A polimorf transzformációk fémekben
1. Anyagok - fegyelem, hogy a tanulmányok a kapcsolat a kémiai összetétele, szerkezete, anyagtulajdonságok, és ezek változásait tulajdonságok alapján különböző külső hatások.
Minden fémek megszilárdulni normál körülmények között, olyan kristályos anyagok, azaz szóló atomok abban jellemzi egy bizonyos sorrendben - időközönként, különböző irányokba, és különböző síkokban. Ez a sorrend határozza meg a koncepciót a kristályrács. Más szóval, a kristályrács egy képzeletbeli teret rács, amelyben a csomópontok vannak elrendezve alkotó részecskék a szilárd test.
Az elemi cella - sejttérfogat a minimális számú alkilcsoport, amelyben többszörös átviteli helyet lehet építeni a teljes kristályt. Az elemi cella a kristályszerkezet jellemzőit. A fő paraméterei a kristály:
a méret a cellaegység élek. a, b, c - osztásperiódus - a központjai közötti távolság a legközelebbi atomok. Az egyik irányban tartják szigorúan meghatározott.
) ., , szögek a tengelyek között (
koordinációs szám (K) jelzi az atomok száma található a közelében egyenlő távolságra minden atom a kristályrácsban.
rács alapján - a atomok száma egységnyi cella a rács.
tömörítési sűrűsége atomok a kristályrácsban, - által elfoglalt térfogat az atomok, amelyeket hagyományosan nézett kemény gömbök. Ez úgy definiáljuk, mint az arány a által elfoglalt térfogat szénatomok térfogatának a cella (egy olyan szerv-középpontos köbös rács - 0,68, a felületen középpontos köbös rács - 0,74)
7 Különböztesse formában kristályrétegeiben. Megegyezés részecsketípusok - 14 típusok (Bravais rács).
A három leggyakoribb típusú kristályrétegeiben.
Body-középpontos köbös (BCC) atomok vannak elrendezve a sarkokban egy kocka a közepén (V, W, Ti, Fe. Alkáli, alkáliföldfémek)
A lapcentrált köbös (FCC) atomok rendelkezésére álló csúcsai egy kocka és a központ mind a 6 arcok (Ag, Au, Fe)
Hatszögletű. az alapja, amely egy hatszög. (Ti, Zn, Be, Mn)
Egyszerű - atomok található meg a sejtben, és a csúcsai a kapus 2 bázis (szén grafit formájában);
szoros illeszkedésű (hcp) (amikor a C / a = 1.633) - 3 extra atomok középsíkban (cink).
Mivel olvadt folyadékot nőhet a egykristály. Ezek tipikusan a laboratóriumokban a tanulmány tulajdonságainak az anyag.
Fémek, ötvözetek, normál körülmények között, tartalmaz egy nagy kristályok száma, azaz van egy polikristályos szerkezetű. Ezek a kristályok úgynevezett szemek. Ezek a szabálytalan alakú és különbözőképpen orientált térben. Minden gabona van egy kristályrács orientáció eltér a tájolását a szomszédos szemcsék, ahol a tulajdonságait valós fémek átlagoljuk, és anizotrópia jelenségek nem figyelhető
A kristályrács valós fémek különböző hibák (hiányosságok), amely szünet közötti kötéseket tartalmaznak, és befolyásolja a fémrész tulajdonságait. Vannak az alábbi szerkezeti hiányosságai:
Dot - kis mindhárom dimenzióban;
Lineáris - kis két dimenzióban és önkényesen meghosszabbította a harmadik;
felület - kis egy dimenzióban.
Állás - hiánya atomok a kristályrácsban, „lyukak”, amelyek eredményeként kialakult különböző okok. megüresedett koncentráció nagyban meghatározza a testhőmérséklet. Mozognak a kristály, egy megüresedett előfordulhat. És csatlakozz divacancy. A felhalmozódás sok megüresedett vezethet pórusokat és üregeket.
Kificamodott atom - egy atom megjelent egy rács helyszínen zajlott a fuga. A koncentráció kificamodott atomok sokkal kisebb, mint munkahely, megalakulásuk óta igényel jelentős energiaköltségeket. Így helyben atom mozog üresedés.
Szennyeződés atomok mindig jelen vannak a fém, mivel gyakorlatilag lehetetlen szaga kémiailag tiszta fém. Ezek lehetnek méretezve nagyobb vagy kisebb, mint a nagy és atomok található rácspontjain vagy közbeiktatott oldalakat.
Ficam - egy hiba a kristályszerkezet, ami a vonal mentén, és a közelben, amelyek jellemzőek a törött kristály helyes helyét a atomi síkok.
Egy él diszlokáció egy vonal mentén, amely megszünteti a kristály él „felesleges” félsík
Hiányos a plusz sík nevezett.
