1) Кристаллическое строение металлов. Полиморфизм. Анизотропия. Несовершенства кристаллического строения. Их влияние на свойства металлов.

Строение металлов в твёрдом состоянии характеризуется закономерным, периодически повторяющимся расположением атомов в пространстве, которое можно представить виде плоской или пространственной кристаллической решётки.

Некоторые металлы при различных температурах существуют в различных кристаллических формах (модификациях). Существование вещества в различных кристаллических формах называется полиморфизмом или аллотропией. Кристаллические модификации одного и того же металла обозначаются буквами греческого алфавита : альфа, ветта, гамма,сигма т.д.

Одним из проявлений кристаллического строения веществ является анизотропия, под которой понимается неодинаковость свойств кристаллов в различных направлениях. Различие свойств может быть очень большим. Например, у кристалла цинка коэффициент линейного расширения в двух взаимно перпендикулярных направлениях различается в четыре раза. Прочность кристалла железа в двух взаимно перпендикулярных направлениях различается более, чем в два раза. Анизотропия кристаллов объясняется неодинаковой плотностью упаковки атомов различных плоскостях и направлениях кристаллической решётки.

Несовершенства кристаллического строения. Строение реальных металлов отличается от идеального представления наличием большого количества несовершенств, влияющих на их свойства. Различают точечные, линейные и поверхностные несовершенства кристаллического строения металлов.

К точечным несовершенствам относятся:

-вакансии, или свободные узлы кристаллической решетки;

-дислоцированные атомы, т.е. атомы, занимающие междуузлия;

-примесные атомы, т.е. атомы других элементов.

Линейные несовершенства характеризуются значительно большой протяженностью в одном измерении по сравнению с двумя другими. Важнейшими линейными несовершенствами являются дислокации. Дислокации, образованные краем экстраплоскости называют краевыми; дислокации, образуемые в результате поворота одной части кристалла относительно другой, называют винтовыми.

У поверхностных несовершенств протяженность в двух измерениях значительно больше, чем в третьем. К важнейшим несовершенствам этого типа принадлежат границы между зернами в поликристаллических металлах. Вследствие неодинаковости пространственной ориентации решеток в соседних зернах происходит нарушение порядка расположения атомов, т.е. искажение кристаллической решетки на границе между зернами.

Поверхностные несовершенства имеются и внутри зерен. Зерна по своему кристаллическому строению не совсем однородны. Они состоят из отдельных субзерен или блоков. Поверхностные несовершенства КР в виде границ зерен и блоков тормозят перемещение дислокаций и, тем самым повышают прочность металла.

2)Отжиг. Виды отжига. Определение температуры нагрева для отжига стали по диаграмме железо-углерод.

Отжигом называется вид термической обработки, в процессе которой производится нагрев стальных деталей до требуемой температуры, последующей выдержкой медленным охлаждением печью для получения однородной, равновесной, менее твёрдой структуры, свободной от остаточных напряжений.

Различают отжиг с полной фазовой перекристаллизацией (диффузиционный, полный, изотермический), неполной фазовой перекристаллизацией (неполный, изотермический) и без фазовой перекристаллизации (низкий, рекристаллизационный)

*Диффузионный отжиг (гомогенизацию) применяют для устранения химической неоднородности, возникающей при кристаллизации металла. Нагрев слитков или отливок из углеродистых сталей осуществляют до температур 1000-1100с, легированных-до1100-1200с.Врезультате диффузионного отжига металл приобретает крупное зерно.

*Полный отжиг (фазовая перекристаллизация) применяется для измельчения зерна, устранения видманштеттовой структуры, снижения твёрдости и прочности, что облегчает обработку резанием. Полный отжиг используют только для доэвтектоидных сталей. Он состоит в нагреве металла на 30-50с выше критической точки Ас3

*Неполный отжиг отличается от полного тем, что сталь нагревают до более низкой температуры (выше Ac1,но ниже Ас3 или Асм). Для доэвтектоидных сталей этот вид отжига применяют редко, в основном для улучшения обрабатываемости резанием.Главным образом неполный отжигприменяют для заэвтектоидных сталей. Нагрев до температуры Ас1+10--30С приводит практически к полной перекристаллизации стали и получению зернистой формы перлита вместо обычной пластинчатой.

*Изотермический отжиг применяют для улучшения обрабатываемости конструкционных сталей. Для инструментальных сталей он одновременно готовит структуру к закалке. При изотермическом отжиге доэвтектоидные стали нагревают на 30-50с выше вышеAc3, а заэвтектоидные выше Ас1.Изотермический отжиг позволяет значительно сократить длительность процесса перекристаллизации, особенно для легированных сталей.

*Низкий отжиг производится при температурах 200—600с и имеет единственную цель-снятие внутренних напряжений в металле после обработки резанием, литья др.

*Рекристаллизационный отжиг. В процессе холодной пластической деформации происходит наклёп металла. Минимальная температура, при которой появляются мелкие равноосные зёрна, получила название температура рекристаллизации. Формула для определения температуры рекристаллизации: Тр=L*Tпл, где L = 0,4