Ответы на экзаменационные вопросы № 1-30 дисциплины "Материаловедение" (Кристаллическая структура металлов и сплавов: основные типы кристаллических решёток, примеры Ме, имеющих ОЦК и ГЦК. Композиционные материалы), страница 2

Процесс кристаллизации может идти двумя путями: а) гомогенная – характерна для чистых металлов. Состоит в зарождении центров  кристаллов, их ростом.

Жизнеспособными являются лишь только те зародыши, размер которых равен или больше критического. Образующаяся структура зависит от соотношения скоростей этих двух процессов. При малых скоростях получается крупнозернистая структура.

б) гетерогенная кристаллизация – кристаллизация на готовых зародышах, которыми являются карбиды,  тугоплавких металлов.

Примеси – готовые центры – значительно уменьшают работу кристаллизации, увеличивая количество центров, делают структуру более мелкой. Это используется при модифицировании, например для стали алюминием.

             4.Структура материалов и металлические методы ее исследования.

    Структура может рассматриваться как макро- и микроструктура. Под структурой понимают форму, размер и характер взаимного расположения составляющих фаз в металле или сплаве. Структура определяет св-ва материала. Чем крупнее зерно, тем хрупче металл или сплав. Выделение по границам зерен другой фазы вызывает упрочнение. Наличие в структуре неоднородности приведет к анизотропии св-в и т.д.

                                 Исследования структуры проводятся:

1.  макроструктурным анализом, который проводится невооруженным глазом и позволяет выявить макродефекты, оценить св-ва материала, в какой-то степени оценить качество предшествующей технологической операции.

2.  микроструктурный анализ. Проводится с помощью а)оптических микроскопов, наблюдаемый объект > 200нм. б)электронных микроскопов, набл. объект 0,2-0,5нм. в)растровый, 20-30нм.

3.  Ренгеноструктурный, 0,02нм.

Микроструктурный анализ позволяет оценить влияние различных факторов на св-во материалов(термическая обработка, выявление микродефектов, причина разрушения детали). Позволяет определить тип кристаллической решетки. Структуру в отраженном свете схематически принято изображать:

Анализируя полученную структуру, я могу заключить, что сплав двухфазный, однородный, равновесный, с округлыми зернами, с достаточным запасом вязкости.

5.Равновесные диаграммы состояния двойных сплавов. Закон Курнакова.

   Диаграммы состояния – графическое изображение состояния систем. Она показывает устойчивое состояние, т.е. отвечает мин. свободной энергией, поэтому часто называют диаграммой равновесия. Вид диаграммы зависит от сплавов, какие образуются в системе и какие в них протекают превращения.

Диаграмма-1: компоненты системы не растворимы друг в друге и испытывают эвтектическое превращение: превращение, при котором из расплава одновременно кристаллизуется смесь двух фаз, называемая эвтектикой.

Диаграмма-2: компоненты сплава растворимы друг в друге: B растворяется в А компоненте, А также растворим в B, образуя твердый раствор альфа. В этой системе протекает пиретектическое превращение. В результате превращения образующаяся твердая фаза гама взаимодействует с оставшейся жидкой фазой и образуется новая твердая фаза.

Диаграмма-3: в рассматриваемой системе компоненты А и B взаимодействуют друг с другом, образуя устойчивое хим. соединение: AnBn. Вид диаграммы и св-ва взаимосвязаны друг с другом:

1.Если в системе образуются смеси, то св-во повышается близко к линейному закону.

2.Если на диаграмме образуются твердые растворы, св-во подчиняется криволинейному закону(распад твердого раствора на 2 или более фазы, приводит к повышению электропроводимости).

3.Если образуются хим. соединения на кривой изменения св-в наблюдается перегиб или сингулярная точка, т.е. используя закономерности св-в можно прогнозировать изменения св-в для любой системы.

    В количественном виде условие равновесия определяется с помощью правила фаз:C=K+1-Ф. Если число степеней свободы С=0, то система называется безвариантной.

6. Структурные составляющие стали и чугунов в соответствии с диаграммой железо-цементит.

Феррит – твердый раствор углерода в альфа железе с ОЦК кристаллической решёткой.

HB=80 – 100, σв =160 – 300 МПа.  

Относительное удлинение равно 45%.