A szerkezet a fém kristályok
Előadásjegyzetek öt részből áll: „Anyagok” fegyelem. Az első és második szakaszok szentelt kristályos fém szerkezetét és leírása az alapvető tulajdonságok. A harmadik fejezet a elmélet az ötvözetek, és összpontosít a vas-szén ötvözet, szétszerelt állapotban diagram a rendszer „vas - cementitet.” A negyedik rész bemutatja az osztályozás, a címkézés és a szén-acélok és szürke öntöttvas. Az ötödik szakasz röviden leírja a fő helyzetben a hőkezelés kapcsolódó fűtési és hűtési az acél. Meghatározza az alapvető műveleteket hőkezelés: lágyítás, normalizálás, nemesítés, jelezve céljuk és módok magatartás.
Úgy tervezték, hogy a diákok a fegyelem „Anyagok”.
Irodalom. 9 címeket. Ábra. 30.
Bírálók: Dr. Sci. Sciences, professzor AP Morgunov;
Dr. Sci. Sciences, professzor A. V. Borodin.
Ó Omszk államban. egyetemi
Anyagok tudománykutatáson a kapcsolat a összetétele, szerkezete és tulajdonságai a szerkezeti anyagok. Amellett, hogy a fémek és ötvözetek a programban ennek a fegyelem, hogy tanulmányozza polimer, elektromos és egyéb anyagok.
Vasúti szállítás, gépek és szállítóeszközök építőanyag a legnagyobb fogyasztók (elsősorban fémek és ötvözetek), úgy, hogy a fő kérdés „Anyagok” tanul a kapcsolatát összetétele, szerkezete, tulajdonságai és felhasználása fémek és ötvözetek.
Anyaga kivonatot öt részre oszlik. Az első helység rövid besorolása fémek és törvények kristályosodás. A típusú kristályrétegeiben és szerkezete a kristályok. A második rész mutatja az alapvető tulajdonságait fémek. A fő figyelmet kap a mechanikai tulajdonságokat. A harmadik fejezet a típusú fém ötvözetek. Feldolgozási állapotdiagram a vas-szén ötvözet jellegzetes struktúrája minden egyes területen, kritikus pont acélok. A negyedik szakasz fedezi az osztályozás, a címkézés és a szén-acélok és öntöttvasak. Ötödik szakasz elkötelezett hőkezelve acél. Röviden felül konverziós acél melegítés és hűtés közben jellegzetes kialakított szerkezeteket. Látható célját és alapvető módja a hőkezelés műveletek: lágyítás, normalizálás, nemesítés.
A tanuló az „Anyagok” fegyelem kell szerezni számos technikai kifejezések és definíciók és tanulni, hogy mi középiskolás a meglévő tananyag adott egy félévre. Az információ mennyisége a szakirodalomban jelentős, és nem fér bele keretében órakeret. Segíts a tanulóknak Az „anyag”, hogy megértsék a nagy mennyiségű új információt a számukra, és célja a jegyzetek.
Fémek - kémiai elemek, amelyek a fémjelzi opacitás, egyedi fényezés, elektromos és hővezető, jó alakíthatóság. Minden fém oszlanak két nagy csoportra - fekete és színes. Fekete fémek van egy nagy sűrűségű, magas olvadáspontú, a viszonylag nagy keménységű. A fő képviselője ennek a csoportnak a vas.
Vas fémek: vas, kobalt, nikkel (ferromágneses) és mangán. Kobalt, nikkel, mangán gyakran használják adalékanyagként (ötvözőelemek) a vas ötvözetek (acél). A csoport is közé tartoznak a vastartalmú fémek urán, ritkaföldfém (REM) és a tűzálló olvadási hőmérséklete magasabb, mint a vas, - 1539 ° C-on
Színes fémek rendszerint jellegzetes színe, nagyobb alakíthatóság, alacsony keménység, viszonylag alacsony olvadási hőmérséklet. A leggyakoribb nem-színesfém réz és alumínium. Szines fémek vannak osztva a tüdőbe - a kis sűrűségű (kevesebb, mint 3 g / cm 3): magnézium, berillium, alumínium; olvasztható cink, ón, ólom, bizmut, antimon, stb Az olvadási hőmérsékletet - kisebb, mint 1000 ° C ... Ebbe a csoportba tartoznak, és nemesfémek: ezüst, arany, platina, palládium, irídium, ozmium, és mások.
