Зависимость параметров кристаллизации от степени переохлаждения.Кр.Таммана.

При переходе М из одного агрегатного состояния в др меняется уровень свободной энергии Þ в природе все самопроизвольно протекающие процессы происходят потому что новое состояние в новых условиях явл энергетически более устойчивым, т.е. обл меньшим уровнем энергии. Энергетическое состояние хар-ет свободная энергия: F=U-TS. При ­ t° F " системы ¯. Есть t°, при кот тв и Ж состояния нах-ся в равновесии. Это происходит при температуре T_S, кот наз-ся равновесной температурой. Т_КР<T_S Þ чтобы пошла К жидкую фазу надо охладить ниже равновесной температуры. T_S–Т_КР=DТ – степень переохлаждения. T_S const, а Т_КР и DТ меняются. Движущая сила К – стремление ¯ Спросить!!!

56.Фазы в системе Fe-C. Сплавы Fе с С – важнейшие металлические сплавы соврем техники. Сюда относятся стали и чугуны. Fe, как и " др вещ-во, никогда не бывает абсолютно чистым Þ выделяют техническoe Fe и сплавы Fe. Технич Fe содержит 99,8…99,9% Fe и до 0,1…0,2% примесей. t°_ПЛ (Fe) такой чистоты=1539°С. Прочность технического Fe невысока при высокой пластичности. В тв состоянии Fe может $ в 2 модификациях в зависимости от t°: до 910° и >1392°: ОЦК a-Fe; 910°-1392°: ГЦК g-Fe. Кривая охлаждения фиксирует 2 полиморфных и 1 магнитное превращение. Стр 196 рис 6.2!!! При магнитном превращении температурная остановка при 768°С связана не с перестройкой крист решётки и перекристаллизацией, а с внутриатомными изменениями внешних и внутренних электронных оболочек, кот и приводят к изменению магнитных св-в. С Î VI группе ПСХЭ. С встречается в природе в виде двух основных модификаций: алмаза и графита. С имеет гексагональную слоистую крист решётку. С – мягкий материал и обладает низкой прочностью. Прочность С с ­ t° аномально ­. При 2500°С С прочнее всех тугоплавких М. С образует с Fe твёрдые р-ры внедрения. Растворимость С в Feз зависит от его крсталличекой формы. Диаметр поры крист решётки ОЦК <<, чем диаметр поры решётки ГЦК Þ a-Fe способно растворять С в очень малом количестве, а растворимость С в g-Fe существенно больше. Влияние малого размера октаэдрической поры в решётке ОЦК на низкую растворимость С усугубляется ещё тем, сама октаэдрическая пора несимметрична: она вытянута по одной оси вследствие воздействия на неё близлежащих атомов, в том числе и в центре куба. В системе Fe-С возможно присутствие следующих фаз: жидкой фазы, твёрдых растворов на базе a-Fe (феррита (Ф)) и на базе g-Fe (аустенита (А)), химич соединения Fe₃С (цементита (Ц)) и графита. Ф – тв р-р внедрения С в a-Fe. При 727°С наблюдается max растворимость С в Ф. Св-ва Ф близки к свойствам чистого Fe. А – тв р-р внедрения С в g-Fe. При 1147°С А может содержать до 2,14% С; при 727°С – 0,8% С. И в Ф, и в А могут растворяться многие легирующие элементы, образуя твёрдые р-ры замещения и резко изменяя их св-ва. Легирование может значительно изменять t° границ существования этих фаз. Ц – карбид Fe Fe₃C, в кот содержится 6,67% С. t°ПЛ Ц = 1252°С. Обладает высокой твёрдостью, легко царапает стекло. Ц оч хрупок, имеет почти нулевую пластичность, сложную ромбическую решётку с плотной упаковкой атомов. При нагреве Ц распадается.

