалів, які виникають, кристалографічні площини орієнтовані випадково. Крім того, при первинній кристалізації кристали можуть повертатися, тому що вони оточені рідиною. Суміжні кристали ростуть назустріч один одному, і точки їх зіткнення визначають границі кристалів (зерен).
В аморфних речовин криві охолодження плавні, без площадок і уступів: алотропії у цих речовин бути не може.
Кристалізація заліза. Розглянемо як приклад кристалізацію і критичні точки заліза - найважливішого в техніці металу.
При нагріванні приписують букву с, при охолодженні букву г, тому що в результаті гістерезису температури перетворень при нагріванні вищі, а при охолодженні нижчі від рівноважних.
При температурі менш як 768 °С залізо феромагнітне. При нагріванні в точці Ас2, яка називається точкою Кюрі, залізо стає парамагнітним; за сучасними уявленнями магнітне перетворення пов'язане із змінами на зовнішніх електронних оболонках атомів. На кривій в точці А2 є перегин, але решітка не змінюється (магнітне перетворення не має гістерезису: Ас2 = Аг2) і залізо до точки Ас3 має кристалічну решітку центрованого куба; цю модифікацію називають а-залізо. Парамагнітну частину цієї модифікації (між точками А2 і А3) називають |3-залізо. В точці Ас3 а-залізо переходить в у-залізо з кристалічною решіткою гранецентрованого куба. У точці Ас4 у-залізо переходить в 8-залізо, причому кристалічна решітка знову перебудовується з гранецентрованого куба в центрований куб, тому 8-залізо називають також високотемпературною модифікацією ос-заліза.
При охолодженні алотропічні перетворення відбуваються в зворотній послідовності.
З перелічених перетворень найбільше практичне значення мають перетворення в точці А3 як при нагріванні (Ас3), так і при охолодженні (Аг3).
у-Залізо здатне розчинити до 2,14% вуглецю при температурі 1147 °С, а-залізо - до 0,02 % при 723 °С і тільки 0,006 % при О °С. Властивість заліза розчиняти значну кількість вуглецю використовують при термічній і хіміко-термічній обробці.
Перетворення в точці А3 супроводжується зміною об'єму.
Loading...

 
 

Цікаве