Лекции_Матвед_Минаков (863839), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Этопроисходит вследствие неоднородностидеформации зёрен. Нагрев при очень малых приводит кизменению только тонкой структуры, нагрев до кр вызывает ростменее деформированных зёрен (с меньшей свободной энергией) засчёт продеформированных (с большей свободной энергией), анагрев после > кр к протеканию первичной рекристаллизации.микроструктура Sn после ПД и нагрева при 200 °С, х4§ 7. Пластическая деформация на практикеНа процесс ПД влияют:- температура деформацииПД«холодная» ПД- проводится при < рек ;«горячая» ПД- проводится при ≥ рек ;- изменение размеров и формы тела;- упрочнение (наклёп) снимается- упрочнение (наклёп);прямо в процессе ГПД из-запротекания процессарекристаллизации;- в толщинах ≤ 4 мм реально ≤ 2 мм- в толщинах > 4 мм;или только на поверхностном слое- получается мелкое зерно;толстой детали;- как подготовительная операция- для устранения наклёпа применяютрекристаллизационный отжиг:температура обработки:рекр.отж. = рекр.
+ ∗ , где ∗ – от 20 °С до 200 °С, т.е. зависит отконкретного металла.(ковка, горячая прокатка и др.).Примечание: существуют так называемые «ненаклёпываемые» металлы (свинец,олово и др.), у которых маленькая температура рекристаллизации (длятехнически чистого Sn: рек = −71 ℃, т. к. = 0,4 , плавл = 232 ℃).- специфика металла:а) модуль упругости E: 1 строкаб) КР: ОЦК –3 строкиГЦК –ГПУ –Самый трудно-деформируемый металл –Что легче согнётся – Fe или Cu?2 строки2 строкиКак продеформировать Be (ГПУ – 3 c.с., E ~ 310000 МПа)?1 строка- структура металла:Что труднее продеформировать?а) с крупным зерном1 строкас мелким зерномб) металл Атвёрдый раствор А(В) – труднее, т.к. КР растворителя А искажена атомами В;В) твёрдый раствортвёрдый раствор с частичками второй фазы AmBn – труднее, т.к. частицывторой фазы мешают движению дислокаций.Глава IV «Сплавы.
Влияние химического состава сплава наструктуру сплаво⻧ 1. Строение сплавовСплав – сложное вещество, состоящее из двух или нескольких простых веществ(называемых компонентами сплава), полученное путём их сплавления, спеканияили одновременного осаждения из газовой среды.Компоненты сплава вступают во взаимодействие друг с другом, образуя фазы.Фаза – однородная часть сплава, имеющая собственный химический состав,строение, свойства и отделённая от других частей поверхностью раздела.Структура – строение сплавов (и металлов), которое характеризуется наличиемфаз, их количеством, взаиморасположением и формой.Структурная составляющая – часть сплава, возникающая при каком-либофазовом превращении, характеризуется средним химическим составом,однообразным расположением и формой образующих её фаз.Микроструктура сплава может состоять из фаз и (или) структурныхсоставляющих.Фаз тысячи, а классов всего три:А.
Жидкие растворы – макроскопически однородные двух- илимногокомпонентные фазы переменного состава, в которых при данных внешнихусловиях соотношение компонентов (атомов или ионов) может непрерывноменяться в некоторых пределах. Упорядоченность в виде ближнего порядка.обозначение: Ж (L).Б. Твёрдые растворы – однородная фаза, состоящая из двух или большего числакомпонентов (атомов или ионов), причём растворённые компоненты [B]размещаются в кристаллической решётке компонента-растворителя [A].Упорядоченность в виде дальнего порядка.обозначение: А(В) в целях обучения, , , , … - на практике.Твёрдые растворы имеют: - КР растворителя;- переменный состав;- по свойствам похожи 1 слово с предлогомТвёрдые растворызамещения- атомы В стоят в узлах КР вместо атомов А;- атомы В должны быть соизмеримы с атомами А;Существует всего три варианта растворимости атомовВ в растворителе А:1) если −< 7 ÷ 8 % и КР А и В одинаковы, то −≤ 8 ÷ 15 %, то растворимость −> 15 %, то полная нерастворимостьрастворимость неограниченная (Cu+Au, Cu+Ni,спирт+вода и др.)2) еслиограниченная (Al+Cu, Al+Pb, Cu+Pb и др.)3) если(Fe+Pb, Fe+Bi и др.)внедрения- атомы Врасполагаются в порахКР растворителя А- только если ≤0,59 ∗ атомами В являютсяводород (0,46 Å),кислород (0,6 Å), азот(0,7 Å) и углерод (0,77Å).- растворы внедрениявсегда ограниченныеТ.к.
