Опишите основные несовершенства кристаллического строения металлов

Опишите основные несовершенства кристаллического строения металлов

Строение реальных кристаллов отличается от идеальных. В реальных кристаллах всегда содержатся дефекты, которые подразделяют на: точечные, линейные, поверхностные и объемные. Размеры точечного дефекта близки к межатомному расстоянию. У линейных дефектов длина на несколько порядков больше ширины; у поверхностных дефектов мала толщина, а ширина и длина больше ее на несколько порядков. Объемные дефекты (поры, трещины) имеют значительные размеры во всех трех направлениях.

Дефекты сохраняют подвижность, способны перемещаться в кристаллической решетке и при сближении взаимодействуют между собой. В большинстве случаев подвижность дефектов контролируется диффузией.

К самым простым точечным дефектам относятся вакансии, межузельные атомы основного вещества, чужеродные атомы внедрения.

Вакансией называется пустой узел кристаллической решетки, а межузельным атомом — атом, перемещенный из узла в позицию между узлами.

Вакансии и межузельные атомы появляются в кристаллах при любой температуре выше абсолютного нуля из-за тепловых колебаний атомов.

Важнейшие виды линейных несовершенств — краевые и винтовые дислокации. Краевая дислокация в сечении представляет собой край «лишней» полуплоскости в решетке. Вокруг дислокаций решетка упруго искажена.

Наиболее важными поверхностными дефектами являются большеугловые и малоугловые границы, дефекты упаковки, границы двойников.

Поликристаллический сплав содержит огромное число мелких зерен. Границы между зернами называются большеугловыми, так как соответственные кристаллографические направления в соседних зернах образуют углы в десятки градусов.

Каждое зерно, в свою очередь, состоит из субзерен (блоков). Субзерно представляет собой часть кристалла относительно правильного строения, а его границы — стенки дислокаций, которые разделяют зерно на отдельные субзерна. Угол взаимной разориентации между соседними субзернами невелик (не более 5°), поэтому такие границы называются малоугловыми. На малоугловых границах также скапливаются примеси.

Дефект упаковки представляет собой часть атомной плоскости, ограниченную дислокациями, в пределах которой нарушен нормальный порядок чередования атомных слоев. Поверхностные дефекты влияют на механические и физические свойства материалов. Особенно большое значение имеют границы зерен.

Какие параметры режима сварки плавлением влияют на величину зерна закристаллизовавшегося металла в сварном шве и почему?

Важнейшими параметрами термических циклов сварки околошовного участка зоны термического влияния (ЗТВ) сварных соединений сталей, претерпевающих полиморфное превращение, являются следующие:

- максимальная температура цикла; нагрев в интервале температур от температуры критической точки Ас3 до Тмах; время пребывания металла выше критической точки Ас3 соответственно при нагреве, охлаждении и суммарное;

- Влияние температуры нагрева. Для сварных соединений термоупрочняемых сталей характерны две области: структурно-механической неоднородности в ЗТВ. Первая область - околошовный участок с пониженным сопротивлением хрупкому разрушению. Вторая область - равноупрочненный участок, соответствующий интервалу т=АС3-АС1

Распаду аустенита должна соответствовать определенная неоднородность по содержанию углерода должна быть совершена определенная работа по созданию обедненных и обогащенных участков. При этом в обедненных углеродом участках образуется феррит, а в обогащенных - цементит. Анализ структурных диаграмм показывает также, что при одинаковой скорости нагрева и охлаждения металлу ЗТВ с различной Тмах соответствует различная степень структурной неоднородности. Наибольшей неоднородностью обладает аустенит в межкристаллитном интервале температур, повышение температуры нагрева выше АС3 способствует выравниванию твердого раствора по содерж. химических элементов.

- Влияние длительности пребывания выше АС3. При снижении скорости нагрева интенсифицируются процессы растворения карбидов и карбонитридов. Исчезновение барьерного действия включений, в результате их растворения, резко активизирует процессы роста зерна аустенита.

Противоположный эффект достигается при повышении интенсивности охлаждения.

- Влияние скорости охлаждения. Чем выше скорость охлаждения, тем больше степень переохлаждения. А чем больше зародышей, тем больше зерен и мельче структура.

Рисунок 1. Структурная диаграмма состояния сплавов свинец – сурьма

По этой диаграмме кристаллизуются сплавы, оба компонента которых неограниченно растворимы друг в друге в жидком состоянии, а в твердом - образуют механическую смесь.

Механическую смесь кристаллов двух видов, одновременно кристаллизующихся из жидкого сплава при постоянной температуре, называют эвтектикой. Сплавы, содержащие меньше 13% Sb, называют доэвтектическими, а сплавы, содержащие больше 13% - заэвтектическими. В точке С кристаллизуется сплав эвтектической концентрации. Структура сплава состоит только из эвтектики.

При сварке плавлением микроструктура и фазовое состояние металла будут постепенно переходить от кристаллов одного металла с малым количеством эвтектики к кристаллам другого металла также с малым количеством эвтектики.(рис.) Между этими зонами количество эатектики будет постепенно увеличиваться, а где-то на промежуточном участке должна находится чисто эвтектическая зона. При данном типе диаграммы состояния свариваемых металлов хорошее сплавление металла шва с основными свариваемыми металлами обусловлено тем, что на кромках каждого металла надстраиваются зерна каждого металла. Для обеспечения работоспособности такого шва важно плавное изменение структуры и свойств в пределах сварного соединения.