A legtöbb diszlokációk által alkotott kapcsolási mechanizmust. Kialakulásának leírható az alábbi műveleteket. Bevág kristály a sík ABCD, képest mozog a felső része az alsó által egy periódusának a rács a merőleges irányban AB, majd ismét összeegyeztetni atomok a vágott élek az alsó.
A legnagyobb torzítást az elrendezésben atomokat egy kristály közelében történik az alsó széle az extra. Bal és jobb szélétől a plusz ilyen torzulások kicsi (néhány rács időszakokra) és széle mentén az extra torzítás kiterjeszti az egész kristály, és lehet nagyon nagy (több ezer rács időszakok).
Ha a plusz a tetején a kristály, a szélén diszlokáció - pozitív, ha az alsó, majd - a negatív. A diszlokációk azonos előjelű taszítja és vonzza szemben.
A kristályosodási folyamat atomok anyag alá egy olyan gőz vagy oldat, akkor könnyen, hogy összehangolja a lépéseket, ami a spirális kristálynövekedés mechanizmus.
diszlokáció vonalak nem mondhatja a kristály, akkor vagy ki kell zárt hurkot alkosson vagy fióktelep több ficamok, vagy menjen a kristály felületén.
Elmozdulása az anyag szerkezetét sűrűsége diszlokációk.
A diszlokációsűrűség a kristály meghatározott átlagos számaként zavar vonalak keresztezési a négyzet területe 1 m 2 a test belsejében, vagy a teljes hossza a diszlokáció vonalak térfogatban 1 m 3
A diszlokációsűrűség tág határok között változhat, és függ az anyag. Alapos hőkezelés, a diszlokáció sűrűsége 10 5 ... 10 7 m 2. kristályok erősen deformált kristályrács diszlokációsűrűség eléri október 15 ... 10 16 m -2.
Diszlokációsűrűség nagymértékben meghatározza a szilárdság és képlékenység az anyag.
Minimális szilárdságot úgy határoztuk meg a kritikus diszlokációk sűrűségének
Ha a sűrűsége kisebb, mint az érték egy, a deformáció ellenállást növeli jelentősen, és az erő közel van az elméleti. A magasabb szilárdságú érjük el egy fém szerkezet hibamentes, és a megnövekedett diszlokáció sűrűség, akadályozó azok mozgását.
Magas és alacsony szög határokat.
A határ a szemcsék között - deffekt felülete, ahol a misorientation közötti szög a szomszédos-kristályrétegeiben 5-10 fok (magas szög határok)
Misorientation közötti szög az egyes blokkok a kevesebb, mint 5 fok (alacsony szög határokat). A tér a blokkok között - egy sor lineáris elmozdulások.
Felületi deffekty erős hatást gyakorol a mechanikai tulajdonságokat.
t = 0 + kd -1/2 - folyáshatár (d - szemcseméret).
4. A kristályosodási folyamatban fémek.
A kristályosítást az említett átmenet folyadék szilárd állapotban alkotnak kristályok vagy kristály rácsok. A tényleges fémes testek megolvadnak kristályosodás befejeződik, a szerkezet bonyolult összefonódnak kristályok - dendritek. A morfológiai határozza meg a tulajdonságait az anyagok. A formáció a kristályok a fejlődés lényegében merőleges síkokban maximális töltési sűrűsége az atomok. Ez vezet az a tény, hogy a hosszú ágak kezdetben kialakult, az úgynevezett elsőrendű tengelyek mentén. Ezzel párhuzamosan a tengelyek kiterjesztésére az elsőrendű széleiken gócokat és növekedni merőlegesen azonos ága a másodrendű. viszont nőnek hármas tengely, stb Képződő kristályokat fa - dendritikus formában.
A kristályosítási folyamat zajlik két szakaszból áll: Crystal nukleáció; növekedés a kristályok képződnek.
A valós fémek kristályosodási központok hőálló szemcséket és a falak a penész.
A tiszta fémek kristályosodási központok területek nagy hatótávolságú érdekében az atomok (klaszterek), azaz szerkezetük közel a kristályrács szerkezetét.
Minél nagyobb a hűtési sebesség (foka túlhűtés), a további, finomabb szerkezet alakul ki. Ha a hűtési sebesség a sorrendben 10 5 -10 6 fok másodpercenként, amorf struktúrát kapunk.
Fémek és ötvözetek, a hőmérséklettől függően lehet egyidejűleg jelen különböző kristályos formákat, vagy különböző módosításokat. Amikor polimorf átalakulások egyik a másik után kristályrács. Polimorf átalakulás lép fel, ha egy adott hőmérsékleten lehet egy fém, amelynek kristályrácsba és egy alsó szabad energia szinten. Ez azt mutatja, egy hűtési görbéjét tiszta vas és polimorf átalakulások a fém.
