Билет 22.
1)Высокопрочные мартенситные стали их состав, термическая обработка, свойства.(лекции)
Высокопрочные стали-стали с пределом прочности 1500-2000 и более МПа. Эти стали обладают высоким запасом пластичности и вязкости.
Высокопрочные мартенситно- стареющие стали превосходят среднеуглеродистые. Малочувствительны к надрезам, низкий порог хладноломкости. Легко деформируются после закалки в мартенситное состояние. Высокая прокаливаемость, не значительное коробление. Низкое содержание углерода. Никеля 8-25%, легируют с кобальтом, молибденом, титаном, алюминием, хромом. При закалке в воде/воздухе получаем без углеродный пересыщенный мартенсит высоко пластичный. Прочностные свойства формируются при отпуске 480-500С. Упрочнение за счет выделившихся из мартенсита когерентно с ним связанных частиц Ni3Ti, NiAl.
2)Строение и свойства идеальных и реальных кристаллов. Виды дефектов в кристаллах.(лекции)
Теория дислокации(несовершенств). Дефекты в кристаллах:
В реальных кристаллах отсутствует правильное расположение атомов, т.е. они содержат некоторое кол-во дефектов. Эти дефекты нагружают связь между атомами- это сказывается на свойствах металлов.
Дефекты. Классификация по геом. признаку:
-точечные
-линейные
-поверхностные.
1)Точечные- малы во всех 3х измерениях, не больше 3-5 атомных диаметра. (Вакансии искажают кристаллическую решетку. Число вакансий зависит от температуры. Вакансии могут объединять и образовывать поры и трещины.)
а)атомы замещения(дефект)
б)дислоцированные атомы- встречаются реже, т.к. для образования нужно 3-4эв. Концентрация межузельных атомов не велика.
2)Линейные дефекты(дислокации). Малая протяженность по 2м направлениям, по по 3му большое.
а)краевые- атом 1 имеет повышенное значение энергии.
б)винтовые
Основные свойства дислокации:
1. Линия дислокации обязательно замыкается внутри кристалла с др. дислокацией или выходит на границу кристалла.
2. Дислокации способны двигаться через кристалл со скоростью света.
3. Дислокация при своём перемещении через кристалл может выходить на его пов-ть. движется по тангенсальному напряжению. В результате выхода на пов-ть кристалла, образуется ступенька, т.е. имеет место элементарный акт пластичной деформации.
4. В ходе пластичного деформирования дислокации размножаются.
5. Дислокации могут взаимодействовать своими упругими полями, что приводит к взаимному уничтожению дислокаций, взаимному торможению.
Билет№3
1.Типы кристаллических решеток у металлов. Их основные характеристики.
В огромном ряду материалов, с незапамятных времен известных человеку и широко используемых им в своей жизни и деятельности, металлы всегда занимали особое место.
Подтверждение этому: и в названиях эпох (золотой, серебряный, бронзовый, железный века), на которые греки делили историю человечества: и в археологических находках металлических изделий (кованые медные украшения, сельскохозяйственные орудия); и в повсеместном использовании металлов и сплавов в современной технике.
Причина этого - в особых свойствах металлов, выгодно отличающих их от других материалов и делающих во многих случаях незаменимыми.
Металлы – один из классов конструкционных материалов, характеризующийся определенным набором свойств:
«металлический блеск» (хорошая отражательная способность);
пластичность;
высокая теплопроводность;
высокая электропроводность.
Данные свойства обусловлены особенностями строения металлов. Согласно теории металлического состояния, металл представляет собой вещество, состоящее из положительных ядер, вокруг которых по орбиталям вращаются электроны. На последнем уровне число электронов невелико и они слабо связаны с ядром. Эти электроны имеют возможность перемещаться по всему объему металла, т.е. принадлежать целой совокупности атомов.
Таким образом, пластичность, теплопроводность и электропроводность обеспечиваются наличием «электронного газа».
Все металлы, затвердевающие в нормальных условиях, представляют собой кристаллические вещества, то есть укладка атомов в них характеризуется определ¨нным порядком – периодичностью, как по различным направлениям, так и по различным плоскостям. Этот порядок определяется понятием кристаллическая реш¨тка.
Другими словами, кристаллическая решетка это воображаемая пространственная решетка, в узлах которой располагаются частицы, образующие твердое тело.
Элементарная ячейка – элемент объема из минимального числа атомов, многократным переносом которого в пространстве можно построить весь кристалл.
Элементарная ячейка характеризует особенности строения кристалла. Основными параметрами кристалла являются:
размеры ребер элементарной ячейки. a, b, c – периоды решетки – расстояния между центрами ближайших атомов. В одном направлении выдерживаются строго определенными.
углы
между осями (
).
координационное число (К) указывает на число атомов, расположенных на ближайшем одинаковом расстоянии от любого атома в решетке.
базис решетки количество атомов, приходящихся на одну элементарную ячейку решетки.
плотность упаковки атомов в кристаллической решетке – объем, занятый атомами, которые условно рассматриваются как жесткие шары. Ее определяют как отношение объема, занятого атомами к объему ячейки (для объемно-центрированной кубической решетки – 0,68, для гранецентрированной кубической решетки – 0,74)
Рис.1.1. Схема кристаллической решетки
Классификация возможных видов кристаллических решеток была проведена французским ученым О. Браве, соответственно они получили название «решетки Браве». Всего для кристаллических тел существует четырнадцать видов решеток, разбитых на четыре типа;
примитивный – узлы решетки совпадают с вершинами элементарных ячеек;
базоцентрированный – атомы занимают вершины ячеек и два места в противоположных гранях;
объемно-центрированный – атомы занимают вершины ячеек и ее центр;
гранецентрированный – атомы занимают вершины ячейки и центры всех шести граней
Рис. 1.2. Основные типы кристаллических решеток: а – объемно-центрированная кубическая; б– гранецентрированная кубическая; в – гексагональная плотноупакованная
Основными типами кристаллических решеток являются:
Объемно - центрированная кубическая (ОЦК) (см. рис.1.2а), атомы располагаются в вершинах куба и в его центре (V, W, Ti,
)Гранецентрированная кубическая (ГЦК) (см. рис. 1.2б), атомы рассполагаются в вершинах куба и по центру куждой из 6 граней (Ag, Au,
)Гексагональная, в основании которой лежит шестиугольник:
простая – атомы располагаются в вершинах ячейки и по центру 2 оснований (углерод в виде графита);
плотноупакованная (ГПУ) – имеется 3 дополнительных атома в средней плоскости (цинк).