- •1. Предмет и значение материаловедения
- •2. Черные и цветные металлы
- •3. Типы кристаллических решеток
- •4. Дефекты в кристаллах
- •5. Анизотропия кристаллов
- •6. Кристаллизация металлов
- •7. Строение механического слитка
- •8. Физические свойства металлов
- •9. Химические свойства металлов
- •10. Основные механические свойства металлов
- •12. Твердость, усталость, выносливость
- •13. Испытания на ударную вязкость, усталостную прочность, ползучесть
- •14. Технологические и эксплуатационные свойства
- •15. Нагрев металлов при обработке давлением
- •16. Основные сведения о сплавах
- •17. Диаграмма состояний для случая неограниченной растворимости компонентов в твердом состоянии
- •18. Диаграмма состояний сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов
- •19. Диаграмма состояния сплавов для случая ограниченной
- •20. Диаграмма состояния сплавов, образующих химические соединения
- •21. Структурные составляющие
- •22. Диаграмма состояния «железо - цементит»
- •23. Диаграмма состояния «железо-графит»
- •24. Продукция черной металлургии
- •25. Способы литья
- •26. Влияние компонентов на свойства чугуна
- •27. Белый и серый чугун
- •28. Высокопрочный чугун
- •29. Ковкий чугун
- •30. Чугуны со специальными свойствами
- •31. Стали, их классификация
- •32. Способы получения стали из чугуна
- •33. Влияние углерода на свойства углеродистых сталей
- •34. Влияние постоянных примесей на свойства углеродистых сталей
- •35. Стали углеродистые обыкновенного качества
- •36. Стали углеродистые качественные конструкционные
- •37. Влияние легирующих элементов. Маркировка легированных сталей
- •38. Цементуемые, улучшаемые и высокопрочные стали
- •39. Углеродистые инструментальные стали
- •40. Легированные инструментальные стали
- •41. Коррозионно-стойкие стали
- •42. Жаростойкие и жаропрочные стали
- •43. Магнитные и магнитно-мягкие стали и сплавы
- •44. Износостойкие стали. Сплавы с высоким электрическим сопротивлением, с заданным коэффициентом теплового расширения и заданными упругими свойствами
- •45. Методы получения высококачественной стали
- •46. Понятие термической обработки
- •47. Превращения в стали при нагреве
- •48. Превращения в стали при охлаждении
- •49. Аустенитно-мартенситное превращение
- •50. Отжиг
- •51. Закалка
- •52. Виды закалки
- •53. Отпуск
- •54. Нормализация. Дефекты при обжиге и нормализации
- •55. Термомеханическая обработка стали
- •56. Химико-термическая обработка
- •Азотирование
- •58. Поверхностное упрочнение стали
- •59. Особенности термической обработки легированных сталей
- •60. Термообработка серого и белого чугуна
- •61. Получение алюминия
- •62. Деформируемые алюминиевые сплавы
- •63. Литейные алюминиевые сплавы
- •64. Получение меди и ее сплавов
- •65. Латунь
- •66. Бронзы, сплавы меди с никелем
- •67. Получение, свойства и применение титана и магния
- •68. Олово, свинец, цинк и их сплавы
- •69. Антифрикционные сплавы
- •70. Тугоплавкие металлы и сплавы
- •71. Методы получения порошков
- •72. Формирование заготовок и изделий
- •73. Твердые сплавы
- •74. Металлокерамика
- •75. Минералокерамические твердые сплавы
- •76. Пористая и компактная металлокерамика
- •77. Строение и структура пластических масс
- •78. Классификация пластмасс
- •79. Полиэтилен, поливинилхлорид
- •80. Полиамиды и полистирол
- •82. Поликарбонаты, пенопласт и полиимиды
- •83. Газонаполненные и фольгированные пластмассы
- •84. Резиновые материалы
- •85. Клеи
- •86. Виды лакокрасочных материалов
- •87. Древесные материалы
- •88. Прокладочные, уплотнительные и изоляционные материалы
- •89. Минеральная вата и графитоугольные материалы
- •90. Композиционные материалы
- •95. Чугунное, стальное литье, литье цветных металлов
- •96. Литье в кокиль, литье под давлением
- •97. Центробежное литье, непрерывное и полунепрерывное литье
- •98. Электрошлаковое литье, литье вакуумным всасыванием и выжиманием
- •99. Пластическая деформация
- •100. Прокатка
- •101. Волочение, прессование
- •102. Ковка
- •103. Горячая штамповка
- •104. Электрогидравлическая, холодная штамповка, штамповка взрывом
- •105. Назначение и применение сварки
- •106. Дуговая и газовая сварка
- •107. Плазменная, электронно-лучевая, лазерная сварка
- •108. Сварка давлением и другие виды сварки
- •109. Резка металлов
- •110. Пайка металлов
- •111. Основы резания металлов
- •112. Геометрия режущего инструмента
- •113. Углы заточки и углы режущей части
- •114. Сила и скорость резания
- •115. Выбор режимов резания и время обработки
- •116. Обработка на токарных станках
- •117. Обработка на сверлильных и расточных станках
- •118. Обработка на фрезерных станках
- •119. Обработка на строгальных, долбежных и протяжных станках
- •120. Процесс и методы шлифования
- •121. Шлифовальные, заточные и отделочные станки
- •122. Электрофизические способы обработки металлов
- •123. Электрохимические способы обработки металлов
16. Основные сведения о сплавах
Чистые металлы характеризуются низким пределом прочности, поэтому в машиностроении применяют главным образом их сплавы. Металлическим сплавом называют сложное вещество, полученное сплавлением (или спеканием) нескольких металлов или металлов с неметаллами. При этом улучшаются эксплуатационные и технологические свойства металлического материала.
