- •1.Материаловедение, как наука о строении и свойствах материалов, её основоположники
- •2.Кристаллическое состояние, типы кристаллических решеток, их параметры. Строение кристаллов. Анизотропия кристаллов, квазиизотропия свойств сплавов.
- •3.Металлографический метод изучения металлов.
- •4.Спец методы изучения сплавов (рентгеновский, микрорентгеноспектральный, фрактографический, радиографический).
- •5.Закономерности процесса кристаллизации
- •6.Строение слитка и факторы, на него влияющие
- •Превращения в твердом состоянии (аллотропические и магнитные превращения).
- •8.Типы структурных составляющих, присутствующих в металлических сплавах
- •9. Построение диаграмм состояния методом термического анализа.
- •10. Правила фаз и отрезков
- •11. Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси кристаллов двух компонентов
- •12. Диаграмма состояния для сплавов образующие неорганические твердые растворы.
- •18. Понятие о тройных диаграммах состояния.
- •19. Механические свойства материалов и методы их определения(твердость, прочность, пластичность, ударная вязкость).
- •20. Влияние деформации на структуру и свойства материала. Роль дефектов кристаллического строения в изменении прочности материала.
- •21. Процессы, происходящие при нагреве деформированных материалов( отдых, полигонизация, рекрестализация).
- •22. Диаграмма состояния железо – углерод, характеристики и свойства структурных составляющих.
- •23. Углеродистые стали, их классификация, маркировка. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей.
- •24.Конструкционные стали общего назначения ( стали обычного качества, качественные, высококачественные, листовые стали для холодной штамповки, автоматные стали).
- •25. Чугуны, их классификация, маркировка. Влияние углерода, постоянных примесей, скорости охлаждения на структуру и свойства чугунов.
- •26. Диаграмма состояния железо-графит, процесс графитизации.
- •27.Получение белого, серого, ковкого, высокопрочного чугунов, их структура, свойства применение.
- •28 Термическая обработка, ее параметры, методы осуществления.
- •29. Классификация видов термической обработки, их связь с диаграммами состояния.
- •30. Структурные превращения при термообработке стали и их классификация. Виды термообработки стали.
- •31. Превращение в стали при нагреве. Образование и рост аустенитного зерна.
- •32. Превращения в стали при охлаждении. Диаграмма изотермического превращения аустенита.
- •33.Мартенситное превращение и его особенности.
- •34. Превращение при отпуске закалённой стали.
- •35. Термомеханическая обработка стали.
- •36. Способы и параметры закалки стали. Прокаливаемость и закаливаемость. Поверхностная закалка сталей.
- •37. Отжиг и нормализация стали, их назначение и способы осуществления.
- •40. Классификация и маркировка легированных сталей.
- •41. Цементуемые и улучшаемые машиностроительные конструкционные стали, их термич-я обр-ка, св-ва и применения.
- •42. Рессорно-пружинные, шарикоподшипниковые стали, их термомобр-ка, св-ва и применение.
- •43. Инструментальные некрасностойкие стали для изготовления режущего инструмента, их обработка и св-ва. Быстрорежущие стали. Твердые сплавы.
- •44.Быстрорежущие стали. Твердые сплавы.
- •45. Инструментальные стали для оснастки холодного и горячего деформирования металлов, их термическая и химико – обработка, структура и свойства.
- •46. Жаропрочные, жаростойкие и нержавеющей стали, их термообработка, свойства и применение.
- •47. Высокопрочные мартенситно-стареющие стали.
- •48. Сплавы с заданным значением тепловых коэффициентов расширения и модуля упругости, магнитотвердые, магнитомягкие, немагнитные материалы.
- •49. Магнитотвердые, магнитомягкие, немагнитные материалы.
- •50. Алюминий и его сплавы, литейные и деформируемые алюминиевые сплавы, их назначение, термообработка и свойства.
- •51. Медь и ее сплавы. Латуни, бронза, их свойства,
- •52. Цинк, свинец олово, магний.
- •53. Тугоплавкие металлы, их использование в промышленных сплавах.
- •54. Полимерные материалы.
- •56. Силикатные материалы
- •Содержание
3.Металлографический метод изучения металлов.
Металлограф анализ связан с использованием микроскопа. Другое название этого анализа – микроскопический.
Оптические микроскопы: всегда имеют 2 оптических прибора – окуляр и объектив. Увеличение микроскопа: Wмикр=Wок*Wоб. Макс увеличение зависит от разрешающей способности оптической с-мы. Ммакс=dглаза/dмикроскопа. dглаза – минимальное расстояние между двумя точками, пока вы их видите раздельно. dглаза примерно равно 0,3 мм. dмикроскопа примерно равно λ. λ – длина волны излучения. λ=6000 анкстрем.
