Понятие о гетерогенной структуре, твердом растворе и химическом соединении. Виды твердых растворов.
Понятие о гетерогенной структуре, твердом растворе и химическом соединении. Виды твердых растворов. - раздел Образование, Понятие о металлах. Природа металлической связи. Основные свойства металлов. Роль русских ученых в развитии науки о металлах Система Может Быть Гомогенной И Состоять Лишь Из Одной Фазы, Или Гете...
Система может быть гомогенной и состоять лишь из одной фазы, или гетерогенной, если состоит их 2 или нескольких фаз. Система может быть 1, 2-х и многокомпонентной (сталь = железо, углерод). Компоненты могут входить во все или в отдельные фазы и могут перераспределяться из одной фазы в другую при определенных условиях. Если это положение действительно для всех компонентов и в отношении всех фаз, то система равновесна. Некоторые металлы могут неограниченно распространяться друг в друге в жидком состоянии. При образовании сплавов из компонентов, растворенных друг в друге в жидком состоянии возможны следующие случаи:
1) при сплавлении компонентов с большим различием в атомных радиусах и значительном различии электрохимических свойств, их взаимодействие, растворенность очень мала. В твердом состоянии компоненты из жидкого раствора растворяются с образованием собственных кристаллов. В этом случае сплав представляет собой гетерогенную смесь крист. различного сорта. Абсолютное отсутствие взаимной растворимости в реальных металлах не существует.
2) компоненты сплава в твердом состоянии в любой пропорции ( или не в любой) растворяются друг в друге, тогда образуется гомогенный сплав, содержащий лишь один сорт кристаллов, называемых кристаллами твердого раствора.
3) Компоненты при определенном соотношении образуют соединения, кристаллическая решетка которых отличается от крист. решетки исходных компонентов. Эти соединения химического типа называют интерметаллическими соединениями или промежуточными фазами.
Твердые растворы – твердые однородные кристаллические фазы переменного состава, состоящие из двух или более числа компонентов, сохраняющих однородность при изменении соотношения между этими компонентами. В этих фазах атомы различных компонентов образуют общие кристаллические решетки, свойственную растворителю. Между химическими элементами могут образовываться твердые растворы 2-х типов: замещения и внедрения.
Тв. растворы замещения образуются в том случае, когда в кристаллической решетке одного компонента атомы замещаются на атомы другого компонента.
Твердые растворы замещения подразделяют на растворы неорганической и органической растворимости.
1) Основной металл, атомы в котором замещаются, называется растворителем.
2) Растворенный компонент.
Для того, чтобы получить твердый раствор неорганической растворимости замещаются атомы растворенного компонента. Необходимо выполнение трех условий:
а) Кристаллические решетки обоих компонентов являются изоморфными (однотипными)
б) Разница в атомных радиусах не должна превышать 14 или 15 %
в) Сплавляемые компоненты должны находиться в одной части периодической таблицы.
Невыполнение хотя бы одного из условий приводит к образованию твердых растворов ограниченной растворимости. К растворам, в которых атомы кристаллической решетки растворителя частично замещаются атомами растворимого компонента.
Твердые растворы внедрения образуются, когда атомы одного компонента внедряются в пустоты или дефекты другого компонента. Такое возможно лишь в случае большого различия в атомных радиусах компонента. Твердые растворы внедрения образуют металлы с углеродом, азотом и твердые растворызамещения.
Твердые растворывычитания.
Они образуются на базе хим. соединений при недостатке атомом одного из компонентов. Отдельные узлы кристаллической решетки растворителя остаются вакантными.
Промежуточные фазы или интерметаллические соединения:
1) упорядоченные твердые растворы или сверхструктуры;
2) фазы Лависа;
3) электронные соединения;
4)фаза внедрения;
Упорядоченные твердые растворы – это растворы, когда при определенных стехиометрических соотношениях имеет место упорядочение, т.е атомы занимают строго определенное место в кристаллической решетке; при упорядочении меняются параметры решетки.
Фаза Лависа – характеризуется тем, что образуются соединения типа АВ2. В зависимости от вида соединений один и тот же элемент может играть роль А или В (MgCu2, CuBe2), соотношение радиусов Ra/Rb=1, 223.
Электронные соединения – фазы переменного состава, образуются между элементами из следующих групп: с одной стороны- медь, серебро, золото, железо, кобальт, никель,палладий, платина, а с другой стороны – бериллий, цинк, кадмий, олово, кремний. Определенное соотношение валентных электронов: 7/4, 3/2, 21/13.
Фазы внедрения – соединения неметаллические, с переходными металлами. Состав описывается следующими формулами: Ме4Х, Ме3Х, Ме2Х, МеХ, МеХ2.
Газообразное жидкое и твердое состояния Термодинамическая функция энергетического состояния системы Все вещества могут находиться в трех... Кристаллизация металлов Изменение свободной энергии при кристаллизации...
Правило фаз Гиббса и правило отрезков.
Состояние сплава зависит от внешних условий (температуры и давления) и характеризуется числом и концентрацией образовавшихся фаз. Закономерность изменения числа фаз в гетерогенных системах определя
Диаграмма с перлитом.
