3.Металлографический метод изучения металлов.

Металлограф анализ связан с использованием микроскопа. Другое название этого анализа – микроскопический.

Оптические микроскопы: всегда имеют 2 оптических прибора – окуляр и объектив. Увеличение микроскопа: W_микр=W_ок*W_об. Макс увеличение зависит от разрешающей способности оптической с-мы. М_макс=d_глаза/d_{микроскопа}. d_глаза – минимальное расстояние между двумя точками, пока вы их видите раздельно. d_глаза примерно равно 0,3 мм. d_{микроскопа} примерно равно λ. λ – длина волны излучения. λ=6000 анкстрем.

Электр микроскопы: используется поток электронов, который разгоняется в спец вакууме до скорости света. λ_{электрона} примерно равно нескольким анкстремам. Увеличение: max=1000000 раз.

Для оптич микроскопов важное значение имеет коэффициент преломления. d_мик=λ/(2n*sin(α/2)), d_мик=λ/(n*sinα)

Чем больше n, тем больше макс увеличение.

Объектами для исследования под микроскопом явл микрошлифы. Пов-сть после шлифовки должна протравливаться спец реактивами. При травлении различные составляющие вытравливаются с разной интенсивностью. Само лучше границы зерен, под микроскопом они видны в виде темных линий. Наиболее ходовой травитель для стали и чугунов – это 3-5% раствор азотной кислоты в этиловом спирте.

4.Спец методы изучения сплавов (рентгеновский, микрорентгеноспектральный, фрактографический, радиографический).

Рентгено-стр-ный анализ: использует установку рентгеновский дефрактометр. Обязательным эл-том у этих приборов явл рентгеновская трубка – прибор, в котором между катодам и анодом под действием напряжения поток электронов разгоняется до скорости света, и электроны, попадая на анод, резко тормозят и появляются рентгеновские лучи. Длина волны рентгеновских лучей зависит от материала анода.

Длина волны рентгеновского излучения сопоставима с межатомными расстояниями. Попадая на кристаллы, лучи отражаются от атомно-кристаллических плоскостей. Углы отражения зависят от параметров крист решетки. Эти углы фиксируются на дифрактометре. Зная углы отражения, можно определить тип структурных составляющих, и определить, какие фазы присутствуют в металич сплавах. Это один из наиболее используемых методов, который наз фазорентгеновсий анализ.

Микрорентгеноспектральный анализ: Используется для установления характера распределения эл-тов в микрообъемах материала (внутри зерна). На пов-сть микрошлифа направляется поток быстролетящих эл-нов. При резком торможении этих эл-нов появляются рентгеновские лучи, длина которых зав от хим эл=тов, которые присутствуют. Этот рентгеновский луч перемещают вдоль исследуемого направления.

Фрактальный анализ: Это анализ изломов (пов-стей после поломки образцов).

5.Закономерности процесса кристаллизации

Кристаллическое состояние – это ТВ состояние, с образованием в материале кристаллов. Но в тв состоянии могут и не иметь закономерного расположения атомов. Аморфное состояние – сильно загустевшая жидкость. Оно свойственно для немеет материалов (стекло). Нет постоянной темр затвердевания.

Термодинамика процесса кристаллизации:

F – свободная энергия системы; 1 – изменение свободной энергии в тв фазе; 2 – изменение свободной энергии в жидкой фазе: T_S – теоретическая температура кристаллизации.

Положения: 1. Любой самопроизвольно протекающий процесс идет в сторону уменьшения запаса энергии; 2. Чем меньше свободной энергии, тем устойчивее термодинамическое состояние.

При T_S ничего протекать не может.

Процесс кристаллизации начнется только после опр переохлаждения (∆T₀). ∆T₀ – интервал метастабильности расплава.

Чем больше переохлаждение, тем термодинамически в большей степени ускорится процесс кристаллизации, следовательно уменьшается диффузионная подвижность атомов, следовательно диффузионный фактор должен тормозить процесс.

Процесс кристаллизации состоит из двух параллельно протекающих процессов: 1. Образование частиц твердой фазы в жидкой фазе (процесс образования кристаллических зародышей); 2. Процесс идет, пока полностью не исчезнет жидкая фаза.

1 – изменение скорости кристаллизации; 2 – изменение скорости роста; ∆t- величина переохлаждения; ∆t₀ – интервал метастабильности; ∆t₁ – образуется мало центров кристаллизации, но скорость их роста очень высокая. В этих условиях должна быть крупнозернистая структура;

∆t₂ – Образуется много центров кристаллизации, но скорость их роста мала. В таких условиях мелкозернистая структура.

Увеличение переохлаждения влияет на увеличение скорости охлаждения, поэтому при медленном охлаждении после кристаллизации крупнозернистая структура, а при быстром – мелкозернистая.

Если переохл огромное, больше чем ∆t₃, то кристаллизация не возможна, но материал будет в тв состоянии, но аморфном. Для металлических материалов аморфное состояние достигнуть трудно (нужны огромные скорости охлаждения).

Св-ва аморфных материалов очень сильно отличаются от св-в кристаллических. Как правило, выше твердость и прочность. Неметал материалы в аморфном состоянии применяются в огромных масштабах.