Справочник по материаловедению. Справочник к материаловедению. Тема 1 Строение кристаллических веществ
 Скачать 154.16 Kb.
|
|
Ответы на вопросы к зачету. Тема 1 Строение кристаллических веществ Какая решетка у FeαиFeγ? Как называется такое явление, когда у вещества в зависимости от температуры существуют разные решетки? ОЦК и ГЦК. Полиморфизм - это явление, при котором сложные вещества одинакового состава имеют разные кристаллические решетки. Что такое ОЦК, ГЦК, ГПУ? Объемно-центрированная кубическая решетка, ОЦК, характерна для Feα, Cr, Tiβ, W, V, Мо, щелочных металлов и пр. Гранецентрированную кубическую решетку ГЦК имеют Feγ,Cu, Аl, Au,Ag, Ni и др. Гексагональная плотно упакованная решетка ГПУ свойственна Mg, Tiα, Be, Zn и др. Что такое анизотропия? Для каких веществ она характерна? Анизотропия – зависимость свойств от направления. (монокристаллы) Какие дефекты кристаллического строения вы знаете? Точечные дефекты (малы, не превыш несколько атомных радиусов), Линейные дефекты(несовершенство крист. структуры) Что такое вакансия? Как меняется их количество с ростом температуры? В каком процессе вакансии принимают самое активное участие? Вакансия – отсутствие атома в кристаллической ячейке. Увеличивается. В процессе диффузии. Что такое краевая дислокация? Что такое плотность дислокаций ρ? Как она влияет на величину прочности? Краевая дислокация представляет собой локализованное искажение кр.решетки, вызванное наличием в ней лишней атомной полуплоскости (экстраплоскости). Плотность дислокаций — это суммарная протяженность линий дислокаций в единице объема кристалла. Плотность дислокаций равна числу линий дислокаций, пересекающих единицу поверхности кристалла. Какие основные поверхностные дефекты можно выделить? Малоугловые, большеугловые и межфазовые границы. Как влияет размер зерна на величину прочности сплава? Прочность высока у материала с меньшим размером зерна. Тема 2. Кристаллизация Что такое кристаллизация? Переход сплава из жидкого состояния в твердое. Какие два основных процесса происходят при кристаллизации самопроизвольной? Процесс кристаллизации состоит из двух одновременно идущих процессов – зарождения и роста кристаллов. Кристаллы могут зарождаться самопроизвольно(самопроизвольная кристаллизация)или расти на имеющихся готовых центрах кристаллизации (несамопроизвольная кристаллизация). Что такое степень переохлаждения ΔТ? Как она связана со скоростью охлаждения? Как она влияет на размер зерна кристаллизующегося сплава? Разность между равновесной температурой Т0 и фактической температурой начала процесса кристаллизации Тф называется степенью переохлаждения ∆Т. Чем больше скорость охлаждения, тем больше степень переохлаждения. При большом числе центров и незначительной скорости роста зерна будут мельче, при малом числе центров и большой скорости роста — крупнее Что такое размер критического зародыша? Как он зависит от степени переохлаждения? Наименьший размер зерна. Незначительная скорость. Что такое ликвация? Ликвация – это химическая неоднородность, возникающая в сплаве в процессе кристаллизации. Каковы основные зоны слитка? К центру: Мелкозернистая корковая зона, зона столбчатых кристаллов, крупные равноостные кристаллы, (осадочная раковина). Что такое модифицирование? Для чего его применяют? Модифицированием (видоизменением) называют операцию введения в жидкий металл добавок, которые, существенно не меняя химического состава сплава, воздействуют на процессы кристаллизации, измельчают структуру и заметно повышают свойства литого материала. Тема 3. Фазовый состав сплавов Что такое сплав? Компонент сплава? Фаза в сплаве? Сплав — макроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов. Компоненты сплава — это вещества, образующие систему сплава. Фаза – однородная часть сплава, характеризующаяся. определенным составом, свойствами, типом кр.