Контрол 2008, 2
За кристалната решетка на медта определете координационното число и изчислете коефициента на подреждане. Обяснете физическата природа на добрата пластичност на медта.
Медният атом има гранецентрирана кубична решетка, т.е. съдържа атом във всеки връх на единична клетка и в центъра на всяка от нейните страни (фиг. 1).
Координационното число е броят на най-близките атоми в редовно повтаряща се кристална структура (фиг. 1). За медния атом координационното число е К12.
Фиг.1 Кубична лицево-центрирана решетка
Силата на метала зависи от плътността на опаковката на неговата кристална решетка.
Коефициентът на компактност е съотношението на обема на атомите в единична клетка към целия й обем. Атомите се разглеждат като "твърди топки" с радиус r.
Така, в fcc, константата на решетката a е свързана с атомния радиус r чрез връзката:
Коефициентът на компактност се изчислява по формулата:
Установено е, че пластичната деформация в монокристалите възниква под действието на тангенциални напрежения, които предизвикват плъзгане на атомните равнини една спрямо друга - явлението срязване. Плочините на приплъзване се характеризират с най-плътно опаковане на атоми в посоките, по които междуатомните разстояния са минимални. Следователно изместването на атомите в тези равнини води до минимални нарушения на правилността на тяхното разположение и следователно изместването може да се извърши при най-ниските напрежения. Колкото повече такива равнини в кристалитите, толкова по-пластичен е металът.
Металите с кубична кристална решетка (BCC) имат висока пластичност, тъй като плъзгането в тях се извършва в много посоки.
Броят на системите за приплъзване не е еднакъв в металите с различни видове решетки. В мед с FCC решетка - плъзгането продължаваравнини на октаедъра (111) и по посока на диагонала на лицето на куба [110]. Четири равнини на хлъзгане и три посоки на хлъзгане във всяка от тях образуват 12 еквивалентни системи.
Друг механизъм на пластична деформация е двойниченето или двойното срязване, най-често в метали и сплави, които имат fcc или bcc решетка. За разлика от обикновеното срязване, двойното срязване се случва само веднъж и не води до значителни пластични деформации. Но заедно с него се появяват допълнителни центрове на срязваща деформация по механизма на обикновеното приплъзване.
Това е възможността за комбиниране на побратимяване и срязване, което обяснява високата пластичност на медта.
Обяснете механизма на процесите, водещи до увеличаване на плътността на дислокациите по време на пластична деформация на металите.
Пластичната деформация в реалните кристали се извършва чрез последователно изместване на дислокации.
Една от основните причини, които определят равнините на приплъзване, е наличието на дислокации в тях. Движейки се под действието на сили по протежение на равнината на приплъзване на напрежението на срязване, излишната полуравнина в горната част на кристала се слива в една атомна равнина с частта от атомната равнина, разположена отдолу. Останалата му част се превръща в нова полуравнина, която завършва с ръбова дислокация. Леко изместване на малка група атоми е достатъчно, за да премести дислокация с едно междуатомно разстояние. В равнината на приплъзване обикновено са разположени десетки дислокации. Последователното им движение по равнината на плъзгане развива процеса на пластично течение.
Последователно, поради единични измествания на атоми, дислокациите допринасят за намаляване на напреженията, при които започва процесът на пластична деформация и в допълнение значителноувеличаване на пластичността на метала.
Втвърдяването на метала по време на деформация се основава предимно на увеличаване на плътността на дислокациите.
Движението на дислокациите се възпрепятства от различни препятствия - граници на зърната, междуфазни повърхности, дислокации, пресичащи равнината на плъзгане. Дислокациите преминават през някои препятствия, но при по-високи напрежения. Такива препятствия са например дислокациите, пресичащи равнината на плъзгане. Границите на зърната са непреодолими препятствия, пред тях се натрупват дислокации. Всеки клъстер от дислокации създава поле на напрежение, което отблъсква приближаващата дислокация. Колкото повече дислокации има в клъстера, толкова по-силно е отблъскването и толкова по-трудно е за метала да се деформира. Когато плътността на дислокациите в клъстера достигне определена стойност, на това място се инициира пукнатина.
