Билет 13.

1. В некоторых сплавах таких систем, как Cu-Au, Fe-Al, Ni-Al, Fe-Si и другие, которые образуют тв. растворы замещения с неупорядоченным расположением замещенных атомов в случае медленного охлаждения или длительной выдержке при определённой температуре происходит перераспределение замещённых атомов в кристаллической решётке растворителя, в результате чего атомы компонентов в тв. растворе, занимают строго определённое положение, например в системе Cu-Zn атом Zn всегда в центре кристаллической решётки, в системе Zn-Au атомы Au будут располагаться в центрах боковых граней. Полностью упорядоченные растворы образуются только в том случае, когда соотношение компонентов в сплаве строго постоянно и соответствует А:В=1:1 или А:В=1:2 или А:В=1:3. При образовании сверхструктур резко изменяются свойства металлических материалов, такие как удельная электропроводность, магнитная проницаемость, прочностные характеристики и другие. При достижении электросопротивление резко падает в системе. Упорядоченная структура является структурой нестабильной, а при определённой температуре срывается, в результате чего тв. рствор становится неупорядоченным. Данная температура называется точкой Курнакова. Сверхструктуры, образующиеся в тв. растворах являются переходными между двумя фазами в металлических сплавах – тв. растворами и химическими соединениями.

2. Особым видом отжига является нормализация, которая представляет собой нагрев до заданной температуре и последующее охлаждение на спокойном воздухе. Температуру нормализации, в зависимости от концентрации углерода, выбирают как А_с3+(30-50⁰С) для доэвтектоидных сталей и А_с1+(30-50⁰С) для заэвтектоидных сталей. В результате нормализации уменьшается внутренне напряжение в стали, структура становится равновесной (нормальной), благодаря полной фазовой перекристаллизации устраняется крупнозернистая структура в доэвтектической стали, полученная в производстве этой стали, для заэвтектоидной стали нормализация проводится с целью устранения карбидной сетки по границам зёрен. В отличии от отжига нормализация позволяет повысить прочность и твёрдость стали, и поэтому для углеродистых сталей она часто используется и как упрочняющая. Отжиг и частично нормализация являются первичными операциями термообработки и их назначения – устранить все возможные дефекты, которые получены в стали при различных технологических операциях обработки, а также подготовить структуру стали к механической обработке.

Билет 14.

1. Диаграмма состояния (д.с.) представляет собой графическое изображение состояния сплава и показывает возможное превращение, протекающее в сплавах, в зависимости от температуры и концентрации компонентов. Д.с. показывает устойчивое, равновесное состояние сплавов, обладающих при данных условиях минимумом свободной энергии, поэтому такие диаграммы часто называют диаграммой фазового равновесия. С использованием таких диаграмм можно определить соотношение фаз при любой концентрации и температуре, получаемую структуру сплава и как следствие установить режимы термической обработки, обработки давлением и литья. Диаграмму фазового равновесия строят экспериментально для каждой системы с использованием термографического метода. Он основан том, что любые фазовые превращения в системе сопровождаются тепловыми эффектами. На д.с. по оси абсцисс откладывается концентрация, а по оси ординат – температура, поэтому каждой точке диаграммы соответствует сплав определённого состава, находящийся при данной температуре в состоянии равновесия. Правило рычага (отрезков) позволяет установить соотношение фаз при любой температуре в двухфазной области и определить концентрацию компонентов в каждой из этих фаз. Для того, чтобы рассчитать соотношение фаз в сплаве I при Т^/ необходимо провести горизонтальную линию, параллельную оси абсцисс (концентрации), соответствующую выбранной температуре по оси ординат. Эта линия, пересекая линии ликвидус и солидус в точках Р и К соответственно называется канода. Для того, чтобы определить количество жидкой фазы в системе, соответствующее точке Р необходимо отрезок SK отнести к отрезку PK: Q_ж=(SK/PK)·100%, Q_тв=(PS/PK)·100%. Т.о. мы определяем соотношение фаз – жидкой и твердой в системе сплава I при Т^/ необходимо отпустить вертикальные линии, т.е. спроектировать т. Р и т.К на ось концентрации. Правило фаз – закон физической химии, выражающий соотношение между числом фаз (Ф), числом компонентов (К), внешних переменных (температура и давление) и числом степеней свободы (С) для равновесной системы: С=К+2-Ф.

2. Закалка углеродистой стали состоит в нагреве её выше температуры фазовых превращений, выдержке, для завершения всех превращений и последующем охлаждении с заданной высокой скоростью с целью сохранения при комнатной температуре неравновесных структур мартенситного типа, которые обеспечивают высокую прочность и твёрдость структур. В зависимости от температуры нагрева различают полную и неполные закалки. Полную закалку производят для доэвтектической стали при нагреве ее до температуры А_сз (30-50⁰С) с последующим быстрым охлаждением – закалка на мартенсит. Неполная закалка применяется для заэвтектической стали при нагреве на 30-50 ⁰С выше А_с1,но всегда ниже А_с3. В результате в структуре после неполной закалки формируется мартенсит вторичный, зернистый цементит и остаточный аустенит. Остаточный А является не желательным, так как он уменьшает твердость стали и его концентрация должна быть min. При закалке на М стремятся получить только на мартенситную структуру, которую можно получить только при определенной скорости охлаждения, при которой полностью исключается возможность фазового превращения А в П min скоростью, которая обеспечивает получение чисто мартенситной структуры называется критической скоростью закалки. Критичекая скорость закалки определяется для каждой стали по диаграммам изотермического превращения. Анализ диаграммы показывает, что быстрое охлаждение необходимо только в области min устойчивости переохлаждения А при температуре 500-600⁰С. И именно здесь необходимо предотвратить возможность распада А в перлитные структуры. Ниже 300⁰С наоборот более целесообразно медленное охлаждение для уменьшения закалочных напряжений, поэтому используют ступенчатую закалку в разных средах. В соответствии с тем какая часть изделия подвергается закалке, она может быть объемной или поверхностной. Объемной называется закалка при которой происходят нагрев и превращения по всей массе материала. При поверхностной закалке нагрев и превращение происходят в поверхностном слое материала.