в решётке растворителя А растворяются атомы В, то они искажают КРрастворителя → вносят дополнительное упрочнение:2 − = 0 + ∗ , гдеот растворителяот растворённого компонента – концентрация атомов ВПоэтому любой твёрдый раствор всегда прочнее, чем растворитель; наибольшееупрочнение вносят атомы внедрения.В определённых сплавах (например, Cu-Au, Ni-Mn) при длительных выдержкахпри высоких температурах или медленном охлаждении после определённойтемпературы (точки Курнакова) происходит перераспределение атомов в твёрдомрастворе замещения; атомы занимают определённые положения в КР. Такиетвёрдые растворы, устойчивые при низких температурах, называютсяупорядоченными твёрдыми растворами (или сверхструктурами).Занимают среднее положение между твёрдыми растворами ипромежуточными фазами, т.к.:- имеют правильное расположение атомов и отношениекомпонентов (1:1, 1:2 или 1:3);- образование сверхструктуры сопровождается резкимизменением свойств;- сохраняют КР растворителя и выше тем-ры Курнакова упорядочение пропадает.В.
Промежуточные фазы – фазы, имеющие собственную КР, отличнуюот КР А и В, и свойства, не похожие ни на А, ни на В.обозначение: при постоянном составе и , , … при переменном составе.Промежуточные фазыМе-Ме1) Электронные соединения (фазы ЮмРозери)Образуются при определённом соотношениисуммы валентных электронов к общей суммеатомовв латунях: ∑Τ∑3/221/137/4примеры 1+ 2+ 5 8 32) Фазы Лавеса (А2 В)≈ 1,2 ÷ 1,3пример, 2 Ме-неМе1) Химическиесоединенияразличные примеси(вредные: FeO, FeS)2) Фазы внедрения 2 4 444 Промежуточные фазы образуются, если связь А-В сильнее, чем А-А или В-В; всепромежуточные фазы, как правило, прочнее, чем чистые А и В§ 2.
Кристаллизация сплавовПереход сплава из жидкого состояния в твёрдое протекает, если:- есть некоторое переохлаждение;- гетерогенная флуктуация обладает не только энергетической флуктуацией, но ифлуктуацией по концентрации (временные отклонения в химическом составе вотдельных малых объёмах жидкого раствора от среднего состава);- зародыш имеет размер больший, чем критический.Увеличение степени переохлаждения и модифицирование приводят к увеличениючисла образующихся зародышей.Скорость роста зародышей в жидком растворе меньше, чем в чистом металле, т.к.рост кристаллов связан с процессами диффузии компонентов.Стимул для протекания процесса – уменьшениесвободной энергииКривая охлаждения:Твёрдый раствор А(В)Металл А выделениескрытойтеплотыкристаллизации1 строкаНачало иконецфазовогопревращенияназываютсякритическимиточками1 строкатакое превращение (событие) называетсябезвариантным, оно обязано идти припостоянной температуретакое превращение (событие)должно идти в интервалетемпературЗакон (ПРАВИЛО ФАЗ или закон Гиббса): Любое фазовое превращениеподчиняется правилу фаз, которое устанавливает связь между числомкомпонентов (К), числом фаз (Ф) и числом степеней свободы (С), которое можноменять, не влияя на фазовый состав сплава.К – это, из чего состоит сплав (металл А,В, С, ...);для металлических систем (р=const):Ф: ж, кр-лы А, кр-лы В, тв.
р-р А(В),С=К–Ф+1 , и др;(в остальных случаях С=К-Ф+2)С: температура, давление, концентрация.§ 3. Понятие о диаграммах состоянияДиаграмма состояния (диаграмма фазового равновесия) представляет собойграфическое изображение состояния сплава при любой температуре иконцентрации сплава. Данное состояние сплава является равновесным, т.е. всепревращения, проходящие в сплавах являются равновесным (в отсутствиипереохлаждения или перенагрева).Примечание: на практике диаграмма состояния используется для рассмотренияпревращений при малых скоростях нагрева или охлаждения.Любая диаграмма состояния строится экспериментально по результатамтермического анализа кривых охлаждения множества сплавов системы.Совокупность критических точек образует границу фазовых областей.
Такимобразом диаграмма состояния показывает расположение всех границ фазовыхобластей в зависимости от температуры и концентрации (химического состава)сплава.Ликвидус (от лат. liquidus — жидкий) – линия начала кристаллизации;Солидус (от лат. solidus – твёрдый) – линия конца кристаллизации.Правило чередования фаз: на любой диаграмме состояния всегда междудвухфазными областями находятся однофазные.§ 4.
Основные типы диаграмм состояния сплавов, их фазовый иструктурный анализ.А. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых неограниченнорастворимы друг в друге.если −< 7 ÷ 8 % и КР А и В одинаковы.Например, Cu+Au, Cu+Ni.Анализ любой диаграммы состояния состоит из:- фазового анализа:1) описать все фазы и указать их области на диаграмме состоянияж – жидкий раствор (расплав)α – твёрдый раствор замещения2) для любой точки на диаграмме состояния уметь определитьхимический состав каждой фазы и её количествот.
1 – сплав состава х1 при температуре 1 состоит из одной фазы α, еёхимический состав х1 , её количество 100 % [краткая запись: х1 = 100 %]т. 2 находится в двухфазной области, для её анализа необходимо воспользоватьсядвумя правилами:Правило концентраций показывает химический состав каждой фазы.Чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через даннуюточку, характеризующую состояние сплава, проводят горизонтальный отрезок(коноду) до пересечения с линиями, ограничивающими данную область;проекции точек пересечения на ось концентраций показывают составы фаз.через т.2 проводится конода, концы коноды показывают химический состав фазсоответствующих однофазных областей.т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