Компонентами называют вещества, образующие систему. Чистый металл представляет собой однокомпонентную систему, сплав двух металлов — двухкомпонентную систему и т.д. Фазой называют однородную часть системы, имеющую одинаковый состав, одно и то же агрегатное состояние и отделенную от остальных частей системы поверхность раздела, при переходе через которую химический состав или структура вещества изменяются скачкообразно. Совокупность фаз, находящихся в равновесии при определенных внешних условиях (давлении, температуре), называют системой.
Сплав называют однородным (гомогенным), если его структура однофазна, и разнородным (гетерогенным), если его структура состоит из нескольких фаз.
Под структурой сплава понимают видимое в микроскоп взаимное расположение фаз, их форму и размеры. Твердые растворы образуются в результате перехода в твердое состояние однородных жидких растворов. Твердые растворы бывают следующих типов: твердые растворы замещения и твердые растворы внедрения. Независимо от типа твердые растворы однофазны.
Химические соединения образуются при сплавлении различных металлов или металла с неметаллом. Химическое соединение — однородное кристаллическое тело, имеет кристаллическую решетку с упорядоченным расположением атомов, которая отлична от решеток элементов, образующих это соединение.
Механическая смесь двух компонентов А и В образуется тогда, когда при кристаллизации компоненты сплава не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступают в химическую реакцию с образованием соединения. Рентгенограмма сплава отчетливо показывает наличие двух решеток компонентов А и В.
Температуры, при которых изменяется строение металлов и сплавов, называют критическими точками. При плавлении и затвердевании чистые металлы имеют одну критическую точку, а сплавы— две. В интервале между этими двумя точками в сплавах существуют две фазы — жидкий сплав и кристаллы.
17. Диаграмма состояний для случая неограниченной растворимости компонентов в твердом состоянии
Диаграмма состояния — графическое изображение фазового состояния сплавов в зависимости от температуры и концентрации компонентов. Рассмотрим диаграмму состояния сплавов системы «медь — никель», которая является диаграммой для случая неограниченной растворимости компонентов в твердом состоянии (см. рисунок).
Температура плавления меди составляет 1083 оС, никеля — 1445 оС.
Чистые металлы имеют одну критическую точку — температуру затвердевания (кристаллизации), а сплавы — две, т.е. сплавы в отличие от чистых металлов кристаллизуются в интервале температур. Например, кристаллизация сплава начинается при температуре г., при этой температуре из жидкого сплава начинают выпадать первые кристаллы твердого раствора, а заканчивается кристаллизация при температуре t3. При этой температуре затвердевает последняя капля
жидкого сплава. Разная температура конца кристаллизации сплавов свидетельствует о том, что состав твердой фазы непрерывно изменяется.
Для построения диаграммы состояния на оси абсцисс сетки в координатах температура — концентрация откладывают составы пяти сплавов и восстанавливают из каждой точки вертикальные линии. После этого переносят на эти вертикальные линии с кривых охлаждения сплавов критические точки, а на левой и правой ординатах температур отмечают температуры кристаллизации чистых металлов — меди (100%) и никеля (100%). Соединив плавными кривыми температуры начала и конца кристаллизации всех сплавов, получают диаграмму состояния сплавов системы «медь — никель» с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии.
Верхняя линия на диаграмме обозначает начало затвердевания при охлаждении или конец расплавления при нагреве, нижняя — соответственно конец затвердевания или начало плавления. Эта диаграмма состояния сплава меди и никеля имеет три области. Область существования жидкого расплава (1) лежит выше верхней линии, соединяющей точки плавления меди и никеля, а область существования кристаллических твердых растворов (2) — ниже нижней линии. Между этими линиями находится двухфазная область (3), в которой одновременно существуют расплав и кристаллы твердого раствора. Верхнюю границу этой области называют линией ликвидус, а нижнюю — солидус («ликвидус» в переводе с латинского означает жидкий, «солидус» — твердый). По диаграмме состояния можно определить концентрации твердой и жидкой фаз в сплаве при его кристаллизации.