Основные виды дефектов структуры и их влияние на свойства металлов и сплавов. Основные виды дефектов структуры и их влияние на свойства металл. Основные виды дефектов структуры и их влияние на свойства металлов и сплавов
 Скачать 1.18 Mb.
|
|
пластической деформации (обработка давлением): прокатке, штамповке, ковке, прессованию, в результате чего изменяются его форма и свойства. Обработка металлов давлением делится на холодную (ХПД) и горячую (ГПД). Примером холодной обработки давлением является наклеп (нагартовка). В процессе ХПД происходят сдвиги внутри кристаллов металла по плоскостям наиболее плотной упаковки атомов и поворот отдельных зерен относительно друг друга, степень искаженности решетки растет и число дефектов увеличивается, а, значит, растет уровень внутренней энергии. Скорость передвижения дислокаций тоже падает, следовательно, снижается пластичность материала и повышается прочность. [12] Упрочненный металл обладает повышенным запасом внутренней энергии, т. е. находится в неравновесном состоянии. Для приведения металла в равновесное состояние его необходимо нагреть. При нагреве наклепанного металла в нем протекают следующие процессы [15]: 1) Частичное восстановление структурного совершенства в результате уменьшения точечных дефектов за счет увеличения подвижности атомов (избыточные вакансии и межузельные атомы взаимодействуют между собой, а также поглощаются дислокациями при перераспределении последних при нагреве) и снижение внутренних напряжений (процесс возврата); 2) Уменьшение плотности дислокаций за счет аннигиляция противоположных по знаку дислокаций и образование субзерен (полигонов), свободных от линейных несовершенств за счет выстраивания дислокационных стенок (процесс полигонизации); 3) зарождение и рост новых равноосных зерен вместо ориентированной волокнистой структуры деформированного металла (процесс рекристаллизации). [15] Примером горячей обработки давлением является штамповка. В ходе её процесса получают детали с помощью специального инструмента — штампа, представляющего собой металлическую разъемную форму, внутри которой расположена полость, соответствующая конфигурации детали. Благодаря штамповке можно получить повышение пластичности, но падение прочности.[11] Термическая обработка – это совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения, выполняемых в определенной последовательности при определенных режимах, с целью изменения внутреннего строения сплава и получения нужных свойств. Её проводят, когда необходимо либо 28 повысить прочность, твердость, износоустойчивость или упругость детали или инструмента, либо, наоборот, сделать металл или сплав более мягким, легче поддающимся механической обработке. ТО подразделяется на 3 группы: термическая обработка металлов и сплавов (ТО); термо – механическая обработка металлов (ТМО) и сплавов химико – термическая обработка сплавов (ХТО). [14] Различают следующие виды термической обработки: отжиг, нормализация закалка, отпуск и старение. 1) Отжигом стали называется нагрев до определенной температуры, выдержке при этой температуре и медленном охлаждении. Цели отжига — снижение твердости и улучшение обрабатываемости стали, изменение формы и величины зерна, выравнивание химического состава, снятие внутренних напряжений. Делится на отжиг I (нефазовый) и II рода (фазовый). [11] 2) Нормализация состоит из нагрева стали выше, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения на воздухе. Более быстрое охлаждение по сравнению с обычным отжигом приводит к более мелкозернистой структуре. Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при пластической деформации. [11,9] 3) Закалка проводится для сплавов, испытывающих фазовые превращения в твердом состоянии при нагреве и охлаждении, с целью повышение твердости и прочности путем образования неравновесных структур (сорбит, тростит, мартенсит). [14] 4) Отпуск проводится с целью снятия внутренних напряжений, снижения твердости и увеличения пластичности и вязкости закаленных сталей. [14] 5) Старение— термическая обработка, при которой главным процессом является распад пересыщенного твердого раствора. В результате старения происходит изменение свойств закаленных сплавов. В отличие от отпуска, после старения увеличиваются прочность и твердость, и уменьшается пластичность. [14] При термо-механической обработке совмещаются пластическая деформация и термическая обработка. Преимуществом термомеханической обработки является то, что при существенном увеличении прочности характеристики пластичности снижаются незначительно. В зависимости от температуры, при которой проводят деформацию, различают высокотемпературную термомеханическую обработку (ВТМО) и низкотемпературную термомеханическую обработку (НТМО). [14] Легирование - введение в сплав дополнительных элементов с целью улучшения его механических, эксплуатационных и функциональных свойств. Легирование упрочняет основу сплава, повышает 268 температуру рекристаллизации. 29 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данной работе были рассмотрены дефекты кристаллической решетки и их виды, влияние на структуру и свойства металлов и металлических сплавов. На основании рассмотренных данных, можно сделать следующие выводы: 1. Любой кристалл в реальных условиях не является идеальным, а содержит определенное число дефектов. 2. Наличие различных дефектов в реальной структуре любого кристалла зависит от его идеальной структуры (собственных свойств вещества), условий получения. 3. Свойства материалов в значительной степени, а часто решающим образом, зависят от концентрации различного типа дефектов. 4. Нарастание концентрации дефектов в кристаллах обуславливает их переход к неупорядоченным средам. [3] Так же было выяснено, что с помощью контроля числа дефектов можно управлять свойствами материала. Благодаря этому можно создавать материалы, которые обладают, например, более высокими показателями прочности, большей легкостью, пластичностью. Для авиационной и ракетно-космической отрасли это особенно важно, так как она развивается и совершенствуется год за годом. Таким образом, совершенствование уже изученных материалов и открытие новых, тесно связано с изучением дефектов кристаллического строения и способами управления ими. 30 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Учебник для вузов «Материаловедение»; авторы Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева; 1990г. 2. https://www.polnaja-jenciklopedija.ru/nauka-i-tehnika/defekty-kristallicheskoj-reshetki.html (дата и время обращения: 15.11.20; 15:10) 3. Электронное учебно-методическое пособие «Дефекты в твердых телах и их влияние на свойства функциональных материалов»; Асабина Е.А.; 2012г. 4. https://studopedia.ru/2_128498_tochechnie-defekti.html (дата и время обращения: 16.11.20; 18:18) 5. https://portal.tpu.ru/SHARED/k/KOLGAY/study/General_Materials_Science- 1/lectures/Lecture_3_Defects_in_the_crystal_lattice-.pdf (дата и время обращения: 16.11.20; 18:33) 6. Учебное пособие «Материаловедение»; авторы Л.А. Мальцева, М.А. Гервасьев, А.Б.Кутьин; 2007г. 7. Учебное пособие по курсу «Материаловедение» «КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ РЕШЕТКИ И ИХ ДЕФЕКТЫ»; Н.С. Герасимова; 2015 г. 8. Книга «Основы материаловедения и технологии полупроводников»; И. А. Случинская; 2002г. 9. Учебное пособие «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»; Троицкий Б.С., Майтаков А.Л.; 2014г. 10. Учебное пособие «Дефекты в конденсированных средах и проблемы старения трубных сталей»; Ю.В. Пахаруков; 2015г. 11. Курс лекций по материаловедению САФУ, 2009г. 12. Книга «Металловедение»; Овчинников В.В.; 2015г. 13. http://fccland.ru/proizvodstvo-trub/7445-izmenenie-svoystv-metallov-pri-deformacii.html (дата и время обращения: 20.11.20; 22:47) 14. Электрон. образовательный контент по дисциплине Материаловедение; Никитина Ю.В. 2013г. 15. Учебник «Материаловедение»; В. С. Кушнер, А. С. Верещака, А. Г. Схиртлаздзе, Д. А. Негров, О. Ю. Бургонова.;2008г. |