áttekintés
Fémek: olyan anyagok rendelkeznek egy eredeti fémes csillogás, alakíthatóság, nagy szívósság, elektromos és hővezető képessége, alakíthatóság, és hegeszthetősége miatt sajátos jellege a fémes kötés. A fémek, a sajátos, nem csak a fizikai, hanem kémiai tulajdonságok: a képesség, hogy oxidációs és redukciós reakciók.
A legtöbb kémiai elemek (82 ki 109- 75%) kifejezés a fémek.
A tulajdonságait az ötvözetek általában nagyon különbözik a tulajdonságai a kiindulási fémek, és azokat ki lehessen igazítani.
A jellemző a szerkezet fém - jelenlétében egy fém közötti kötés az atomok. fématomok a külső héj tartalmazhat kis mennyiségű, lazán kötött elektronok. Electron az atomok fedik egymást, így a külső elektronok szabadon mozoghatnak, és olyanok, mint általában nem kapcsolódik az egyes atomok. Így a teljes elektronok egy elektron gáz, ami szabadon mozog között ionok és összeköti őket. Ez a funkció határozza meg, az a tendencia, a fématomok elrendezve olyan szorosan, ahogy csak lehetséges. Kompakt csomagolására atomok növekedéséhez vezet a fém sűrűsége.
Fémek és ötvözetek szilárd állapotban, kristályos szerkezetűek, amelyet az jellemez, egy adott, szabályos elrendezésben atomokat. Fém atomok a kristály alkotnak térrácshéj álló ismétlődő rendelkező sejtek viszonylag egyszerű formában.
következő Cree-kristályrács a leggyakoribb ipari fémek (1. ábra): tércentrált köbös, lapcentrált köbös és hexagonális. Az egység Ob-EMNO köbös-központú rács atomok kilenc (nyolc csúcsot a kocka, és egy a központban).
Egy ilyen rács van: a vas-ig terjedő hőmérsékleten 910 ° C és magasabb 1390 ° C-on, króm, volfrám, vanádium, stb lapcentrált köbös shetke14 D-atomok (nyolc csúcsot a kocka és egy-egy a közepén gra-audio) .. Egy ilyen rács van: vas hőmérsékleten 910-1390 ° C, réz, nikkel, alumínium, stb A hexagonális rács, amelynek alakja hatszögletű prizmák 17 atomot (12 csúcsa, két bázis a központban, és három belsejében a prizma) .. Ez rács van a magnézium, a cink, és más fémek.
Vannak más formái kristályos rácsok. Atom a rács vannak bizonyos távolságra egymástól. Ezek a távolságok nagyon kicsik, és kiszámítása a nanométer (1 nm = 10 „m) az atomok elrendezése, inter-atomi távolságok atomok telítési -. Minden befolyásolja a minőséget Me-tallium.
A méretei a kristályrács paramétereit jellemzi (NE-IRS) - a távolságok középpontjai közötti atomok található csomópontok egy elem-egységcellában. Például, a vas, ezek a paraméterek 28,4-36,3 nm.
Ábra. 1. A főbb típusai a egység cellák a kristályrétegeiben fémek és - egy tércentrált köbös; b - a lapcentrált köbös; in - hexagonális szoros illeszkedésű
A kristályos természete fémek okozza anizotrópia azok tulajdonságait, azaz a különbséget fémek tulajdonságait irányától függően kristály tengelyek a holografikus-képző fém kristályok formájában.
A folyamat az átrendeződés az atomok a pro-krisztallográfiai rács bevételt szilárd állapotban egy fém hasonló folyamat szilárdulási folyékony ötvözet opredelennyh- hőmérsékleten és kíséri termikus ef kapcsolat részt. Ez a folyamat az új kristályok képződésének a kristály korábbi módosítását úgynevezett másodlagos kristályosodás.