2.1 Спокойные после разливки затвердевают без газа выделения, массовая доля кремния в таких сталях от 0,15 до 0,2 % а кислорода не более 0,002% Раскисляют марганцем, кремнием. алюминием.

2.2 Кипящие – раскисляют марганцем и до затвердевания в них содержится повышенное содержание закиси железа FeO. При разливке и затвердевании FeO взаимодействует с C и образует угарный газ СО, который выделяется в виде пузырьков. Содержание Si 0,05% О 0,02%

Хром имеет большое сродство к углероду уходит в карбиды. С другой стороны, при легировании хромом специальные карбиды, которые имеют повышенную устойчивость против коагуляции при нагреве. Титан, алюминий с никелем образуют дисперсные интерметаллиды повышают жаропрочность стали. Вольфрам повышает твердость и прочность стали. Молибден также является упрочнителем.

Классификация (можно дополнительно написать):

а) 10Х18Н14Т – гомогенные стали (не упрочняемые термообработкой). Применяется закалка (для получения однородной аустенитной структуры). Иначе такая термообработка называется аустенизацией.

б) 40ХН14В2М – тяжело нагруженные детали. Применяется закалка + отпуск. В процессе отпуска выделяются карбиды по границам зерен, что позволяет упрочнять сплавы.

в) 10Х11Н20Т3Р – карбидно – интерметаллидное упрочнение. Применяется закалка + старение. Закалка позволяет получить насыщенный твердый раствор. Старение позволяет получить выделение карбидов и интерметаллидов.

2. 700-800º С – сплавы на обнове Fe-Ni. ХН32Т, ХН35ВТЮ.

3. 800-900º С – сплавы на основе Ni. ХН77ТЮР, ХН72МБТЮ. Термообработка: высокотемпературная закалка 1130-1170º С + старение 700-750º С. После выделения карбидной фазы проводят несколько низкотемпературных старений 500-550º С.

4. до 1000º С – литейные сплавы. ЖС3, ЖС6, ВЖЛ14, ВЖЛ32.

Назначьте марку нержавеющей стали для изготовления слабонагруженных сварных соединений, работающих при комнатной температуре в растворах водных солей органических кислот. Укажите состав и влияние легирующих элементов.

для изготовления слабонагруженных сварных соединений, работающих при комнатной температуре в растворах водных солей органических кислот можно выбрать нержавеющие стали 08Х13 и 12Х13.

Сопротивление нержавеющей стали к коррозии напрямую зависит от содержания хрома: при его содержании более 12% сплавы являются нержавеющими в обычных условиях и в слабоагрессивных средах,

Хром – основной легирующий элемент для получения коррозионно-стойких и жаропрочных сталей – широко используется и для легирования жаростойких сталей. При его содержании более 12% резко повышается электрохимический потенциал стали, сталь «облагораживается» и становиться более устойчивой в растворах электролитов. В то же время хром способствует образованию на поверхности металла плотной и достаточно прочной окисной пленки, защищающий Ме от воздействия коррозионно-активной среды. Эта же стойкая пленка хрома защищает сталь от окисления при высоких температурах – повышает ее жаростойкость.

Основные затруднения при сварке титана связана с его высокой химической активностью по отношению к газам при нагреве и расплавлении.

Водород даже при малом содержании наиболее резко ухудшает св-ва титана, хотя содержание водорода с увеличением температур падает. Отрицательное влияние насыщения нагретого и расплавленного металла газами требует тщательной защиты при сварке. Это достигается применением флюсов, газовых насадок и т. д. При сварке сплава ВТ6 используют присадочный материал, близкий по составу к основному металлу. Для удаления водорода проволоку обычно подвергают диффузионному отжигу. Несмотря на гетерофазность структуры, рассматриваемый сплав обладает удовлетворительной свариваемостью всеми видами сварки, применяемыми для титана. Сплав ВТ6 можно варить сваркой плавящимся и неплавящимся электродом в среде инертных газов, сваркой под флюсом, электрошлаковой сваркой, ЭЛС, плазменной, лазерной, контактной сваркой.

После сварки сплав ВТ6 подвергают термообработке – закалка + старение. Необходимый уровень свойств достигается в результате термообработки, применения присадочных материалов или утолщения кромок. Рекристаллизационный отжиг проводят при 700-800 °С. Эта температура достаточна для быстрого устранения наклёпа. Фазовые превращения позволяют проводить различные операции закалки и отпуска. ВТ6 склонен к порам и холодным трещинам. Рекомендуемые режимы нагрева под закалку и старение для монолитных изделий, полуфабрикатов и сварных деталей приведены в табл. 10. Охлаждение при закалке производится в воде, а после старения — на воздухе. Полная прокаливаемость обеспечивается для деталей из сплава ВТ6 с максимальным сечением до 40–45 мм. Для обеспечения удовлетворительного сочетания прочности и пластичности сплавов со (α + β)-структурой после закалки и старения необходимо, чтобы их структура перед упрочняющей термической обработкой была равноосной или «корзиночного плетения».

Опишите основные несовершенства кристаллического строения металлов

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: