6Кристалічна будова металів

Властивості металів визначаються певним типом кристалічної гратки. Переважна більшість металів має кубіВ кристалічній гратці об'ємноцентрований куб (ОЦК) вісім атомів розташовано на перетині ребер куба і один — на перетині його діагоналей. Таку будову (ОЦК) мають метали: калій, натрій, β-титан, β-цирконій, тантал, вольфрам, ванадій, α-залізо, хром та інші.Кристалічну решітку характеризується її лінійним розміром. Для кубічної комірки це довжина ребра куба а, яка вимірюється в нанометрах (нм). Один нанометр 1 нм = 10-9 м. Для металів з кубічною елементар­ною решіткою значення а перебуває в межах 0,2...0,6 нм.Елементарна кристалічна гратка гранецентрований куб (ГЦК) має вісім атомів на перетині ребер і шість атомів — на перетині діагоналей граней куба. Така будова влас­тива для свинцю, нікелю, срібла, золота, платини, γ-заліза та інших металів.У гексагональній щіпьноукладеній гратці (ГЩУ)атоми розташовані в кутах і в центрі основ шестигран­ної призми, а три атоми — між її основами, всього 17. Таку решітку ма­ють магній, α-титан, кадмій, реній, осмій, рутеній, цинк, бери­лій та інші метали.чну об'ємноцентровану, кубічну гранецентровану або гексагональну щільноукладену гратку.

7. Тве́рдість — властивість матеріалу опиратися проникненню до нього іншого, твердішого тіла.

твердість — здатність матеріалу чинити опір деформуванню та руйнуванню під дією місцевих контактних зусиль[1].

Метод Брінелля — твердість визначається за діаметром відбитка, який залишає металева кулька, що втискується у поверхню. Твердість обчислюється як відношення зусилля, прикладеного до кульки, до площі відбитка (причому площа відбитка береться як площа частини сфери, а не як площа кола); одиницею твердості служить кгс/мм². Твердість, визначена за цим методом, позначається HB, де H = B — найменування шкали.Метод Роквелла — твердість визначається за глибиною відбитка металевої кульки чи алмазного конуса у поверхні тестованого матеріалу. Твердість, визначена за цим методом, є безрозмірною і позначається HR, HRB, HRC і HRA; твердість обчислюється за такою формулою HR = 100 − kd, де d — глибина втиснення наконечника після зняття основного навантаження, а k — коефіцієнт. Отже, нескінченній твердості відповідає HR 100; м'які матеріали можуть мати негативні значення твердості.Метод Віккерса — твердість визначається за величиною відбитка, залишеного чотирикутною алмазною пірамідкою, яка втискується у поверхню. Твердість обчислюється як відношення зусилля, докладеного до пірамідки, до площі відбитка (причому площа відбитка береться як площа частини поверхні піраміди, а не як площа квадрата); одиницею твердості служить кгс/мм². Твердість, визначена за цим методом, позначається HV.

8. Міцність – це здатність матеріалу чи деталі опиратись дії зовнішніх зусиль. Часто під міцністю матеріалу розуміється його здатність опиратись розвитку пластичних деформацій під дією зовнішніх сил.

Грани́ця мі́цності (тимчасовий опір) — умовне механічне напруження, що відповідає найбільшому зусиллю, що досягається в процесі деформування зразка матеріалу, досягнутому до поділу зразка на частини, котре відповідає максимуму на діаграмі деформування і позначається . Його визначають за формулою:

До настання цього моменту подовження матеріалу розподіляється рівномірно по всій довжині зразка і площа поперечного перерізу зразка змінюється неістотно та рівномірно по всій довжині. Тому для обчислення  у розрахунковій формулі переважно використовується початкове значення площі .

9.

Діаграма стану залізовуглецевих сплавів

Компонентами залізовуглецевих сплавів є два хімічні еле­менти — залізо та вуглець.

Залізо — сріблясто-білий метал з температурою плавлення 1539 °С і густиною 7,87-103 кг/м3. Йому властива добра пластич­ність, невисока міцність і низька твердість.Вуглець може перебувати в сплавах у цементиті Fе3С, у твер­дих розчинах проникнення, а також у вигляді графіту.До фаз системи залізо-вуглець належать: рідкий розчин Р, ферит Ф, аустеніт А і цементит Ц.Рідкий розчин Р — однорідна рідина, що складається із заліза та вуглецю. Рідкий розчин існує як окрема фаза над лінією ліквідує, а між лініями ліквідус та солідус він перебуває у рівновазі з кристалічною фазою (феритом, аустенітом або це­ментитом).Ферит Ф — твердий розчин проникнення вуглецю в α-залі­зі. Максимальна розчинність вуглецю у фериті становить 0,02 %. Така незначна розчин­ність пояснюється малими розмірами порожнин в об'ємноцентрованому кубі заліза проти розмірів атома вуглецю.Аустеніт А — твердий розчин проникнення вуглецю в γ-залізі з максимальною розчинністю 2,14 % С. Атом вуглецю може перебувати в центрі ГЦК. Аустеніт не магнітний, досить пластичний і має твердість за Брінеллем в межах 170 ... 220.Цементит Ц — хімічна сполука заліза з вуглецем Fе3С,яка відповідає концентрації вуглецю 6,67 %. Твердість цементиту дуже висока (800 НВ), його температура плавлення становить 1260 °С.Перліт П – механічна суміш (евтектоїд) ферриту та цементиту, яка утворюється при евтектоїдному розпаді аустеніту (0,8% С).Ледебурит Л (4,3% С) – механічна суміш (евтектика) аустеніту або перліту та цементиту. Нижче 727 оС аустеніт перетворюється у перліт, при цьому утворюється суміш перліту та цементиту.