Fémötvözeteket polikristályos azok la, amelyben krisztallitok (kristályképződés, amely, ha nagy-Villeneuve belső szerkezetét nem maradt fenn növekedése során szabályos formájú kristály interferencia miatt a szomszédos kristályok) eltérően orientált-Vanir egymáshoz képest, van a képzeletbeli izotrópia (kvázi -zotropny). Azonban a technológiai ötvözet kezelés (gördülő, rajz, kovácsolás, stb) fordul elő orientációját kristályok a feldolgozás iránya, és a fém válik anizotrop. Néhány mechanikai tulajdonságait fémötvözetek a folyamat és a hőkezelés irányába nő a fő krisztallográfiai tengelyek. Ez chastopolzuyutsya gyártásában egyes alkatrészek és fém építési termékek.
A kristályosodási folyamat kezdődik fémötvözetek hűtés során olvadt ötvözet és tart sok ötvözetből, hogy bizonyos hőmérsékleten keményített, például átkristályosítással. A mérete és alakja a kapott kristályokat befolyásolja hűtés a betétek a folyékony ötvözetet sebessége: lassú hűtés kialakult nagy szemek, míg a gyors - fémötvözetből válik finomszemcsés szerkezete.
Jelenleg, a szemcsefinomító a fém elérni nem csak növeli a hűtési sebesség, hanem a bevezetését a különböző adalékokat, amelyek növelik a számát a gócképződési helyek ha V = const és feltételeinek megteremtése a lassú kristálynövekedés. Ez a módszer az úgynevezett szemcsefinomítására modifitsirovaniemi használt olvasztására speciális vas, acél és néhány színesfémek.
A fő módszerei szerkezetének módosítására, és acél tulajdonságainak használják a modern kohászat következők:
- bevezetését a fémolvadék képező anyagok a tűzálló vegyületek, mint kristályosítással központok (Ti, Al, Si, Mn);
- beadását ligatúra elemek, amelyek növelik a szilárdságot és a ferrit kristály reshotok atsetenita lassuló diffúziós szén elválasztási eljárások, karbidok, és diszlokációmozgás;
- pormomehanicheskaya és hőkezelés.
A megszilárdulás fém tuskó, tuskó, üres különböző kép-kristályok szemcseméret: kisebb a külső felületen-STI, és nagyobb belső öntvény. Továbbá, a kristályokat orientált másképpen: öntvényből belsejében van egy szabályos formájú, mint a külső rétegek, és gyakrabban szerez egy elágazó fa-szerű alakú. Az ilyen klaszterek kristályok bárokban úgynevezett dendritek. Az is lehetséges, on-transzformáltja a kristály lemez, tű és egyéb formái.
A megszilárdulás a buga a teljes mennyiség nem ugyanabban az időben, ebben és a szerkezet a rúd egyenletes. A tetején, a felületen az öntecs megszilárdult elsődlegesen keletkező zsugorodást üregek körül konjugált makro-és mikro-pórusok.
Amikor a gyorsított hűtésnek az ötvözet lehet kialakítva belül öntőüreg - gázbuborékok miatt - gázok, nem sikerült, hogy elhagyja a fémek.
Ez a heterogenitás öntvények vezethet csökkentése a mechanikai-nek tulajdonságait.
A megfelelő megmunkálási öntés (nyomás, pro-görgőkön) a követő hőkezelés lehet adni meghal, olajos-szerkezetet a gépirányban, és csökkenti a szemcseméretet, ami javítja a mechanikai tulajdonságokat. A folyékony állapotban a többség a ötvözetek egy homogén folyékony oldat. Az átmenet a szilárdtest egységességét sok ötvözetből fenn bevezetése vagy szubsztitúciója atomok kristálytani rács-lag oldószerben atomok egyéb könnyebb elemeket.
Szerkezete a tényleges ötvözet nagyrészt eltér az ideális kristályszerkezet. Egy valódi fém mindig vannak megsértése makro- és mikroszkópos jellegű (pórusok, a gáz és a nem-fémes zárványok, mikro-repedések és így tovább.), Valamint hibák a kristályszerkezetben kapcsolódó jog megsértése az atomok elrendezése a kristály-nagyon-rácsok. Minden ilyen típusú betegségek jelentős mértékben befolyásolja a tulajdonságait, a legtöbb, amit egy nagy szerepet a hiányosságokat a kristályszerkezet, így on-nevezik ficamok. Mivel a jelenléte diszlokációk egy fém elméleti erősségét nem lehet megvalósítani. Tartósság valós kristályok általában kevesebb, mint 1-5% elméleti, számított kapcsolatot erők az atomok közötti. A kiviteli alakban, amikor a teljesítmény jellemzőit egy fém olyan tényezőktől, mint a jelenléte a bevágások, a feszültségi állapot, hőmérséklet, működési feltételek, a környezeti agresszív környezetben, csak 40 és 80% a fém alapanyag szilárdsági.
Tagja - tudósítója IA ANSSSR Oding a késő 40-es évek A múlt század megfogalmazott alapvető törvényei változás az erejét kristályos szilárd függően diszlokációk sűrűségének miattuk kapott intenzív fejlesztése:
1. A fogadó fém kristályszerkezete közel tökéletes (bezdislakatsionnyh létre kristályok szilárdsága megközelíti az elméleti), és ezen az alapon, hogy dolgozzon nagy szilárdságú kompozit anyagok;
2. A létesítmény a jelenlegi anyagok vagy fokozott magas diszlokációk sűrűségének, azzal a megkötéssel, hogy egy egységes vagy periodikus eloszlása a nagy részét a fém teszi, hogy több alkalommal, hogy növelje az erejét;
A második módon növeli az erejét a fémek két fő módszer:
- képlékeny alakváltozás (mechanikai energia), hogy a kívánt sűrűséget diszlokációk;
- termikus hatás (hőenergia).
A legtöbb hatékonyan növeli az erejét a kombinációja a két módszer az úgynevezett termomechanikai kezelés (TMT).
Hatása a szerkezeti elemek a tulajdonságait az ötvözetek zhelezoug-lerodistyh
Grafit - puha, valódi sűrűsége 2,25 g / cm 3 ez ad a fém folytonosságát és csökkenő szakítószilárdság és a szívósság, a törékenység növeli a több, minél nagyobbak a részecskék. Grafit jellemzi mikro-szerkezete öntöttvas.
Ferrit - szilárd oldatát szén AFE, lágy, kemény, jól Xia kovácsolja és hegesztett. Minél nagyobb a ferrit a fém, a fém puhább és kovok adja a nagyobb szakadási nyúlás.
Cementit - vas-karbid, Fe3 C. A növekvő annak tartalmát kezdetben növeli a keménységének és szilárdságának a fém (a legnagyobb szakító szilárdságú -, amikor a szén-dioxid-tartalom 1,2%); egy további növekedés a mennyisége cementit-ellenállás csökken, viszkozitás csökken, és a keménység és a törékenység növekedését.
Az ausztenit - szilárd oldatát szén # 947; Fe; Ez tartalmaz legfeljebb 2% szén. A közönséges acélok, ausztenit csak stabil feletti hőmérsékleten 723 ° C-on, ötvözött acél, amely az összetételében mennyiségű Mn, Cr, Ni és más elemek, lehet stabil ausztenit és normál, vagy akár alacsony hőmérsékleten. A mechanikai tulajdonságok függnek az ausztenit-Zhaniya tartalmaz szén ott. A kevesebb szén-ausztenit puhább lesz, és nagyobb viszkozitású; növekedése - kemény és rideg.
Ledebur - evtetika (cementitet + ausztenit), igen kemény és törékeny, jelen van a fehér öntöttvas. Van kialakítva hőmérsékleten 1130 ° C, és tartalmaz szén-C = 4,3% - eutektikus öntöttvas.
Perlit - eutektoid (ferrit + cementit), viszonylag nagy szilárdságú, elegendően viszkózus, szemcsés vagy laminált szerkezet. A bomlása alatt képződött ausztenit hőmérsékleten 723 ° C-on, és tartalmaz a szén-zhaniem 00,83%, Si-szennyező képződésének Mpsposobstvuyut Pearl, és hogy egy alacsonyabb szén-dioxid-tartalmat.