Химические соединения

Все темы данного раздела:

Атомно-кристаллическое строение металлов
Валентные электроны в металле не принадлежат отдельным атомам, это свободные, общие электроны (электронный газ). Атомы (положительные ионы), силами электростатического взаимодействия с электронным

Дефекты кристаллического строения металлов
Дефекты - это несовершенства кристаллического строения (рис.2). Точечные дефекты, сопоставимы с размерами атомов: вакансии – отсутствующие атомы в узлах кристаллической решетки;

Термодинамические условия кристаллизации
Кристаллизация – переход из жидкого состояния в твердое. Этот процесс обусловлен изменением свободной энергии системы (энергии Гиббса): термодинамически устойчивому состоянию соответствует меньшая

Кинетика процесса кристаллизации. Критический зародыш.
При кристаллизации одновременно идут два процесса: образование зародышей (центров) кристаллизации и их рост. Зародыш минимального размера, устойчивый и способный к росту, называется критическим зар

Структура металла
Строение металла, наблюдаемое невооруженным глазом, называют макроструктурой. Структуру, наблюдаемую в оптическом металлографическом микроскопе (при увеличении от 100 до 2000 крат), называют микрос

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
  Рабочие нагрузки (напряжения) вызывают в деталях машин деформации и разрушения. Напряжение – сила, действующая на единицу площади. Нормальные напряжения, σ – вызывают растяжени

Характеристики прочности
Предел пропорциональности, σпц – максимальное напряжение, соответствующее линейному участку кривой растяжения. Предел упругости, σупр – напряжение, при котором остаточная деформа

Методы определения твердости металлов
Твердость – свойство металла сопротивляться пластической деформации при внедрении в его поверхность твердого тела – индентора. Твердость по Бринеллю. Индентор – стальной шарик диаметром от

Характеристики механических свойств, определяемые при динамических нагрузках
Ударная вязкость, КС характеризует склонность металла к хрупкому разрушению. КС определяют при динамических испытаниях на маятниковом копре образцов с надрезом (рис. 9): U-образным – KCU, V-образны

Характеристики механических свойств, определяемые при циклических нагрузках
  Многие детали машин (валы, шестерни и др.) работают в условиях знакопеременных (циклических) нагрузок. Разрушение детали под действием циклических нагрузок называют усталостью, а св

Изменение структуры и свойств металлов при пластической деформации
Механизмы пластической деформации: скольжение; двойникование; межзеренное перемещение (зернограничное скольжение). Скольжение состоит в сдвиге одной части криста

Рекристаллизация
Рекристаллизация – процесс зарождения и формирования новой равновесной структуры. Рекристаллизация возможна, если пластическая деформация больше критической (εкр=3..15%). Первичная ре

Компоненты и фазы в металлических сплавах
Компоненты – элементы, образующие сплав. Компоненты сплава при взаимодействии образуют фазы. Фаза – это однородная часть сплава, по составу, структуре и свойствам, отделенная от других час

Диаграммы фазового равновесия (диаграммы состояния)
Фазовое состояние сплавов зависит от концентрации компонентов и температуры, при которой находится сплав. Для изучения фазового состояния сплавов пользуются диаграммами фазового равновесия (диаграм

Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью и эвтектикой
Компоненты образуют твердые растворы с ограниченной растворимостью: α – твердый раствор компонента В на базе кристаллической решетки компонента А, и β – твердый раствор компонента А на ба

Связь диаграмм состояния со свойствами сплавов
Свойства сплавов отличаются от свойств образующих их компонентов: твердость и твердость сплавов выше, а пластичность – ниже, чем у чистых металлов. В твёрдых растворах с неограниченной рас

Компоненты и фазы в системе Fe-C
Железо: Тпл=1539ºС, две модификации Feα c ОЦК-решёткой, а=0,286 нм, существует до 910ºС и Feγ существует в диапазоне 910..1392ºС. Железо ферромагнитно при температурах ниже

Диаграмма состояния железо-цементит
В реальных условиях охлаждения углерод в железоуглеродистых сплавах находится в метастабильной фазе в виде цементита Fe3C. Диаграмма Fe-Fe3C соответствует метастабильному равновесию системы железо-

Структуры железоуглеродистых сплавов в равновесном состоянии
Различают три группы сплавов железа с углеродом: техническое железо, стали и чугуны. Техническое железо – сплавы с содержанием углерода менее 0,02%, их структура: Ф+ЦIII (Рис. 20а).

Серые чугуны
Чугуны, благодаря наличию эвтектики, обладают высокими литейными свойствами (жидкотекучестью). В отличие от белых чугунов в серых чугунах углерод частично или полностью находится в виде гр

Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали
Чем больше содержание углерода в стали, тем выше её прочность и твёрдость, а пластичность и вязкость ниже (рис. 25). При содержании С>0,8% прочность падает из-за образования по границам зёрен хр

Фазы в легированных сталях
Основными твердыми фазами в легированных сталях являются: Легированный феррит (ФЛ) – твёрдый раствор углерода и ЛЭ в Feα; Легированный аустенит (АЛ) – твёрдый раствор углерод

Влияние легирующих элементов на свойства стали
Легирующие элементы, растворённые в феррите и аустените, повышают прочность (твёрдорастворное упрочнение). Обычно при упрочнении пластичность снижается. Никель (до 4,5%), увеличивая прочность, одно

Влияние легирующих элементов на полиморфизм железа
Легирующие элементы влияют на точки полиморфного превращения железа (А3 и А4), изменяя области существования феррита и аустенита. Различают две группы легирующих элементов: α- и γ-стабили

Превращение перлита в аустенит при нагреве
  При нагреве эвтектоидной стали выше линии АС1 (727˚С) перлит превращается в аустенит: П (Ф0,02%С+Ц6,67%С)→А0,8%С. Превращение является результатом двух

Перлитное превращение
  Перлитное превращение идет при переохлаждении аустенита в диапазоне температур 727˚С...500˚С. При этом происходит распад аустенита на феррито-цементитную смесь: А

Мартенситное превращение
  Мартенситное превращение протекает в интервале температур Мн-Мк (рис. 33). Механизм мартенситного превращения – бездиффузионный. При непрерывном быстром охлаждении аустенит

Промежуточное (бейнитное) превращение
  Бейнитное превращение протекает в интервале температур от 500°С до МН (см. рис. 33). Механизм превращения сочетает в себе элементы диффузионного перлитного и бездиффузионно

Превращения аустенита при непрерывном охлаждении
  Если на диаграмму изотермического распада аустенита (С-кривую) нанести векторы скоростей охлаждения (рис. 37), то можно определить структуру, получаемую при охлаждении аустенита.

Влияние легирующих элементов на распад аустенита
  Легирующие элементы влияют на диффузионные процессы и на полиморфное g®a превращение: в присутствии легирующих элементов снижается диффузионная подвижность углерода,

Превращения мартенсита при нагреве (при отпуске)
  Структура мартенсита – неравновесная, поэтому нагрев приводит к её распаду с образованием более устойчивых структур (отпуску мартенсита). Основные превращения при отпуске:

ПРАКТИКА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ
  Термообработка стали состоит в нагреве до определённой температуры, выдержке и охлаждении. Основные параметры термообработки: температура нагрева выбирается на основе проте

Нормализация
  Нормализация – это нагрев доэвтектоидных сталей на 40…50 °С выше АС3, заэвтектоидных – на 40..50°С выше АСm, выдержка и последующее охлаждение на спокойном воздухе (Рис.38, 40).

Закалка
  Закалка – нагрев доэвтектоидной стали на 30..50°С выше АС3, заэвтектоидной - на 30..50°С выше АС1, выдержка и последующее охлаждение со скоростью выше критической (Рис. 38, 42). Цел

Отпуск стали
  Отпуск – нагрев закаленной стали до температур ниже АС1, выдержка и охлаждение. Цель отпуска – получение окончательной структуры и свойств стали. Отпуск основан на превращениях март

Отпускная хрупкость
  Существуют определенные температурные интервалы отпуска, в которых снижается ударная вязкость (Рис.44). Понижение ударной вязкости при температурах отпуска называется отпускной хруп

Закаливаемость и прокаливаемость стали
  Закаливаемость – способность стали повышать твёрдость при закалке. Закаливаемость зависит от содержания углерода в мартенсите: чем больше в нем углерода, тем выше его твердость.

Способы поверхностного упрочнения сталей
  Многие детали машин работают в условиях повышенного износа, циклических и динамических нагрузок (валы, шестерни и др.). Их поверхность должна иметь высокую твёрдость и износостойкос

Поверхностная закалка стали с индукционным нагревом (закалка ТВЧ)
  При поверхностной закалке ТВЧ для нагрева поверхности детали ее помещают в индуктор, через который пропускают токи высокой частоты. За счет создаваемого переменного магнитного поля

Цементация
Цементация – это вид химико-термической обработки, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом. Цель цементации - повышение твёрдости и износостойкости поверхности пр

Азотирование
  Азотирование – диффузионное насыщение поверхностного слоя стали азотом. Азотирование проводят при температуре 480…600°С в среде частично диссоциированого аммиака, который является и

Маркировка сталей
  Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества маркируют буквами «Ст» и цифрой (от 0 до 6): Ст0, Ст1, Ст2, …Ст6. В конце марки указывается степень раскисления: например,

Цементуемые стали
Цементуемые стали – низкоуглеродистые, содержат 0,1…0,3%С. Применяются для деталей, от поверхности которых требуется высокая твердость и износостойкость, а от сердцевины повышенная вязкость.

Улучшаемые стали
Улучшаемые стали – среднеуглеродистые, содержат 0,3…0,5% С. Применяются для деталей, работающих при ударных и циклических нагрузках: коленчатые и карданные валы, валы редукторов, оси, шатуны, шесте

Рессорно-пружинные стали
Ресорно-пружинные стали – высокоуглеродистые, содержат 0,5…0,8%С. Применяются для пружин, рессор и других упругих элементов. Термообработка: закалка + средний отпуск. Структура - троостит

Износостойкие стали
  Шарикоподшипниковые стали применяются для подшипников качения (шарики, ролики, кольца). Они содержат в среднем 1% углерода, стали должны иметь высокую твердость, износостойкость, ко

Стали, устойчивые против коррозии
  Коррозия – разрушение металла под действием окружающей среды. По механизму коррозионных процессов различают химическую и электрохимическую коррозию. Химическая коррозия про

Жаростойкие стали
Жаростойкость (окалиностойкость) – это стойкость металла против газовой коррозии (окисления) при высоких температурах. При температурах выше 550°С железо окисляется с образованием рыхлого оксида Fe

Жаропрочные стали
  Жаропрочные стали предназначены для работы под нагрузкой при высоких температурах в течение определенного времени. При повышенных температурах в металлах развиваются процес

Стали для режущих инструментов
  Основные требования к режущим инструментам: высокая твердость режущей кромки, износостойкость, теплостойкость (красностойкость) – способность стали сохран

Стали для измерительных инструментов
  Основное требование к этим сталям помимо высокой твердости и износостойкости - сохранение постоянства размеров и формы в течение срока службы. Изменение размеров инструмента при дли

Стали для штампов
  Различают стали для штампов холодного и горячего деформирования. Стали для штампов холодного деформирования должны иметь высокую твердость, износостойкость, прочность и дос

Алюминий и его сплавы
  Свойства алюминия: Тпл=660 ºС; кристаллическая решетка ГЦК (не имеет полиморфного превращения); низкий удельный вес; высокая электро- и тепл

Литейные алюминиевые сплавы
Типичными литейными алюминиевыми сплавами являются силумины – сплавы алюминия с кремнием (АК12, АК9, АК7). Диаграмма состояния системы Al–Si приведена на рис.50.  

Порошковые алюминиевые сплавы
К этим сплавам относят материалы, получаемые методами порошковой металлургии: САП – спеченные алюминиевые порошки; САС – спеченные алюминиевые сплавы. Спеченные алюминиев

Оловянные бронзы
В системе Cu–Sn образуются следующие фазы: α-твердый раствор олова в меди; химические соединения Cu5Sn (β-фаза), Cu3Sn (ε-фаза), Cu31Sn8 (δ-фаза). Пра

Подшипниковые сплавы
Распространенные подшипниковые сплавы - баббиты – сплавы на основе олова или свинца. Они используются для заливки вкладышей подшипников скольжения, их свойства: низкий коэффициент трения м

Титан и его сплавы
  Свойства титана: Тпл=1665°С, полиморфизм: ниже температуры 882°С устойчив α-Ti с гексагональной плотноупакованной решеткой, выше этой температуры – β-Ti