5 Билет

1-й вопрос. Диффузия в металлах и сплавах

Диффузия — это перенос вещества, обусловленный беспорядочным тепловым движением диффундирующих частиц. При диффузии газа его молекулы меняют направление движения при столкновении с другими мо­лекулами. Основными типами движения при диффузии в твердых телах являются случайные периодические скачки атомов из узла кристалличе­ской решетки в соседний узел или вакансию.

Диффузионное движение любого атома — это случайное блуждание из-за большой амплитуды колебаний, которое не зависит ни от движения других атомов, ни от предыдущего движения данного атома. Не зави­сящие от температуры колебания атомов вокруг положения равновесия обычно происходят с частотой ~ 10¹³ с^-1.

Самодиффузия - процесс в чистом металле, в котором идут направленные диффузионные потоки по выравниваю изотопного состава.

Превращение аустенита в мартенсит. Процесс бездиффузионный. Превращение происходит при М_Н<t<М_К. Каждому значению температуры соответствует строго определенное отношение А и М. С понижением температуры количество аустенита уменьшается, увеличивается количество мартенсита. Скорость образования мартенсита в несколько раз превышает скорость звука, этот процесс происходит практически мгновенно. Мартенсит не существует в виде отдельных кристаллов, а образуется в виде большого объема металла. Условно размер кристаллов мал. Говорят о сплошных бесструктурных М. Из-за сильного искажения кристаллической решетки М, образующаяся структура является практически сплошным объемом, из которого невозможно выделить отдельные кристаллы. Сильное искажение решетки приводит к значительному увеличению твердости и прочности. Причина – напряжение межатомных связей. Образование Мартенсита – смысл закалки

Свойства мартенсита зависят от содержания углерода в стали, чем больше углерода, тем выше твердость и прочность, но ниже пластичность и ударная вязкость. Это связано с повышенной плотностью дефектов крист. строения при образовании М и с атомами углерода, внедренными в решетку. Природа высокой твердости заключается в твердорастворном механизме упрочнения. Атомы углерода скапливаются около дислокаций и с этим связано повышение прочности и твердости и уменьшение пластичности и высокая хрупкость. М по морфологии может быть 2 типов: 1)пластинчатый (двойникованный). Образуется в высокоуглеродистой стали (>0.8%). Кристаллы имеют линзовидную форму.

2)реечный (пакетный). С<0.5%. Имеют форму тонких пластин. На точки Мн и Мк влияют растворенный в А легирующие элементы и в большинстве они понижают т. Мн и Мк. Поэтому в закал. Легирующих сталях при охлаждении до комнатной температуры сохраняется большое кол-во Аост.

Закалка – вид термической обработки, заключающийся в нагреве стали выше критической температуры (структура аустенит), выдержки при этой температуре и охлаждении со скоростью выше критической (структура мартенсит). Цель: повышение твердости и прочности стали.

Критическая скорость охлаждения – минимальная скорость охлаждения стали, при которой не происходит распада аустенита с образованием перлита (t = 727° C).

При охлаждении со скоростью v_кр кривая охлаждения касательна к линии начала распада А. При скорости v₁<v_кр – низкая скорость охлаждения – идет процесс распада А, закалки не происходит. При v₂>v_кр – происходит закалка с образованием мартенсита. При v₃<v_кр происходит неполная закалка, часть кристаллов А распадается, часть – превращается в мартенсит.

2 вопрос

Превращение аустенита в мартенсит. Процесс бездиффузионный. Превращение происходит при М_Н<t<М_К. Каждому значению температуры соответствует строго определенное отношение А и М. С понижением температуры количество аустенита уменьшается, увеличивается количество мартенсита. Скорость образования мартенсита в несколько раз превышает скорость звука, этот процесс происходит практически мгновенно. Мартенсит не существует в виде отдельных кристаллов, а образуется в виде большого объема металла. Условно размер кристаллов мал. Говорят о сплошных бесструктурных М. Из-за сильного искажения кристаллической решетки М, образующаяся структура является практически сплошным объемом, из которого невозможно выделить отдельные кристаллы. Сильное искажение решетки приводит к значительному увеличению твердости и прочности. Причина – напряжение межатомных связей. Образование Мартенсита – смысл закалки

Свойства мартенсита зависят от содержания углерода в стали, чем больше углерода, тем выше твердость и прочность, но ниже пластичность и ударная вязкость. Это связано с повышенной плотностью дефектов крист. строения при образовании М и с атомами углерода, внедренными в решетку. Природа высокой твердости заключается в твердорастворном механизме упрочнения. Атомы углерода скапливаются около дислокаций и с этим связано повышение прочности и твердости и уменьшение пластичности и высокая хрупкость. М по морфологии может быть 2 типов: 1)пластинчатый (двойникованный). Образуется в высокоуглеродистой стали (>0.8%). Кристаллы имеют линзовидную форму.

2)реечный (пакетный). С<0.5%. Имеют форму тонких пластин. На точки Мн и Мк влияют растворенный в А легирующие элементы и в большинстве они понижают т. Мн и Мк. Поэтому в закал. Легирующих сталях при охлаждении до комнатной температуры сохраняется большое кол-во Аост.

Закалка – вид термической обработки, заключающийся в нагреве стали выше критической температуры (структура аустенит), выдержки при этой температуре и охлаждении со скоростью выше критической (структура мартенсит). Цель: повышение твердости и прочности стали.

Критическая скорость охлаждения – минимальная скорость охлаждения стали, при которой не происходит распада аустенита с образованием перлита (t = 727° C).

При охлаждении со скоростью v_кр кривая охлаждения касательна к линии начала распада А. При скорости v₁<v_кр – низкая скорость охлаждения – идет процесс распада А, закалки не происходит. При v₂>v_кр – происходит закалка с образованием мартенсита. При v₃<v_кр происходит неполная закалка, часть кристаллов А распадается, часть – превращается в мартенсит.