57. Влияние холодной пластической деформации на структуру и свойства М и сплавов. Наклеп. Наклёп упрочнение М под действием пластической деформации. После снятии нагрузки, превышающей предел текучести, в образце останется остаточная деформация. При повторном нагружении ­ предел текучести М и ¯ его способность к пластической деформации, т.е. происходит упрочнение М. При деформации зёрна меняют свою форму и ориентировку, образуя волокнистую структуру с преимущественной ориентировкой кристаллов. Происходит разворот беспорядочно ориентированных зёрен осями наибольшей прочности вдоль направления деформации. Зёрна деформируются и сплющиваются, вытягиваясь в направлении действующих сил F, образуя волокнистую или слоистую структуру. Преимущественная кристаллографическая ориентировка зёрен вдоль направления деформации наз-ся текстурой М. Чем ­ степень деформации, тем ­ зёрен получает преимущественную ориентировку. Образование текстуры способствует появлению анизотропии свойств вдоль и поперёк направления волокон. С ­ степени деформации механические св-ва, характеризующие сопротивление деформации, ­, происходит деформационное упрочнение, а способность к пластической деформации ¯. Предел текучести растёт интенсивнее, чем временное сопротивление, и по мере ­степени пластической деформации значения обеих характеристик сближаются. В рез-те наклёпа механич св-ва меняются существенно. Упрочнение при наклёпе объясняется существенным ­ плотности дислокаций, характерным для процесса пластической деформации. Плотность дислокаций после холодной деформации ­ на несколько порядков по сравнению с плотностью дислокаций отожжённого М. Одновременно в процессе пластической деформации ­ кол-во точечных несовершенств – вакансий и дислоцированных атомов. С ­ плотности дислокаций и несовершенств кристаллического строения затрудняется свободное перемещение дислокаций. Все эти факторы способствуют упрочнению М при наклёпе. Одновременно в рез-те пластической деформации изменяются физико-механич св-ва М. Наклёпанный М имеет меньшую плотность, более высокое электросопротивление, меньшую теплопроводность, у него падает устойчивость против коррозии. М с ГЦК решёткой при наклёпе упрочняются более сильно, чем М с ОЦК решёткой.

58. Деформация. Упругая и пластическая деформация Деформация (Д) – изменение формы и размеров тела под действием напряжений. Упругая Д (УД) – Д, возникающая при сравнительно небольших напряжениях и исчезающая после снятия нагрузки. Остаточная или пластическая Д (ПД) – Д, кот сохраняется после снятия нагрузки. При ­ напряжения Д может заканчиваться разрушением. На диаграмме растяжения (стр 48 рис 2.1) УД характеризуется линией ОА. Выше А нарушается пропорциональность м/ напряжением и Д. Рост напряжения приводит не тлк к УД, но и к остаточной ПД. УД и ПД в своей физической основе отличаются. Механизм УД. При УД происходит обратимое смещение атомов из положений равновесия в крист решётке. УД не вызывает заметных остаточных изменений в структуре и свойствах м. После снятия нагрузки сместившиеся атомы под действием F притяжения (при растяжении) или отталкивания (при сжатии) возвращаются в исх равновесное положение, и кристаллы приобретают первоначальную форму и размеры. Упругие св-ва материалов определяются силами межатомного взаимодействия. Механизм ПД. В основе ПД Î необратимое перемещение одних частей кристалла относит др. После снятия нагрузки исчезает тлк упругая составляющая Д. Пластичность (способность М перед разрушением претерпевать значительную ПД) явл одним из важнейших св-в М. Благодаря пластичности о$ обработка М давлением. Пластичность позволяет перераспределять локальные напряжения равномерно по всему V М, что ¯ опасность разрушения. Для М хар-но большее сопротивление растяжению или сжатию, чем сдвигу Þ процесс ПД представляет собой процесс скольжения одной части кристалла относит др по кристаллографической плоскости или плоскостям скольжения с более плотной упаковкой атомов, где наименьшее сопротивление сдвигу. Скольжение о$ в рез-те перемещения в кристалле дислокаций. В рез-те скольжения кристаллическое строение перемещающихся частей не меняется. (рис 2.2) Др механизмом ПД явл двойникование, кот о$ за счёт сдвига; происходит сдвиг части кристалла в положение, соответствующее зеркальному отображению несдвинутой части. (Рис 2.3) Двойникование сопровождается прохождением дислокаций сквозь кристалл. При Д двойникованием напряжение сдвига выше, чем при скольжении. Двойники возникают тогда, когда скольжение затруднено. Д двойникованием обычно набл при низких t° и высоких n приложения нагрузки, т.к. в этих случаях для скольжения необходимо высокое напряжение сдвига. Двойники более характерны для М с ГП решёткой (Ti, Mn, Zn). Величина напряжения, необходимого для о$ ПД, зависит от n деформирования и t°. С ­ n деформирования достижение заданной Д требует больших напряжений, а при ­ t° значение необходимых напряжений ¯. Т.о, ПД явл термически активируемым процессом. При ¯ t° предел текучести большинства М ­. М с ГЦК решёткой имеют значительно меньшую зависимость предела текучести от t°, чем М с др типами решёток.