Начертайте диаграма на състоянието на желязо-железен карбид, посочете структурните компоненти във всички области на диаграмата, опишете процесите на кристализация и трансформации в твърдо състояние, за сплав, съдържаща 3,6% С, напишете фазови реакции за тези процеси, като посочите съставите на реагиращите фази и температурните интервали на трансформациите, начертайте диаграма на кривата на охлаждане на дадена сплав и обосновете нейната форма, като използвате фазовото правило.
Каква е структурата на тази сплав при стайна температура и какво е името на тази сплав?
Използваме фазовото правило, за да установим връзката между броя на степените на свобода, броя на компонентите и броя на фазите, това правило се изразява с уравнението:
C \u003d k + 1 - f, с P \u003d const, където
C е броят на степените на свобода (броят на степените на свобода (вариация) на системата се разбира като броят на външните и вътрешните фактори (температура, налягане и концентрация), които могат да се променят без промяна на брояфази в системата)
k е броят на компонентите (компонентите са веществата, които образуват системата)
f е броят на фазите (фазата е хомогенна част от системата, отделена от други части на системата (фази) чрез интерфейс, при преминаване през който химичният състав или структурата на веществото се променя рязко)
Фазово правило за секция t 0 -t 1:
Две степени на свобода означават, че температурата и химичният състав на фазата могат да се променят независимо в еднофазната област. Промяната на температурата в този интервал не води до промяна в химичния състав на течния разтвор. Следователно кристализацията не протича, сплавта постепенно се охлажда. Следователно на кривите на охлаждане еднофазното равновесие съответства на наклонена права линия, характеризираща равномерно охлаждане.
Фазово правило за секция t 1 -t 2:
Има две фази в равновесие. Това означава, че в областта на двуфазно равновесие само един параметър може да се променя независимо: или температурата на сплавта, или химическият състав на фазите, т.е. всяка дадена температура съответства на определен химичен състав на фазите.
По този начин, в двуфазни области, с промяна на температурата, химичният състав на течната фаза се променя поради процеса на кристализация. Което е придружено от отделяне на топлина, така че скоростта на охлаждане на сплавта се забавя, на кривата на охлаждане се появява инфлексия и изпъкнал участък на кривата на охлаждане съответства на двуфазно равновесие.
Втвърдяването на сплавта завършва напълно по линията EC (солидус линия HIEC, точка t 2 ). На тази линия настъпва кристализация на последните части от течната фаза, обогатена с въглерод до 4,3%. Окончателното втвърдяване на течността настъпва при 1130°С; в същото време от него изпадат кристали от аустенит, съдържащи 2% С (точка Е) и цементитс 6,67% С (точка F). Кристалите аустенит и цементит, които се утаяват от течността, образуват евтектична смес, наречена ледебурит. Така под линията EC втвърдената сплав се състои от аустенит, вторичен цементит и ледебурит, само три фази, и следователно броят на степените на свобода е C=2+1-3=0. Това означава, че нито химичният състав на фазите, нито температурата на сплавта могат да се променят; кристализацията протича при постоянна температура. Трифазното равновесие съответства на хоризонтален участък от кривата на охлаждане. Освен това тази сплав се охлажда, промяната на температурата до точката t 3 не предизвиква промяна в химичния състав. Следователно кристализацията не протича, сплавта постепенно се охлажда. Следователно на кривите на охлаждане еднофазното равновесие съответства на наклонена права линия, характеризираща равномерно охлаждане.
В точка t 3 на линията PSK аустенитните зърна се трансформират в перлит, а сплавта придобива крайната структура на перлит, вторичен цементит и ледебурит, също три фази, степени на свобода С=2+1-3=0. Това означава, че кристализацията протича при постоянна температура. На кривата на охлаждане тази температура съответства на хоризонтален участък. По-нататъшното охлаждане на сплавта не е придружено от промени в химичния състав и при стайна температура сплавта има същата структура.
1/Temp/msohtml1/01/clip_image009.gif" /> 1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif" /> 1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.gif" /> 1/Temp/msohtml1/01/clip_image015.gif" /> 1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif" /> 1/Temp/msohtml1/01/clip_image 01 7.gif" /> 1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.gif" /> 1/Temp/msohtml1/01/clip_image019.gif" /> 1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.gif" /> контрол , 2. материалознание, 6.технически дисциплини, компания за информационни услуги, http://www.info-student.ru">