решетки и отделенная от других частей сплава поверхностью раздела. Какие два типа фаз бывают в сплавах? Жидкий расплав и твердый раствор. Что такое твердый раствор? Как он обозначается? Какой он по механическим свойствам (твердый или пластичный) в сравнении с другим типом фаз? Твердый раствор – фазы, содержание компонентов в которых может изменяться без нарушения типа кристаллической решетки основного компонента. (замещение и внедрение) Что такое промежуточные фазы (химические соединения)? Каковы они по свойствам и какую роль играют в сплавах? Какое отрицательное воздействие на свойства сплава они могут оказывать? Замещающие сплавы представляют собой металлические сплавы, образованные путем замены одного атома металла другим атомом металла аналогичного размера. Тема 4. Углеродистые стали Определение – феррит, аустенит, цементит, перлит,ледебурит Феррит (лат. ferrum — железо), фазовая составляющая сплавов железа, представляющая собой твёрдый раствор углерода и легирующих элементов в α-железе (α-феррит). Аустенит (γ-фаза) — высокотемпературная гранецентрированная модификация железа и его сплавов. Цементит — карбид железа, химическое соединение с формулой Fe3C. Перли́т — одна из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов — сталей и чугунов: представляет собой эвтектоидную смесь двух фаз — феррита и цементита Ледебурит — структурная составляющая железоуглеродистых сплавов, главным образом чугунов, представляющая собой эвтектическую смесь аустенита и цементита Что такое сталь? Сталь — сплав железа с углеродом (и другими элементами), содержащий не менее 45 % железа и в котором содержание углерода находится в диапазоне от 0,02 до 2,14% Сколько углерода в конструкционных сталях? в инструментальных? До 0,8 %. От 0,8 до 2,14% Какова структура доэвтектоидных (конструкционных) сталей? Феррит и перлит Какова структура эвтуктоидных и заэвтектоидных (инструментальных) сталей? Заэвтектойдных – перлит и цементит. Эвтектоидная – перлит. Как влияет содержание углерода на механические свойства сталей? При повышении С повышает твердость, прочность и упругость стали и уменьшает вязкость и способность к свариваемости У какой из сталей 20, 60, У12 максимальное значение твердости? Вязкости и пластичности? Почему? У12 Какое содержание углерода соответствует максимальному значению прочности сталей? 2,14% Какая из этих сталей лучше сваривается? Деформируется? Почему? Низкоуглеродистые. Высокоуглеродистые. Что такое качество сталей? Чем оно определяется? Качество сталей зависит от особенностей металлургических процессов, перерабатываемого сырья, вида плавки и других факторов. Количеством углерода. Какие классы качества вы знаете? Стали обыкновенного качества, качественные стали, высококачественные стали, особовысококачественные стали. Какие вредные примеси в стали вы знаете? Сера и фосфор Какое неблагоприятное явление вызывает сера? Фосфор? Хрупкость. Какие полезные примеси в сталях вы знаете? Какова их роль в сталях? Каково их примерное количество? Марганец (повышает прочность), кремний(прочность и вязкость) Какие степени раскисления сталей вы знаете? Кипящая, спокойная и полуспокойная стали. Какие скрытые примеси в сталях вы знаете? В чем их влияние на стали? Азот, водород, кислород. Уменьшают вязкость и пластичность. Расшифруйте марки сталей 10кп, 20пс, 40Г, 30Л, 60, У10, У8А, Ст 4 и проч Тема 5. Чугуны Что такое чугун? 2,14-6,67% С В чем разница между белым и серым чугуном? Кремния в белом чугуне существенно меньше, чем в сером. Какова структура белого доэвтектического, эвтектического, заэвтектического чугунов при комнатной температуре? При 800 оС? Доэвтектический - <4,3%. Эвтектический-4.3%. Заэвтектический- >4.3%. Какова форма графитовых включений в серых чугунах? В ковких? В высокопрочных? Как форма влияет на свойства чугунов? В сером чугуне графит имеет пластинчатую форму (в разрезе в виде прожилок), в высокопрочном чугуне – шаровидную форму, в ковком – хлопьевидную форму. Расшифруйте марки СЧ 35, ВЧ 50, КЧ 35–10. Какова может быть металлическая основа в чугунах? Как она влияет на свойства чугунов? Металлическая основа в серых чугунах обеспечивает наибольшую прочность и износостойкость, если она имеет перлитную структуру. Присутствие в структуре феррита, не увеличивая пластичности и вязкости чугуна, снижает его прочность и износостойкость. Наименьшей прочностью обладает ферритный серый чугун. Тема 6. Пластическая деформация и рекристаллизация Что такое деформация? Какие два вида деформации вы знаете? Чем они различаются? Деформа́ция — изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением друг относительно друга за счет приложения усилия, при котором тело искажает свои формы. Упругие и пластические. Какие два механизма пластической деформации