- •1.) Атомно-кристаллическая структура металлов
- •1.2). Дефекты кристаллической решетки металлов
- •Тема 2. Формирование структуры металла при кристаллизации.
- •2.1. Гомогенная (самопроизвольная) кристаллизация
- •2.2. Гетерогенное образование зародышей
- •Тема 3. Фазы и структура в металлических сплавах
- •3.1. Твердые растворы
- •3.2. Химические соединения
- •Тема 4. Формирование структуры сплавов при кристаллизации.
- •4.1. Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах
- •4.2. Диаграмма фазового равновесия
- •Тема 5. Деформация и разрушение металлов
- •5.1. Виды напряжений
- •5.2. Упругая и пластическая деформация металлов
- •6). Сверхпластичность металлов
- •6,2). Разрушение металлов
- •Тема 6. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла
- •7.1. Возврат и полигонизация
- •7.2. Рекристаллизация
- •Тема 7. Механические свойства металлов
- •8,1. Общая характеристика механических свойств
- •8.3. Твердость металлов
- •9,1. Механические свойства, определяемые при динамических испытаниях
- •9,2 Механические свойства при переменных (циклических) нагрузках
- •9.3. Изнашивание металлов
- •Тема 8. Железо и сплавы на его основе.
- •10.1. Компоненты и фазы в системе железо - углерод
- •10.2. Диаграмма состояния железо - цементит (метастабильное равновесие)
- •Тема 9. Чугун.
- •11.1. Белый и серый чугуны
- •11.2. Ковкий чугун
- •Тема 10. Фазовые превращения в сплавах железа (теория термической обработки)
- •12.1.Превращение ферритно-карбидной структуры в аустенит при нагреве
- •12.2. Рост зерен при нагреве
- •13. Общая характеристика превращения переохлажденного аустенита
- •14.1. Перлитное превращение
- •14.2. Мартенситное превращение в стали
- •Тема 11. Технология термической обработки стали
- •15.1. Отжиг I рода
- •15.2. Отжиг II рода
- •16.1. Закалка
- •16.2. Отпуск
- •Тема 13 Поверхностная пластическая деформация
4.2. Диаграмма фазового равновесия
Диаграммы фазового равновесия, или диаграммы состояния, в удобной графической форме показывают фазовый состав сплава в зависимости от температуры и концентрации. Диаграммы строят для условий равновесия или условий достаточно близких к ним. Равно-весное состояние соответствует минимальному значению энергии Гиббса.
Правило фаз. Диаграммы фазового равновесия характеризуют окончательное или пре-дельное состояние сплавов, т.е. полученное после того, как все превращения в них произош-ли и полностью закончились. Это состояние сплава зависит от внешних условий (температу-ры, давления) и характеризуется числом и концентрацией образовавшихся фаз. Закономер-ность изменения числа фаз в гетерогенной системе определяется правилом фаз.
Правило фаз устанавливает зависимость между числом степеней свободы, числом компонентов и числом фаз и выражается уравнением
С = К + 2 - Ф
где С - число степеней свободы системы; К - число компонентов, образующих сис-тему; 2 - число внешних факторов; Ф - число фаз, находящих в равновесии.
Под числом степеней свободы понимают возможность изменения температуры, давле-ния и концентрации без изменения числа фаз, находящихся в равновесии. Можно число внешних факторов сократить до одного и оставить только температуру, т.к. давление оста-ется постоянным, тогда уравнение будет выглядеть так
С = К + 1 - Ф
так как число степеней свободы не может быть меньше нуля, то
К - Ф + 1 0, а Ф К + 1
поэтому при С = 0 система нонвариантная (максимальное число фаз)
С = 1 система моновариантная (уменьшение на одну фазу)
С = 2 система бивариантная (уменьшение на две фазы)
Тема 5. Деформация и разрушение металлов
5.1. Виды напряжений
Деформацией называют изменения размеров и формы тела под воздействием при-ложенных сил. Деформация вызывается действием внешних сил, приложенных к телу, или различными физико-механическими процессами, происходящих в самом теле. При этом на-пряжения в случае одноосного растяжения
S = P/F.
Сила P, приложенная к некоторой площадке F, обычно не перпендикулярна к ней, а направлена под некоторым углом, поэтому в теле возникают нормальные и касательные напряжения (рис. 23 а). Напряжения могут быть: истинными - когда силу относят к сечению, существующему в данный момент деформации; условными - когда силу относят к исходной площади сечения. Истинные касательные напряжения обозначают t и нормальные S, а условные соответственно и . Нормальные напряжения подразделяют на растягивающие (положительные) и сжимающие (отрицательные).
Наличие в испытуемом образце механических надрезов, трещин, внутренних дефек-тов металлов, сквозных отверстий, резких переходов от толстого сечения к тонкому, приво-дит к неравномерному распределению напряжений, создавая у основания надреза пиковую концентрацию нормальных напряжений. В связи с этим такие источники концентрации на-пряжений называются концентраторами напряжения (рис. 23 б). Пик напряжений К тем больше, чем меньше радиус концентратора и чем меньше глубина надреза с: К = 2Н √c/r, где Н – номинальное среднее напряжение.
Так как напряжения вызываются разными причинами, то различают временные на-пряжения, обусловленные действием внешней нагрузки и исчезающей после ее снятия, и внутренние остаточные напряжения, возникающие и уравновешивающиеся в пределах тела без воздействия внешней нагрузки. Если это вызвано резким нагревом или охлаждением, то они называются термическими, если же вследствие неоднородного протекания фазовых превращений - фазовыми или структурными напряжениями.