4.6. Контрольные вопросы

4.6.1.Что характеризует твердость металлов?

4.6.2. Какие методы измерения твёрдости получили наибольшее распространение?

4.6.3. Какой из методов требует наименьших затрат времени?

4.6.4. В чем заключается особенность возникающей при измерении твердости методом вдавливания пластической деформации?

4.6.5. Каковы схемы измерения твердости по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу?

4.6.6. Какова размерность единиц измерения твердости НВ, HRC, HV?

4.6.7. Каковы сферы применения методов Бринелля, Роквелла, Виккерса?

4.6.8. Какой из методов измерения твердости - по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу - предпочтителен для измерения твердости тонких деталей?

4.6.9. В чем отличие измерения твердости по Виккерсу от измерения микротвердости?

4.6.10. Как готовится образец для измерения твердости?

4.7. Критерии оценки работы обучающихся

Определяются в соответствии с рейтинговой системой оценки знаний студентов, в зависимости от направления подготовки.

4.8. Список литературы

4.8.1. Бондаренко Г.Г. Материаловедение: учеб/ Г.Г. Бондаренко, Т.А. Кабанова, В.В. Рыбалко; под ред. Г.Г. Бондаренко. – М.: Высш. шк.,2007. – 360с.: ил.

4.8.2. Лахтин Ю.М., Материаловедение Текст: учебник для вузов / Ю.М.Лахтин, В.П.Леонтьева,- 4-е изд., перераб – М.: Альянс, 2009.-527с.

4.8.3. Ржевская С.В. Материаловедение: Учеб. для вузов.–3-е изд., перераб. и доп.– М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2005.- 456с.

Лабораторная (практическая работа) № 5

Анализ диаграммы железо – цементит

5.1. Цель работы:

5.1.1. Изучить линии, точки, области и фазы диаграммы железо-цементит.

5.1.2. Научиться по диа­грамме состояния устанавливать, какие процессы происходят в сплавах при их охлаждении или нагревании с различным содержанием углерода, какие при этом образуются фазы и структурные составляющие.

5.1.3. Научиться анализировать процессы фазовых превращений в зависимости от изменения температуры сплава.

5.1.4. Научиться определять состав фаз, т.е. процентное содержание количество углерода в фазах и количественное соотношение.

5.2. Основные теоретические сведения

Металлический сплав получают сплавлением двух или более элементов. В технике широко применяют сплавы железа с углеродом, кремнием, марганцем, хромом, никелем и другими веществами.

Элементы - металлы и неметаллы, образующие сплав, называются компонентами.

Свойства сплава зависят от многих факторов, но прежде всего они определяются составом фаз и их количественным соотношением.

Фаза - это однородная по химическому составу, строению, свойствам часть сплава, отделенная от других частей (фаз) поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав или структура изменяется скачком.

Сплавы могут составлять следующие элементы структуры: механические смеси, твердые растворы и химические соединения.

Твердые растворы образуются в результате проникновения в кристаллическую решетку одного компонента атомов другого компонента. Твердые растворы бывают двух типов: твердые растворы замещения и твердые растворы внедрения.

При образовании химических соединений компоненты вступают в химическое взаимодействие. К химическим соединениям относят карбиды, оксиды, сульфиды и др.

Механические смеси представляют собой смесь двух фаз, когда отсутствует взаимодействие между компонентами, нет взаимного растворения, компоненты не вступают в химические реакции и их кристаллические решетки различны.

Процесс кристаллизации сплавов и связанные с ним закономерности строения сплавов изучают по диаграммам состояния. Диаграммы состояния - это графические изображения, показывающие в условиях равновесия фазовый состав и структуру сплавов в зависимости от температуры и химической концентрации компонентов.

Под равновесным состоянием сплава понимают такое состояние, при котором все фазовые превращения в сплаве происходят полностью в соответствии с диаграммой состояния. Такое состояние наступает при медленном охлаждении сплава. По диаграммам состояния можно определить число фаз в сплавах, относительное количество каждой фазы, ее состав и природу: компоненты, твердый раствор, химическое соединение, определить температуры плавления, затвердевания и аллотропических превращений в сплавах.

Диаграммы состояния строят на основании результатов термического анализа, при котором для сплавов различного состава вычерчивают кривые охлаждения в координатах температура – время. На кривых охлаждения каждого сплава фиксируют температуры фазовых превращений (критические точки). Затем критические точки различных сплавов переносят на диаграмму состояния, которую строят в координатах температура – концентрация. Точки, соответствующие температурам начала и конца кристаллизации, температурам фазовых превращений, соединяют плавными кривыми.