вы знаете? Какой из них является основным? Деформация скольжения(1 часть сдвигается относительно другой) и деформация двойникования(поворот одной части кристалла в положение, симметричное другой). Что происходит с концентрацией вакансий и плотностью дислокаций ρ при увеличении степени деформации? Растет Как меняется микроструктура сплава при пластической деформации? Как при этом меняются механические свойства сплава (прочность, твердость, пластичность)? Смещаются периоды. Твердость растет, Пластичность падает. Что такое наклеп? Как его устранить? Наклёп (нагарто́вка) — упрочнение металлов и сплавов вследствие изменения их структуры и фазового состава в процессе пластической деформации при температуре ниже температуры рекристаллизации. Можно устранить при нагреве или отжиге. Какие процессы происходят при нагреве деформированного металла? В чем различие возврата и рекристаллизации? При нагреве в нем протекают процессы, приводящие к возвращению всех свойств металла к первоначальному состоянию до деформации. Возврат - размер и форма зерен при возврате не изменяются. Рекристаллизация - зарождение и рост новых зерен с меньшим количеством дефектов строения. Что такое возврат? Рекристаллизация? Возврат - размер и форма зерен при возврате не изменяются. Рекристаллизация - зарождение и рост новых зерен с меньшим количеством дефектов строения. По какой формуле можно приблизительно посчитать температуру рекристаллизации? Трекристализации=а*Тплавления а(коэффициент,завис. От состава с структуры Ме) Как меняются свойства металла после рекристаллизации? Предел текучести и временное сопротивление снижаются, а относительное удлинение увеличивается. При этом показатели прочности и пластичности практически достигают уровня для ненаклепанного металла. Как различаются горячая и холодная деформация? Какая из них вызывает большее упрочнение? Горячая – деформация + рекристаллизация. Холодная – деформация. Тема 7. Механические свойства Что такое прочность? Каким образом определяется? Прочность – способность материала сопротивляться деформациям и разрушению. Тянут. Диаграмма растяжения металлов  Диаграмма растяжения пластичного металла (а) и диаграмма условных напряжений пластичного (б) и хрупкого (в) металлов. Пластичность? Определение, характеристики, формулы Пластичность – способность материала к пластической деформации, т.е. способность деформироваться – изменять форму и размер – без разрушения. Характеристиками пластичности являются: δ – относительное удлинение, %, которое определяется по формуле δ = (lк – l0)100/ l0 где l0 и lк – начальная и конечная длина образца в момент разрыва. ψ – относительное сужение, %, определяется по формуле ψ =(F0 – Fк) 100/ F0 где F0 – начальная площадь поперечного сечения Fк – площадь поперечного сечения в шейке после разрыва. Твердость? Методы определения (Бринелль, Рокквел, Виккерс) Т  вердость – это сопротивление материала вдавливанию (проникновению) в него стандартного тела – индентора, который при испытании не должен деформироваться. Схемы определения твердости: а – по Бринеллю; б – по Роквеллу; в – по Виккерсу Вязкость? Каким образом определяется? Вязкость металлов и сплавов характеризует внутреннее трение между частицами металлов и металлических сплавов в жидком состоянии и пластические их свойства в твердом состоянии. КСU, KCV, KCT Ударную вязкость обозначают KCV, KCU, KCT. KC – символ ударной вязкости, третий символ показывает вид надреза: острый (V), с радиусом закругления (U), трещина (Т). Хладноломкость, порог хладноломкости Хладноломкость – свойство металлического материала терять вязкость, проявлять склонность к хрупкому разрушению при понижении температуры. Порог хладноломкости обозначают интервалом температур (tв – tн), либо одной температурой t50, при которой в изломе образца сохраняется 50% волок-нистой составляющей и величина KCU снижается на половину. Чем различается хрупкое разрушение и вязкое? Какое более опасно? При вязком разрушении наблюдается значительная пластическая деформация материала перед разрушением, при этом разрыв межатомных связей происходит преимущественно сдвигом или скольжением. При хрупком разрушении пластическая деформация значительно меньше или совсем отсутствует, а разрыв межатомных связей происходит преимущественно сколом или отрывом. Хрупкое. |