Компоненты А,В, жидкост, a,b.
В отличие от эвтектической реакции при перитектической реакции жидкость взаимодействует с кристаллами выпавшей фазы с образованием кристаллов новой фазы.
Связь между типом диаграммы состояния и свойствами сплава.
Строение сплава определяет его св-ва,поэтому важно знать как будет изменяться строение при изменении температуры и состава сплава. Зависимость между структурой сплава,его составом и температурой оп
Примеси в стали и влияние их на свойства стали.
В сталях всегда присутствуют примеси, которые делятся на четыре группы.
1.Постоянные примеси: кремний, марганец, сера, фосфор.Марганец и кремний вводятся в процессе
Углеродистые стали.
Сплавы железа с углеродом с содержанием углерода до 2,14% называют сталями. Помимо углерода в углеродистые стали при выплавке попадают посторонние примеси: обусловленные тезнологическими процессами
Способы производства стали.
Различают бессемеровский, кислородно-конверторный, мартеновский и способ выплавки в дуговых и индукционных печах.
Бессемеровский способ в настоящее время практически не применяется в связи
Стали обыкновенного кач-ва.
Дешевые стали, в них допускается повышенное содержание вредных примесей, а также газонасыщенность и загрязненность неметаллическими включениями, т.к. они выплавляются по нормам массовой технологии.
Стали качественные и высококачественные
Эти стали характеризуются более низким, чем у сталей обыкновенного качества, содержанием вредных примесей (0,03 S и P). Они поставляются в виде проката. Поковок др. полуфабрикатов с гарантированным
Сверхпластичность металлов и сплавов.
Под сверхпластичностью понимают способность металла к незначительной пластической деформации (s=102-103%) в определенных условиях при одновременно малом сопротивлении деформированию (10° — 101 МПа)
Рост зерна аустенита при нагреве.
В момент превращения перлита в аустенит образуется большое количество мелких зерен аустенита. При дальнейшем повышении температуры зерно аустенита начинает расти. Это обусловлено стремлением систем
Перегрев и пережег.
Если сталь выдерживать длительное время при высоких температурах, происходит интенсивный рост зерна. Это явление получило название – перегрев. Перегрев можно устранить дополнительной термической об
Технология термической обработки. Отжиг, нормализация и закалка.
Основными видами термической обработки, различно изменяющими структуру и свойства стали и назначаемыми в зависимости от требований, предъявляемых к полуфабрикатам (отливкам, поковкам, прокату и т.
Химико-термическая обработка. Цементация и азотирование.
Такая операция, которая сопровождается изменением состава, а вместе с тем и свойств поверхностного слоя обрабатываемого изделия. Поверхностная обработка обеспечивает хорошее сочетание твердости пов
Термомеханическая обработка.
ТМО заключается в сочетании пластической деформации стали в аустенитном состоянии с закалкой. Формирование структуры закаленной стали при тмо происходит в условиях повышенной плотности и оптимально
Влияние легир. эл-тов.
Все легир. эл-ты упрочняют сталь. Часто наряду с повыш. прочности, повыш. пластичность, наприм. легир. Ni. Легир. эл-ты измен. кинетику распада А, сниж. скорость диффузии при всех тем-рах стали, по
Обозначение марок легир. сталей. Их клас-ция.
1. по равновесной структуре: 1.1.доэвтектоид. стали (в структуре избыточн. Ф);
1.2.эвтектоидн. (П); 1.3.заэвтект. (избыточн. вторичн. легир. карбиды); 1.4.ледебуритные (первичн. карбиды вы
Особенности поведения металлов и сплавов при высоких температурах.
Жаропрочность – способность противостоять агрессивной среде при высоких температурах. Если среда действительно газовая, то проблема сводится к окалености. Газы в зависимости от температуры ведут ся
Конструкционные цементуемые и улучшаемые легир стали.
Цементуемые стали. Для изготовления деталей упрочняемых цементацией и нитроцементацией применяют низколегированные стали с содержанием 0,15-0,25 реже до 0,3% С. Содержание легирующих элемент
Интрументальнве стали и твердые сплавы.
Интрум стали – углеродистые и легированные стали, обладающие высокой твердостью 63-65 HRC, красностойкостью(теплостойкостью) – способностью не уменьшать свою твердость при повышении температуры. Об
Рост зерна аустенита при нагреве.
В момент превращения перлита в аустенит образуется большое количество мелких зерен аустенита. При дальнейшем повышении температуры зерно аустенита начинает расти. Это обусловлено стремлением систем
Перегрев и пережег.
Если сталь выдерживать длительное время при высоких температурах, происходит интенсивный рост зерна. Это явление получило название – перегрев. Перегрев можно устранить дополнительной термической об
Термическая обработка титановых сплавов.
В зависимости от состава и назначения можно подвергать отжигу, закалке, старению и химико-термической обработке.
Чаще подвергают отжигу. Нагрев до 870-980град и далее выдержка при 530-660г
Новости и инфо для студентов