Всі матеріали в твердому стані можуть бути:
1 Аморфнимі- атоми розташовуються безладно, хаотично.
2 Крісталліческімі- атоми розташовуються суворо упорядковано в геометрично правильному положенні.
Всі матеріали можуть бути:
2. Кольорові. Це все метали крім чорних.
Основні властивості металів.
1 Твердість - здатність металу чинити опір впровадженню в нього іншого, більш твердого тіла.
2 Міцність - здатність металу чинити опір руйнуванню.
3 В'язкість - здатність металу чинити опір удару.
4 Пластичність - здатність металу чинити опір деформації.
Деформація - здатність матеріалу змінювати свою форму і розміри під дією навантаження.
ОЦК-об'ємно-центрована кубічна кристалічна решітка
ГЦK-гранецентрированная кубічна кристалічна решітка
ГПУ-гексагональная щільноупакована кристалічна решітка
Аллотропия або поліморфізм
Анізотропією або поліморфізмом називається здатність металу при різних температурах мати різні кристалічні решітки і різні властивості.
Так наприклад чисте залізо до 911 * має грати ОЦК (Альфа-залізо), понад 911 * має грати ГЦК (Гамма-залізо).
У природі нічого не буває ідеального обов'язково існують якісь дефекти або недосконалості, так не буває ідеально кристалічної решітки.
Недосконалості (дефекти) кристалічної решітки.
1 Точкове недосконалість - в природі немає нічого не рухомого: атоми у вузлах кристалічної решітки коливаються біля точок рівноваги. При отриманні енергії ззовні амплітуда коливань збільшується, стає вищою за середню. І атом вискакує з вузлів решітки, утворюючи при цьому вільне місце, дірку вакансію.
2 Лінійне недосконалість - освіту дислокації.
Дислокація зрушення однієї частини кристала щодо іншої.
Розрізняють два види дислокації:
1 Лінійна крайова дислокація - зміщення по площині
2 Гвинтові дислокація - зміщення по гвинту
3 Поверхневе недосконалість - це наявність
3.3 Крім того, зерна разорентіровани і знаходяться під деяким кутом один до одного.
Діффузія- рух, переміщення або переміщення атомів на відстань перевищують середнє міжатомна відстань.
Розрізняють такі механізми дифузії:
1. вакансійних (дірковий) механізм дифузії. Атом з боку займає вільне місце в вузлі решітки (для атомів, що мають великий атомний радіус)
2. межузельние механізм дифузії. Переміщення атомів між вузлами решітки (для атомів, з маленьким радіусом).
3. Обмінний механізм дифузії. Два сусідніх атома міняються місцями один з одним.
4. Циклічний механізм дифузії. Група атомів змінюється місцями один з одним.
Властивості матеріалу в різному напрямку однакова в зв'язку з тим, що щільність розподілу атомів в різних напрямках однаково (для аморфних тіл)
2. Анізотропія (не однаково)
Властивість матеріалу в різних напрямах різні (монокристали) У зв'язку з тим, що щільність розподілу атомів в різних напрямках різна.
3. Квазіізотропія (уявно однаково)
Властивість матеріалів в різних напрямках квазіізотропни, т.к кристалів багато і щільність атомів в різних напрямках усредняется властивість атомів в різних напрямках, і стає квазіізотропни (метали)
1. Для кристалізації необхідні наступні умови: температура твердого тіла повинна бути менше рідкого.
2.) Вільна енергія твердого тіла повинна бути менше вільної енергії рідкого тіла, тому що всі процеси йдуть у бік зменшення вільних енергій.
Чим дрібніше структура (більш дрібні зерна), тим більше твердість і міцність.
Модифікування - це штучне регулювання (зменшення) розміру зерен.
Для зменшення розміру зерен в метал ще при виплавці додаються кольорові метали (титан і алюміній) в тисячних частках відсотка. Вони збільшують число зародків або центрів кристалізації і тим самим сприяють зменшенню розміру зерен.
Такі речовини називаються модифікаторами.
Процеси, що відбуваються при кристалізації:
1.) Освіта зародків або центрів кристалізації.
Фактори, що впливають на розмір зерна:
1) Температура. (Чим більше температура, тим більше розмір зерна.)
2) Число центрів кристалізації. (Чим більше центрів кристалізації, тим менше розмір зерен).
Контрольні питання для повторення і закріплення
1. Чим відрізняються аморфні матеріали від кристалічних матеріалів. Приклади аморфних і кристалічних матеріалів.
2. Які Ви знаєте чорні метали. Визначення.
3. Чим відрізняються стали від чавунів.
4. Що спільного в сталях і чавунах.
5. Навіщо потрібен вуглець в чорних металах.
6. Які Ви знаєте кольорові метали. Класифікація кольорових металів.
7. Основні кристалічні решітки та їх характеристика. Де розташовуються атоми вуглецю і заліза в ОЦК і ГЦК; показати на решітках. Що спільного в ОЦК і ГЦК і чим відрізняються ці решітки.
8. Аллотропия або поліморфізм. Визначення. Приклади.
9. Основні недосконалості кристалічних решіток. Їх характеристика.
10. Дислокація. Визначення. Види дислокацій. Вплив дислокацій на властивості.
11. Дифузія. Визначення. Різні механізми дифузії. Показати на кристалічних решітках.
12. Умови, необхідні для кристалізації.
13. Який процес піде, якщо вільна енергія рідкого тіла буде менше вільної енергії твердого тіла?
14. Який процес піде, якщо вільна енергія твердого тіла буде дорівнює вільної енергії рідкого тіла?
15. Який процес піде, якщо вільна енергія твердого тіла буде менше вільної енергії рідкого тіла?
16. Процеси, що відбуваються при кристалізації.
17. Форма кристалів і будова злитків.
18. Парадокс металів.
19. Зміна. Визначення. Модифікатори.
20. Навіщо потрібні модифікатори?
21. Фактори, що впливають на розмір зерна.
25. Вплив температури на ріст зерна аустеніту НКЗ.
26. Вплив температури на ріст зерна аустеніту НМЗ.
27. Чим відрізняється НКЗ від НМЗ?
28. Чому у НМЗ дрібні зерна?
29. Чому у НМЗ до 10000С практично не відбувається зростання зерен?
30. Чому понад 10000С відбувається різке зростання зерна?
31. Які Ви знаєте оксиди, карбіди і нітриди?
32. Чому хімічні сполуки заважають зростанню зерна?
33. Чому утворюються хімічні сполуки?
34. Подвійна роль модифікаторів.
35. Фактори, що впливають на розмір зерна.
36. Від яких факторів залежить форма кристалів?
37. Що називається ліквацією?
38. Що називається гомогенизацией?
39. Чому і де утворюється усадочная раковина?
40. Будова дендрита. Основні його зони.