Polimorf transzformálásra -, és a kristályosodási folyamat által végrehajtott nukleáció és az azt követő növekedését. Nukleáció elvének betartása a szerkezeti és méretbeli megfelelőség. Grain növekedése az új szakasz következik be rendezetlen kölcsönösen független különálló átmenetek az atomok (atomcsoportok) szempontjából mazhfaznuyu határon. Ennek eredményeként, a szemcsehatár az új irányában mozdul el a forrás elnyeli őket. Új fázisú sejtmagok felmerülő régi szemcsehatárokon vagy olyan területeken, ahol magas szintű a szabad energia.
Az újonnan képződött kristályokat orientált rendszeresen tekintetében kristályok az eredeti módosítás. Ennek eredményeként a polimorf átalakulás új szemcsék képződnek, amelyek a különböző méretű és alakú. Van egy hirtelen változás az anyag tulajdonságaira. Polimorf konverziós is nevezik átkristályosítással. Ha a fém hő végre, hogy a hőmérséklet egy kicsivel nagyobb, mint a polimorf átalakulási hőmérsékletet (a kritikus pont), egy nagyon finom szemcséjű. Ez a jelenség a gyakorlatban használt a fémek hőkezelése.
Liquidus görbe - ABCD; szolidusz görbe - AHIECF; szén olvadáspontját csökkentő vas (ABC vonal); - vas is csökkenti az olvadáspontot szén (és Fe3C) (V- alakú diagram formájában, D - C); - A4 hőmérséklet (NH vonal) növeli c növekvő szén-dioxid-tartalom (line N - I); - A3 hőmérséklet (GOS vonal) növekedésével csökken a szén-tartalom; - Region - szilárd oldatot kitágul növekvő széntartalma.
E a T g-T o és s n d d ötvözet: a lényeg S = 0,83% C = perlit.
A d e a t e a t o és n k e d ötvözetek P pont-pont S = 0,02-0,83% C = - Fe + perlit.
REMARK e r e egy m a és n k e d ötvözetek ponttól S merőleges a pont E = 0,83-2,06% C = Fe3C + perlit.
E a t a t e és h e c k és d ötvözet: C pont = C = 4,3% Ledebur.
A d e f r a m e, és H-K és F ötvözetek. a merőlegestől az E pont a merőleges a C pont = 2,06-4,3% C = Fe3C + perlit + Ledebur.
Megjegyzés e r e a T E c és k és F ötvözetek a C pontból F pontjához (merőleges); több, mint 4,3% C = Fe3C + Ledebur
Fázis és szerkezeti elemek acélból és a fehér öntöttvas. A fő összetevői melynek keretében acél és öntöttvas vas és szén. A rendszer vas cementit a következő fázisokat: 1. A folyékony fázist 2. Ausztenites szilárd oldatát szén - Fe.3. Cementit - vas-karbid, Fe3 C. 4. Ferrit - - Fe .tverdy oldatot a szén
A szerkezeti elemek a diagram vas - szénatom:
1. Ferrit. Ez tartalmazhat egy szilárd oldatot csak 0,00001. 0.000001% S. Ezért a terület annak létezését nagyon kicsi (keskeny). A maximális oldhatósága mintegy 0,02% (723 ° C, a P pont).
2. perlit. - szilárd oldat és Fe3C (pont alatt S). Faz.Evtektoid mind finom álló keverék perlit neve (más javasolt Hou) csatlakoztatott gyöngyházfényű. - szilárd oldat felszabadulásával összefüggő folyamatos hűtés cementit vékony párhuzamos lemeze; perlit.Proiskhodyaschy lemez van kialakítva, ami folyamatos hűtési át 723 C-on eutektoid bomlás
3. Ledeburit.Nazvan után Ledebour. - szilárd oldat és Fe3C) Ledebur és II (perlit és Fe3C) . - szilárd oldat és cementit. Az eutektikus (C pont, 4,3% C). Tartalmazó ötvözetek 2,06-6,67% C, és olyan szerkezettel Ledebur fehér vas. Talán a következő jelölés: Ledebour I (Smes
Létformák a cementitet:
- Ha a tartalom C több, mint 0,00001% -a szabadul tercier cementitet. Lassú hűtés folyamat folytatódik PQ egyenes. A gyors hűtés a szén szilárd oldatban, elkülönítjük az említett tercier oldatot szuppresszálva. Forma - lemezek és vénák, valamint egy tűt a ferrit gabona.
- Cementitet perlit. Megfigyeltük még egy szén-dioxid-tartalma több, mint 0,02%. Tonkoplastinchataya alkotnak cementitet szemek.
- Másodlagos cement. szilárd oldat. Amikor hűtés fordul elő ES kiválasztási vonal. Forma: cementit rács, cement határai mentén szétválasztása zeren.Produkt
- Cementitet ledeburite. A szén-dioxid-tartalma nagyobb, mint 2,06% - cementit pre- és hypereutectoid ötvözetek.
- Elsődleges cement. 4,3% C; Általában úgy tűnik, nagyon gyors hűtés magasan ötvözött szobahőmérsékletre. Alak: hosszú nagy tányér.