Що таке мозаїчна (або блокова) структура металу?
Полікристал складається з великого числа зерен, при цьому в сусідніх зернах кристалічні решітки орієнтовані по-різному.
Малюнок 1 - разориентация зерен і блоків в металі
а - зерна; б - блоки; Θ - кут між зернами
Розміри зерен складають до 1000 мкм. Кути разориентация складають до декількох десятків градусів. Кордон між зернами являє собою тонку в 5-10 атомних діаметрів поверхневу зону з максимальним порушенням порядку в розташуванні атомів.
Будова перехідного шару сприяє скупченню в ньому дислокацій. На кордонах зерен підвищена концентрація домішок, які знижують поверхневу енергію. Однак і всередині зерна ніколи не спостерігається ідеального будови кристалічної решітки. Є ділянки, разоріентіровать один щодо іншого на кілька градусів. Ці ділянки називаються фрагментами. Процес поділу зерен на фрагменти називається фрагментацією або полігонізації.
У свою чергу кожен фрагмент складається з блоків, розмірами менше 10 мкм, разоріентіровать на кут менш одного градуса. Таку структуру називають блоковою або мозаїчної.
Вивчення субструктури має велике значення, так як розміри і разоріентірованіе субзерен впливають на багато властивостей металів.
Що таке тимчасовий опір розриву (σВ)? Як визначається ця характеристика механічних властивостей?
Міцність - властивість матеріалів в певних умовах і межах, не руйнуючись, сприймати ті чи інші дії.
Малюнок 2 - Діаграма розтягування зразка з низьковуглецевої сталі
Механічні властивості стали (в т. Ч. І міцність) зазвичай визначають за умовною діаграмі розтягування. ГОСТ 1497-84 регламентує властивості міцності, в тому числі і тимчасовий опір розриву. Для випробування на розтягнення використовують стандартні зразки. Машини для випробувань забезпечені приладом, записуючим діаграму розтягування.
Підвищення навантаження вище PC викликає більш значну пластичну деформацію в усьому обсязі металу.
Тимчасовий опір розриву (або межа міцності при розтягуванні) σВ - умовне напруження, відповідне найбільшому навантаженню PD, що передує руйнуванню зразка: σB = PD / F0 кгс / мм2.
У пластичних металів, починаючи з напруги σB, деформація зосереджується в одній ділянці зразка, де з'являється місцеве звуження поперечного перерізу, так звана шийка. В результаті розвитку множинного ковзання в шийці утворюється висока щільність дислокацій, виникають зародкові несплошності, укрупнення яких призводить до виникнення пір. Зливаючись, пори утворюють тріщину, яка поширюється в напрямку, поперечному осі розтягування, і в певний момент зразок руйнується (точка К на малюнку 2).
За допомогою діаграми стану залізо-цементит визначте температуру повного і неповного відпалу і нормалізації для сталі 40. Охарактеризуйте ці режими термічної обробки і опишіть структуру і властивості сталі.
Повний отжиг полягає в нагріванні доевтектоїдних стали на 30-50 ° С вище температури, відповідної точці Ас3 (для стали 40 Ас3 = 790 ° С), витримці при цій температурі для повного прогріву і завершення фазових перетворень в обсязі металу і подальшому повільному охолодженні.
При повільному охолодженні стали наближаються до фазового і структурного рівноваги. Структура після відпалу - ферит + перліт. Після відпалу сталь має низьку твердість і міцність.
Основні цілі відпалу: перекристалізація сталі (подрібнення зерна), зняття внутрішніх напружень, зниження твердості і поліпшення оброблюваності.
Неповний отжиг відрізняється від повного тим, що сталь нагрівають до більш низької температури (трохи вище точки А1 (для стали 40 А1 = 730 ° С)). Неповний отжиг доевтектоїдних сталей застосовують для поліпшення оброблюваності різанням. При неповному відпалі відбувається часткова перекристалізація сталі - внаслідок переходу перліту в аустеніт. Надмірна феррит лише частково перетворюється в аустеніт. Структура після відпалу - ферит + перліт.
Нормалізація полягає в нагріванні доевтектоїдних стали до температури, що перевищує точку Ас3 на 40-50 ° С, в нетривалої витримці для прогріву садки і завершення фазових перетворень і охолодженні на повітрі. Нормалізація викликає повну фазову перекристалізації стали і усуває грубозернисту структуру, отриману при лиття, прокатки, кування або штампування. Нормалізацію широко застосовують для поліпшення властивостей сталевих виливків замість гарту і відпустки.
Прискорене охолодження на повітрі призводить до розпаду аустеніту при більш низьких температурах, що підвищує дисперсність ферріто-цементитной структури і збільшує кількість перліту або, точніше, сорбіту або троостита. Це підвищує міцність і твердість нормалізованої середньо-і високовуглецевої сталі в порівнянні з отожженной.