Gyakran a „fém” kifejezés nem csak a tiszta elem, hanem ötvözet, amely a kémiai elemek - fém egy másik fém vagy nemfém. Az ötvözetek különböző tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyeknek nincs net fémeket. Tartalmazza ötvözet kémiai elemek nevezett komponensek az ötvözet. A legtöbb ötvözet által termelt komponenseit megolvasztjuk folyékony állapotban. Cementált karbid ötvözeteket előállított zsugorított fém porok (például porított duralumínium D16P).
Fém - szilárd polikristályos test kristályokat tartalmaz a különböző formájú és méretű. A folyamat lezárása után az olvadó a fémolvadék a kemencéből távozott a üstben. Fém üstből van formába öntjük, ahol ez kristályosodik - válik a szilárd állapotú, lehűl tuskó kialakítása végett (öt, nyolc, tíz tonna vagy ennél több).
Chernoff; b - a kristályosodás rendszer öntvényből; Dendritek: Chernova (c)
antimon felületre (g), alumínium (d)
Ábra. 3. A mikroszerkezet acél doevtektoidnoy:
és - durva; b - erezett
fém kristályok mérete nagymértékben meghatározza annak mechanikai tulajdonságait: minél kisebb a kristályok, a nagyobb a ütésállóság a fém és a ciklikus terhelés. Így, kristályosítása során két tényező határozza meg a fémszerkezet: száma gócképződési és kristálynövekedési sebesség ezek a központok.
Amikor az elméleti kristályosodási hőmérséklet (olvadási hőmérséklet) olvadt fém és a szilárd kristályokat egyidejűleg is előfordulhatnak, és a végtelenségig. Következésképpen, a kristályosodás csak akkor kerülhet sor egy bizonyos túlhűtés alatti elméleti fém (egyensúlyi) hőmérséklet. A különbség az elméleti és a tényleges értékek fém kristályosodási hőmérséklet az úgynevezett fokú túlhűtés:
ahol Tm - elméleti (egyensúlyi) kristályosodási hőmérséklet (olvadáspont) fémből;
Tc - kristályosodási hőmérséklete a tényleges fém.
A mértéke túlhűtésévei fém függ hűtési sebesség V1. V2. V3 (lásd. Ábra. 4).
hűtési sebesség V1 felel meg kis mértékben túlhűtéssei DT1. az olvadékot a V2 sebesség növeli a mértékét túlhűtéssei DT2. és egy nagy hűtési sebesség V3 növeli a mértékét túlhűtéssei DT3. és a kristályosodás megtörténik, alacsonyabb hőmérsékleten. Ennek eredményeként, ez hatással lesz a tényezők a kristályosodási folyamat:
ahol CHTSK - száma nukleációs;
IBS - az arány a kristály növekedés ezekben a központokban.
Azonban ez nem mindig lehetséges, hogy állítsa be a hűtési sebesség az olvadt fém. Az Eljárás finom kristályok a fém megszilárdulás, hogy olyan mesterséges nucleation. Ebből a célból, az olvadt fémet bevezetni, bizonyos anyagok, az úgynevezett módosító anyagok. Folyamat mesterséges irányítást a méretét és mennyiségét kristályok hívják módosítását.
A szerkezet a fém kristályok
Minden fém kristályos szilárd anyagok. Az atomok kristályok határozott, szabályos elrendezése. Az atomok alkotják pozitív töltésű ionok és negatív töltésű elektronok. Az elektronok fémeket gyengén kötött a sejtmagba, és könnyen át egyik ion a másikba. Ez magyarázza a magas elektromos és hővezető fémek.
