IV. Формирование структуры металлов и сплавов при первичной кристаллизации

Первичная кристаллизация развивается при переохлаждении металла ниже равновесной температуры Тп (температуры плавления).

При степени переохлаждения ΔТ= Тп– Тк возникает разность свободных энергий жидкого и твердого состояний ΔG. Чем чище металл, тем более он склонен к переохлаждению. Обычно в промышленных сплавах ΔТ=10--30º , но при затвердевании очень чистых металлов степень переохлаждения может достигать 200-300 градусов.

Как установил Д. К.Чернов, процесс кристаллизации начинается с образования кристаллических зародышей и продолжается увеличением их размеров. Одновременно с ростом одних зародышей появляются новые зародыши. Заканчивается кристаллизация столкновением растущих кристаллов с образованием границ в случайных местах. Поэтому нарушается правильная форма кристаллов и они называются кристаллитами или зернами.

V. Фазы в металлических сплавах : твердые растворы , химические соединения, гетерогенные структуры.

Фазой называется однородная часть системы, отделенная от других частей системы поверхностью раздела, имеющая одинаковые состав, строение и свойства. В зависимости от атомно-кристаллической

Твердые растворы – кристаллы, у которых один из компонентов образует собственную кристаллическую решетку, а второй присутствует в виде отдельных атомов, то есть собственной кристаллической решетки не имеет. Первый компонент называют растворителем, а второй – растворенным компонентом.

Химическими соединениями - Кристаллы, образованные различными элементами, вступившими в химическую связь и имеющие собственный тип кристаллической

решетки, отличающийся от решеток, составляющих их элементов, на-

зываются.

Гетерогенная структура - структурая, состоящая из двух или нескольких фаз, имеющих различные кристаллические решётки.

VI. Упругая и пластическая деформация. Структура деформированного металла. Наклеп

Деформация – это изменение формы и размеров тела, деформация может вызываться воздействием внешних сил, а также другими физико-механическими процессами, которые происходят в теле, такими как: сдвиг, сжатие, растяжение, изгиб и кручение.

Упругая деформация – это деформация, которая исчезает после снятия нагрузки, не вызывает остаточных изменений в свойствах и структуре металла

Пластической - называется деформация, остающаяся после прекращения действия вызвавших ее напряжений. При пластической деформации в кристаллической решетке металла под действием касательных напряжений происходит необратимое перемещение атомов.

Наклёп — упрочнение металлов и сплавов вследствие изменения их структуры и фазового состава в процессе пластической деформации при температуре ниже температуры рекристаллизации. Наклёп сопровождается выходом на поверхность образца дефектов кристаллической решётки, увеличением прочности и твёрдости и снижением пластичности, ударной вязкости, сопротивления металлов деформации противоположного знака

VII . Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла.

Отдых, возврат, рекристаллизация.

При низких температурах подвижность атомов мала, поэтому состояние наклепа может сохраняться неограниченно долго.

При повышении температуры металла в процессе нагрева после пластической деформации диффузия атомов увеличивается и начинают действовать процессы разупрочнения, приводящие металл в более равновесное состояние

Процесс частичного разупрочнения и восстановления свойств называется отдыхом

Возврат - Небольшой нагрев вызывает ускорение движения атомов, снижение плотности дислокаций, устранение внутренних напряжений и восстановление кристаллической решетки

Рекристаллизация – процесс зарождения и роста новых недеформированных зерен при нагреве наклепанного металла до определенной температуры.

Нагрев металла до температур рекристаллизации сопровождается резким изменением микроструктуры и свойств.