7.Строение реальных металлов, диффузионные процессы в металле, кристаллизация металлов.

Реальное строение металлов значительно отличается от идеального. При идеальном строении кристаллов (металлов) все атомы теоретически должны находиться строго в узлах кристаллической решетки. Теоретическая прочность такого металла чрезвычайно высока. Во-первых, технические металлы состоят из большого количества кристаллов (зерен), т.е. являются поликристаллическими веществами. При этом кристаллы (зерна) в реальном металле не имеют правильной формы и идеально упорядоченного расположения атомов. Во-вторых, даже в самих поликристаллах имеются различного рода несовершенства(дефекты). Различают точечные, линейные и поверхностные несовершенства кристаллического строения. Точечные дефекты малы во всех трех измерениях. К ним относят вакансии и междоузелъные (дислоцированные) атомы (рис. 2.5). Образование точечных дефектов связано с диффузионным перемещением атомов под действием тепловых колебаний. С повышением температуры металла число вакансий растет. Точечные дефекты оказывают влияние на некоторые физические свойства металлов(электропроводность, магнитные свойства и т.д.) и фазовые превращения в металлах и сплавах. Линейные дефекты имеют малые размеры в двух измерениях и большую протяженность в третьем измерении. Эти несовершенства называются дислокациями. Дислокации образуются в процессе кристаллизации и главным образом при деформации металла. Диффузионные процессы играют важную роль в процессах кристаллизации, рекристаллизации, фазовых превращений, лежат в основе многих технологических процессов, таких как получение материалов методами порошковой металлургии, создание диффузионных покрытий (азотирование, цементация, борирование, силицирование, хромирование, нитроцементация и т. п.), плазменных и детонационных покрытий, покрытий, получаемых методом холодного газодинамического напыления, а также в процессах обработки материалов резанием, при эксплуатации машин и механизмов и во многих других случаях. Переход металла из жидкого состояния в твердое (кристаллическое) называется кристаллизацией. Причиной кристаллизации является стремление системы перейти в термодинамически более устойчивое состояние с меньшей свободной энергией, т. е. когда свободная энергия кристалла меньше, свободной энергии жидкой фазы. Переход металла из одного состояния в другое происходит при определенной температуре и сопровождается резким изменением его свойств.

8.Конструкционные стали.

К конструкционным сталям, применяемым для изготовления разнообразных деталей машин, предъявляют следующие требования:

сочетание высокой прочности и достаточной вязкости, хорошие технологические свойства, экономичность, недефицитность. Высокая конструкционная прочность стали, достигается путем рационального выбора химического состава, режимов термической обработки, методов поверхностного упрочнения, улучшением металлургического качества.Решающая роль в составе конструкционных сталей отводится углероду. Он увеличивает прочность стали, но снижает пластичность и вязкость, повышает порог хладоломкости. Поэтому его содержание регламентировано и редко превышает 0,6%..Влияние на конструкционную прочность оказывают легирующие элементы. Повышение конструкционной прочности при легировании связано с обеспечением высокой прокаливаемости, уменьшением критической скорости закалки, измельчением зерна.Применение упрочняющей термической обработки улучшает комплекс механических свойств.Металлургическое качество влияет на конструкционную прочность. Чистая сталь при одних и тех же прочностных свойствах имеет повышенные характеристики надежности.

9.Классификация легированных сталей

Элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях с целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами, а стали – легированными .Стали классифицируются по нескольким признакам. По структуре после охлаждения на воздухе выделяются три основных класса сталей: перлитный; мартенситный; аустенитный. Стали перлитного класса характеризуются малым содержанием легирующих элементов; мартенситного – более значительным содержанием; аустенитного – высоким содержанием легирующих элементов.

10.Классификация конструкционных сталей

Машиностроительные стали предназначены для изготовления различных деталей машин и механизмов.

Они классифицируются: по химическому составу ( углеродистые и легированные); по обработке (цементуемые, улучшаемые); по назначению (пружинные, шарикоподшипниковые).

11. Испытания конструкционных металлов. Макроскопический анализ.

Макроскопический анализ предусматривает изучение изломов и макрошлифов невооружённым глазом (или с помощь» лупы до 30 х). Изучение изломов называется фактографией. В качестве объектов исследования могут быть стандартные образцы после ударного изгиба или аварийные (инициированные) изломы изделия при экспертизной работе. Фактография может проводиться невооружён­ные пазом или с помощью лупы. При этом получают информацию о наличии дефектов и характере разрушения. Дефекты подразделяет на поверхностные и внутренние. К поверхностным относятся дефекты, которые полностью или частично входят на поверхность материала. Обычно они образуются в процессе пластической обработки металла (ковки и прокатки) и представляют собой раскованные или раскатанные дефекты литья (раскатан­ные пузыри, трещины), а также шлифовочные и термические трещины. Внутренние дефекты располагаются вблизи под поверхностной зоны и внутри металла. К ним относятся усадочные раковины, поры, рыхлости, расслоения, неметаллические включения, газовые пузыри. Кроме дефектов при первичном осмотре изломов устанавливают характер разрушения (хрупкий, вязкий, хрупковязкий, вязкохрупкий) и его особенности (внутризеренный, межзеренный).