24.Микроскопический анализ металлов и сплавов

Микроскопический анализ металлов заключается в исследовании их структуры с помощью оптического микроскопа (использующего обычное белое или ультрафиолетовое излучение) и электронного микроскопа.

При использовании оптического микроскопа структуру металла можно изучать при общем увеличении от нескольких десятков до 2 000–3 000 раз. Микроанализ позволяет характеризовать размеры и расположение различных фаз, присутствующих в сплавах, если размеры частиц этих фаз не менее 0,2 мкм. Многие фазы в металлических сплавах имеют размеры 10–4–10–2 см и поэтому могут быть различимы в микроскопе.

При микроанализе однофазных сплавов (обычно твердых растворов) и чистых металлов можно определять величину зерен и отметить существование дендритного строения.

В многофазных сплавах с помощью микроанализа можно определить не только количество, форму и размеры включений отдельных фаз, но и их взаимное распределение.

Разные фазы могут образовывать устойчивые формы взаимного распределения, характерные не для одного какого-либо сплава, а для целых групп сплавов, имеющих общие типы превращений, описываемых диаграммой состояния (например, эвтектические и эвтектоидные превращения).

25.Диаграмма состояние системы железо-углерод

26.Структура стали

Сталь, как и большинство металлов, затвердевающих в более или менее нормальных условиях, имеет кристаллическую структуру. Это означает, что составляющие каждый отдельный кристалл атомы расположены в определенной периодической последовательности друг относительно друга, образуя симметричную пространственную решетку. В идеальном случае кристаллическую решетку можно уподобить монолиту из хорошо подогнанных друг к другу блоков — элементарных ячеек, в местах соединения вершин которых (узлах решетки) расположены атомы. Любое отклонение от идеальности — небольшое смещение атома из узла решетки, отсутствие его в узле или даже внешняя поверхность, ограничивающая реальный кристалл, представляет собой дефект кристаллической решетки.

Структура стали зависит от температуры. Чистое железо имеет температуру плавления +1535 °С. По мере увеличения количества углерода температура плавления уменьшается. Сталь с содержанием углерода 0,2% начинает застывать при температуре примерно 1520 °С. Сначала идет процесс образования кристаллов чистого железа — феррита, затем в кристаллы попадают атомы углерода и при температуре 1490° вся сталь переходит в твердый раствор углерода в железе, называемым аустенитом, в котором этот углерод располагается в центре атомной кубической решетки железа.

27.Структура чугуна

Сплавы железа с углеродом, содержащие углерода более 2,14 % (до 6,67 %), заканчивающие кристаллизацию образованием эвтектики (ледебурита), называют чугунами.

Наличие легкоплавкого ледебурита в структуре чугунов повышает их литейные свойства.

Чугуны, кристаллизующиеся в соответствии с диаграммой состояния железо – цементит, отличаются высокой хрупкостью. Цвет их излома – серебристо-белый. Такие чугуны называются белыми чугунами.

По количеству углерода и по структуре белые чугуны подразделяются на:

• доэвтектические (2,14% < C < 4,3%), структура перлит + ледебурит + цементит вторичный (П + Л + ЦII) (рисунок 3, позиция а);

• эвтектические (С = 4,3%), структура ледебурит (Л) (рисунок 3, позиция б);

• заэвтектические (4,3% < C < 6,67%), структура ледебурит + цементит первичный (Л + ЦI) (рисунок 3, позиция в).

В структуре доэвтектических белых чугунов присутствует цементит вторичный, который образуется в результате изменения состава аустенита при охлаждении (по линии ES). В структуре цементит вторичный сливается с цементитом, входящим в состав ледебурита

28.Термическое обработка металлов и сплавов(смотреть в 7)

29.Химико Термическое обработка металлов и сплавов

Химико-термическая обработка

металлов, совокупность технологических процессов, приводящих к изменению химического состава,структуры и свойств поверхности металла без изменения состава, структуры и свойств его сердцевидных зон.Осуществляется с помощью диффузионного насыщения поверхности различными элементами приповышенных температурах. Выбор элемента (или комплекса элементов) определяется требуемымисвойствами поверхности детали. Насыщение производят углеродом (Цементация), азотом (Азотирование),азотом и углеродом (Нитроцементация, Цианирование), металлами (см. Диффузионная металлизация),бором (Борирование), кремнием (Силицирование) и т.д.(подробно в 8)

В зависимости от физико-химического состояния среды, содержащей диффундирующий элемент,различают Х.-т. о. из газовой, жидкой, твёрдой или паровой фазы (чаще применяются первые 2 метода). Х.-т.о. проводится в газовых, вакуумных или в ванных печах. Х.-т. о. подвергаются изделия из стали, чугуна,чистых металлов, сплавов на основе никеля, молибдена, вольфрама, кобальта, ниобия, меди, алюминия идр.