Képzeletbeli átszívott központok az atomok (pozitív töltésű ion) képeznek egy úgynevezett krisztallográfiai síkban. Többszörös ismétlései krisztallográfiai síkok található párhuzamosan, amely egy térbeli rácsos (ábra. 5). A atomok kristályrácspontjaiban változhat bizonyos amplitúdója és frekvenciája, és az intézkedés alapján erők vonzás és taszítás. kristályrács méretek (távolság a középpontok között a szomszédos atomok) paramétereknek nevezzük, és mért angström - Å (1Å = -8 1'10 cm), vagy kiloiksah - KX (1kH = 1,00202Å) Vagy nanométerben - nm (1 nm = 1'10 -9 cm = 0,1 Å).
Aspirációs fématomok elfoglalják a hely, legközelebb egymáshoz, így a képződését háromféle kristályrétegeiben: tércentrált köbös (BCC), lapcentrált köbös (FCC) és a
hexagonális szoros illeszkedésű (hcp) (ábra. 5).
Ábra. 5. A kapcsolási elrendezés az atomok egy fém: és - a síkban;
b - a térben; köbös fémrács: mennyiség
középpontos köbös (a) és a sejt a kristályrácsába (i);
lapcentrált köbös (d) sejt és a kristályrács (e);
elemi cella: tércentrált köbös rács (x);
lapközepes köbös rács (ok); csomagolt
köbös rács (i)
A sejt tércentrált köbös rács atomok vannak elrendezve a csúcsai és központja a kocka; van egy rács, például króm, vanádium, volfrám, stb lapcentrált köbös rács cellába atomok csúcsai a kocka és a központ minden arc a kocka .; Egy ilyen rács alumínium, nikkel, ólom, stb A rácsos HEP atomok csúcsainál helyezkednek el a hatszög hasáb bázis, a központok ezen bázisok, és a belsejében a prizma .; egy rácsos a magnézium, titán, cink és mások.
A fentiekből nyilvánvaló, hogy a jellemzői a fémek miatt belső szerkezete (a szerkezet). Geometriai helyes az atomok elrendezése a kristályrácsban teszi őket különösen nem található amorf szilárd anyagok (gyanta és üveg).
A síkok és az irányok a kristályrács atomok vannak elrendezve különböző sűrűségű, távolságra egymástól, és mivel a kristály tulajdonságai (fizikai, kémiai, mechanikai) a különböző irányokban (ábra. 6.). Ez a különbség az úgynevezett anizotrop tulajdonságait. Minden kristályok anizotrop. A fémek, amely több, különböző orientált kis kristályok anizotrop tulajdonságokkal minden irányban azonos (átlag). Ha a fémszerkezet teremt az azonos a kristályok irányultsága, az anizotrópia a fém megjelenik.
Ábra. 6. A kristálytani síkok és irányok
egy tércentrált köbös rács: egy - az irányt
arcok (négy atom); Átlós: b - három - négy atom
Tény, hogy a valódi kristály, ellentétben a tökéletes ötlet annak kristályrács szerkezete van egyenetlenségek (hibák): pont, vonal, felület.
Point hiányosságai. Amint említettük, az atomok oszcilláló mozgása a kristályrácsban. Minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb a amplitúdóját ezen rezgések. Bár az atom a kristályrács azonos (átlag) energia értékeket és azok rezgési amplitúdója azonos, mindig van az egyes atomok, amelyben az energia és az amplitúdó nagyobb, mint a másik. Ezek az atomok léphet az egyik csomóponttól a másikig, szabad fordult.
A formáció diszlokációk előfordulhat a kristályosítás során, hőkezelés és egyéb folyamatok. Kizökkentés nagy hatással a mechanikai tulajdonságok - csökkenti a szilárdságot, de biztosítja a képességét, hogy plasztikusan deformálódik a fém (9. ábra).
Tehát, egy igazi fémrács mindig megüresedett, ficamok, szennyező atomok (amelyek különböző atomi méretekben), torzító alakja kristályos sejtek és azok paramétereit. Mindez hatással van a valós tulajdonságait fémek (ábra. 11). Tulajdonságok meghatározására fémek szabványok rendelkezik megfelelő vizsgálatok.