- •Строение конструкционных материалов.
- •Линейные дефекты кристаллических решеток.
- •Двухмерные дефекты кристаллических решеток.
- •Типы кристаллических решеток.
- •Анизотропия кристаллов и ее влияние на свойства материалов.
- •Влияние дефектов кристаллических решеток на свойства материалов.
- •Виды кристаллических решеток сплава.
- •Подготовка материалов к доменной плавке.
- •Непрерывная разливка сталей.
- •Определение стали и чугуна.
- •Раскисление сталей.
ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ ПО ТКМ
Строение конструкционных материалов.
Основными конструкционными материалами в промышленности являются металлы. Металлы — кристаллические тела, атомы которых располагаются в геометрически правильном порядке, образуя кристаллы, в отличие от аморфных тел (например, смола), атомы которых находятся в беспорядочном состоянии. Располагаясь в металлах в строгом порядке, атомы в плоскости образуют атомную сетку, а в пространстве — атомно-кристаллическую решетку.
Понятие критической температуры.
При повышении температуры частица начинает колебаться вокруг своей оси и с увеличением температуры амплитуда колебаний возрастает. И когда кинетическая энергия частицы превышает энергию связи, частица вылетает из решетки. Происходит процесс плавления. Этот момент называется критической температурой.
Кристаллическое строение конструкционных материалов (ОЦК, ГЦК, ГПУ).
Металлы имеют разные кристаллические решетки всего их три вида: объемно-центрированная кубическая (ОЦК), гранецентрированная кубическая (ГЦК), гексагональная плотноупакованная (ГПУ).
Особенности строения ОЦК.
В ячейке кубической объемно-центрированной решетки атомы расположены в вершинах куба и в центре куба; такую решетку имеют хром, ванадий, вольфрам, молибден и др.
Особенности строения ГЦК.
В ячейке кубической гранецентрированной решетки атомы расположены в вершинах и в центре каждой грани куба; такую решетку имеют алюминий, никель, медь, свинец и др.
Особенности строения ГПУ.
В ячейке гексагональной решетки атомы расположены в вершинах шестиугольных оснований призмы, в центре этих оснований и внутри призмы; гексагональную решетку имеют магний, титан, цинк и др. В реальном металле кристаллическая решетка состоит из огромного количества ячеек.
Дефекты кристаллических решеток.
Строение и свойства реальных кристаллов отличаются от идеальных, вследствие наличия в них дефектов, которые подразделяют на поверхностные и внутренние. Реальный единичный кристалл обладает свободной (наружной) поверхностью, на которой уже вследствие поверхностного натяжения решетка будет искажена. Это искажение может распространяться и на прилегающую к поверхности зону. Дефекты внутреннего строения подразделяют на нульмерные (точечные), одномерные — линейные и двухмерные, т. е. развитые в двух направлениях.
Линейные дефекты кристаллических решеток.
Линейные дефекты малы в двух измерениях кристаллической решетки и достаточно велики в третьем. К таким дефектам относятся смещения атомных плоскостей или дислокации и цепочки вакансий (рис. 5, б). Важнейшим свойством таких дефектов является их подвижность внутри кристалла и активное взаимодействие между собой и с другими дефектами.
Двухмерные дефекты кристаллических решеток.
Двухмерные дефекты характерны для поликристаллических материалов, т. е. для материалов, состоящих из большого количества мелких кристаллов, различно ориентированных в пространстве.
Типы кристаллических решеток.
В зависимости от температуры и давления многие металлы могут образовывать различные типы кристаллических решеток. Эта способность металлов носит название полиморфизма или аллотропии. Полиморфные превращения свойственны таким широко применяемым в машиностроении металлам, как Fe, Ti, Mn, Co, Sn. Полиморфные модификации элементов обычно обозначают, начиная с наиболее низкотемпературны, буквами α, β, γ, δ и т. д. Так например: железо при нагреве до температуры 910 °С образует модификацию α-Fe с ОЦК-решеткой, в интервале 910—1400 °С — γ-Fe с ГЦК-решеткой и свыше 1400 °С — δ-Fe с решеткой ОЦК. При этом происходит существенное изменение свойств материала. Это явление широко используют в технике для улучшения обрабатываемости металлов, при их термообработке и других процессах.