1 Методичні рекомендації до вивчення курсу

Розділ 1. ОСНОВИ Металознавства

Тема 1. Будова та властивості металів і сплавів

Приступивши до вивчення цього розділу, перш за все, бажано ознайомитись із вкладом вітчизняної науки у цю галузь. Необхідно мати чітке і повне уявлення про роботи таких видатних вчених-металургів, як П. П. Аносов, Д. К. Чернов, Н. С. Курнаков, А. А. Бочвар та ін.

Метали – кристалічні тіла, тому спочатку необхідно вивчити будову і властивості кристалічних тіл, типи їх кристалічних решіток (граток) і розташування в них атомів. Необхідно засвоїти можливі дефекти будови реальних кристалів і їх вплив на властивості металів, а також характер кристалізації металів і сплавів.

Зважаючи на певний порядок розташування атомів у кристалічній гратці, властивості кристалічних тіл у різних напрямах будуть можуть бути різні. У зв'язку з цим слід добре з'ясувати поняття анізотропії, різні модифікації (алотропію) при тепловій дії на метали, а також критичні точки металів при нагріванні і охолодженні в твердому стані та при кристалізації з рідкого стану, взаємодії різних компонентів у сплавах (утворення твердих розчинів, хімічних сполук, механічних сумішей).

Необхідно засвоїти типи елементарних діаграм станів двокомпонентних систем, зрозуміти метод побудови діаграм, значення ліній на діаграмах, вміти визначати на них критичні точки; з'ясувати залежність властивостей сплаву від його складу (процентного змісту компонентів).

Питання для самоперевірки

1 Що таке елементарна кристалічна решітка (гратка)? Типи елементарних кристалічних ґраток.

2 Що таке параметр кристалічної ґратки, координаційне число?

3 Суть металевого зв'язку між атомами кристалічної ґратки.

4 Схема кристалізації чистих металів.

5 Який існує зв'язок між числом центрів і швидкістю кристалізації залежно від ступеня переохолодження? Як впливає ступінь переохолодження на структуру металу при кристалізації?

6 Які перетворення називаються алотропними? Назвіть метали, що володіють алотропними перетвореннями.

7 Криві кристалізації і перекристалізації при охолодженні чистого заліза. Які при цьому відбуваються перетворення? Їх суть?

8 Що таке металевий сплав? Назвіть типи взаємодії двох компонентів при кристалізації сплавів.

9 Перерахуйте дефекти будови кристалічних ґраток. Чим вони викликані? Їх вплив на властивості металів.

10 Який вплив на властивості сплаву має його склад?

Тема 2. Залізовуглецеві сплави

Залізовуглецевими сплавами (це, зокрема, сталі і чавуни) є сплави заліза з вуглецем. Вуглець має вирішальний вплив на формування структури сплаву.

Слід вивчити діаграму стану сплавів системи залізо – вуглець, визначити критичні точки і модифікації заліза при нагріванні і охолодженні. З'ясувати, що залізо з вуглецем здатне утворити тверді розчини, а також хімічну сполуку – цементит Fe₃C. Лінії діаграми, що розташовані нижче лінії солідусу, вказують на протікання процесів вторинної кристалізації (перекристалізації), які пов'язані із зміною розчинності вуглецю в залізі та з алотропними перетвореннями заліза (зокрема, переходом модифікації - заліза в - залізо і навпаки). Вміти самостійно накреслити діаграму, визначити всі фази і структурні складові цієї системи при різних температурах.

Для розуміння формування структури і властивостей сталей і чавунів необхідно глибоко вивчити мікроструктуру залізовуглецевих сплавів, їх хімічний склад. Треба з'ясувати вплив вуглецю і постійних домішок на властивості сталей і чавунів, а також принцип класифікації вуглецевих сталей і чавунів, позначення їх марок за Гостом; навчитися визначати за маркою зразка хімічний склад сталі або чавуну.

Властивості сталі в значній мірі залежать від методу виплавки (у конвертерах, мартенівських або в електричних печах), оскільки метод виплавки багато в чому визначає однорідність хімічного складу, наявність неметалічних включень, газів і інших домішок в сталі. Важливо вивчити механічні і технологічні властивості та види випробувань для визначення цих властивостей. Необхідно запам'ятати позначення міцнісних і пластичних властивостей у марках металів і сплавів, встановлених Гостом, знати методи їх визначення, розмірності одиниць і ін.