3. Теоретична та реальна міцність металів.

Технічну міцність характеризують такі властивості, як границі міцності (σв), текучості (σ0,2) та ін..

Теоретична міцність – це опір деформації і руйнуванню матеріалу згідно теоретичним розрахункам з урахуванням сил міжатомної взаємодії при умові, що міжатомні зв’язки руйнуються одночасно між усіма сусідніми атомами, які розташовані в двох площинах атомів, що зміщуються одна відносно іншої, під дією зсувних напруг.

Орієнтовно теоретичну міцність метала можна визначити за формулою:

τтеор = G / (2·π), (4.13)

де G – модуль зсуву.

Теоретична міцність, згідно підрахункам за формулою , на два-три порядка більше технічної, що пов’язано з існуванням у реальному металі дефектів кристалічної будови, особливо, дислокацій.

Графік залежності міцності металу (σв) від густини дислокацій (ρ): 1 – теоретична міцність; 2 – міцність «вусів»; 3 – міцність незміцнених (відпалюваних) металів; 4 – міцність металів і сплавів, що зміцнені легуванням, наклепом, термічною або термомеханічною обробробками

4. Описати можливосты керування процесом кристалызації(модифікування першого та другога рода)

Процес кристалізації складається з двох елементарних процесів: зародження центрів кристалізації (утворення зародків ) і росту кристалів.Для забезпечення текучості і відсутності злежування кристалічних речовин необхідно отримати кристали однакового розміру, що і являється завданням керування. Розмір кристалів залежить від умов при яких проводиться процес, а також від властивостей розчину, що поступає на кристалізацію.

Однак при деякому перевищенні розміру зародку більше деякого , який називають критичним, вільна енергія системи почне зменшуватися. Мінімальний розмір здатного до росту зародка називається критичним – r к , а такий зародок -стійким.

Кожній температурі кристалізації відповідає визначений розмір критичного зародка і чим більше ступінь переохолодження, тим менше r к , тобто тим більша кількість центрів кристалізації утвориться в одиницю часу тим більш дрібнозерниста виходить структура металу.

Модифікування-використання спеціально вводяться в рідкий метал домішок для отримання дрібного зерна за описаним вище механізмом. Ці домішки, практично не змінюючи хімічного складу сплаву, викликають при кристалізації подрібнення зерна і в підсумку поліпшення механічних властивостей.

Виділяючись у вигляді найдрібніших частинок, ці сполуки служать зародками утворюються при затвердінні кристалів (модифікатори 1 роду). В якості модифікаторів при модифікуванні алюмінієвих сплавів застосовують Ті, V, Zr; стали- AL, V, Ti. Іноді використовують розчинні в рідкому металі модифікатори (модифікатори 2 роду), вибірково адсорбуються на кристалічному зародку, які знижують межфазовие поверхневий натяг і ускладнюють зростання кристалітів.Для алюмінієвих сплавів в якості модифікаторів 2 роки використовують Li, Na, K, для стали-рідкоземельні елементи (РЗМ)/

5. Охарактеризувати процеси, що відбуваються при пластичній деформації металів та сплавів (наклеп) їх вплив на властивості вказаних матеріалів.

Цей механізм має більш складний характер, ніж механізм пружної деформації. У процесі пластичної деформації одна частина кристала переміщується по відношенню до іншої. При цьому пластична деформація супроводжується подрібленням блоків всередині зерен. І при значному ступені деформації спостерігається зміна форми зерен і їх розташування у просторі, причому у зернах можуть виникати пустоти (пори) – метод «двійникування». Тобто одна частина кристала симетрично розтягується по відношення до іншої. При цьому утворюються симетричні площини, розташовані під різними кутами. Якби відбувалося зміщення всіх частин кристала, необхідно було б прикладати більші зусилля, ніж спостерігається насправді. Тобто механізм полягає у рухові дислокацій. Процес ковзання відбувається по площинам, а саме там, де наявна більша щільність пакування. У процесі пластичної деформації змінюється структура металу; відбувається зміна форми зерен кристала, вони витягуються і виявляють анізотропічні властивості. Крім структури змінюються фізичні, механічні і корозійні властивості. У процесі деформації виникають нові дефекти кристалічної структури і виникають нові дислокації. Чим більша кількість дислокацій, тим метал пластичніший. Чим менша міцність, тим більша пластичність. Така залежність міцності і пластичності від кількості дислокацій пояснюється тим, що за великої кількості дислокацій вони заважають руху один одного. Саме тому збільшується міцність і зменшується пластичність. Визначена кількість дислокацій призводить до зменшення або збільшення пластичності.

ОА – область пружної деформації;

АВ – область пластичної деформації;

т. В – максимальне значення, яке вказує на зародження тріщини;

> т. В – область руйнування.

Пластична деформація вносить істотних змін у будова металу.Кристаллическая структура пластично деформованого металу характеризується як спотворенням кристалічною грати, а й певною орієнтуванням зерен - текстурою.