Электр микроскопы: используется поток электронов, который разгоняется в спец вакууме до скорости света. λэлектрона примерно равно нескольким анкстремам. Увеличение: max=1000000 раз.
Для оптич микроскопов важное значение имеет коэффициент преломления. dмик=λ/(2n*sin(α/2)), dмик=λ/(n*sinα)
Чем больше n, тем больше макс увеличение.
Объектами для исследования под микроскопом явл микрошлифы. Пов-сть после шлифовки должна протравливаться спец реактивами. При травлении различные составляющие вытравливаются с разной интенсивностью. Само лучше границы зерен, под микроскопом они видны в виде темных линий. Наиболее ходовой травитель для стали и чугунов – это 3-5% раствор азотной кислоты в этиловом спирте.
4.Спец методы изучения сплавов (рентгеновский, микрорентгеноспектральный, фрактографический, радиографический).
Рентгено-стр-ный анализ: использует установку рентгеновский дефрактометр. Обязательным эл-том у этих приборов явл рентгеновская трубка – прибор, в котором между катодам и анодом под действием напряжения поток электронов разгоняется до скорости света, и электроны, попадая на анод, резко тормозят и появляются рентгеновские лучи. Длина волны рентгеновских лучей зависит от материала анода.
Длина волны рентгеновского излучения сопоставима с межатомными расстояниями. Попадая на кристаллы, лучи отражаются от атомно-кристаллических плоскостей. Углы отражения зависят от параметров крист решетки. Эти углы фиксируются на дифрактометре. Зная углы отражения, можно определить тип структурных составляющих, и определить, какие фазы присутствуют в металич сплавах. Это один из наиболее используемых методов, который наз фазорентгеновсий анализ.
Микрорентгеноспектральный анализ: Используется для установления характера распределения эл-тов в микрообъемах материала (внутри зерна). На пов-сть микрошлифа направляется поток быстролетящих эл-нов. При резком торможении этих эл-нов появляются рентгеновские лучи, длина которых зав от хим эл=тов, которые присутствуют. Этот рентгеновский луч перемещают вдоль исследуемого направления.
Фрактальный анализ: Это анализ изломов (пов-стей после поломки образцов).
5.Закономерности процесса кристаллизации
Кристаллическое состояние – это ТВ состояние, с образованием в материале кристаллов. Но в тв состоянии могут и не иметь закономерного расположения атомов. Аморфное состояние – сильно загустевшая жидкость. Оно свойственно для немеет материалов (стекло). Нет постоянной темр затвердевания.
Термодинамика процесса кристаллизации:
F – свободная энергия системы; 1 – изменение свободной энергии в тв фазе; 2 – изменение свободной энергии в жидкой фазе: TS – теоретическая температура кристаллизации.
Положения: 1. Любой самопроизвольно протекающий процесс идет в сторону уменьшения запаса энергии; 2. Чем меньше свободной энергии, тем устойчивее термодинамическое состояние.
При TS ничего протекать не может.
Процесс кристаллизации начнется только после опр переохлаждения (∆T0). ∆T0 – интервал метастабильности расплава.
Чем больше переохлаждение, тем термодинамически в большей степени ускорится процесс кристаллизации, следовательно уменьшается диффузионная подвижность атомов, следовательно диффузионный фактор должен тормозить процесс.
Процесс кристаллизации состоит из двух параллельно протекающих процессов: 1. Образование частиц твердой фазы в жидкой фазе (процесс образования кристаллических зародышей); 2. Процесс идет, пока полностью не исчезнет жидкая фаза.
1 – изменение скорости кристаллизации; 2 – изменение скорости роста; ∆t- величина переохлаждения; ∆t0 – интервал метастабильности; ∆t1 – образуется мало центров кристаллизации, но скорость их роста очень высокая. В этих условиях должна быть крупнозернистая структура;
∆t2 – Образуется много центров кристаллизации, но скорость их роста мала. В таких условиях мелкозернистая структура.
Увеличение переохлаждения влияет на увеличение скорости охлаждения, поэтому при медленном охлаждении после кристаллизации крупнозернистая структура, а при быстром – мелкозернистая.
Если переохл огромное, больше чем ∆t3, то кристаллизация не возможна, но материал будет в тв состоянии, но аморфном. Для металлических материалов аморфное состояние достигнуть трудно (нужны огромные скорости охлаждения).
Св-ва аморфных материалов очень сильно отличаются от св-в кристаллических. Как правило, выше твердость и прочность. Неметал материалы в аморфном состоянии применяются в огромных масштабах.