Втвърдяване на метални сплави, металургията
Втвърдяване на метални сплави. Решил да даде име на статия, така че този дял ще покрие само много метални материали: стоманата и никелови сплави и кобалтови сплави, бронз, алуминий и неговите сплави, и т.н.
(. Вижте статията на промишлеността на важност) Както вече знаем, метали и техните сплави ни заобикалят навсякъде в съвременния свят: това са автомобили, влакове, самолети, кораби, този части на машини и механизми, работещи в много жизненоважни индустрии, като храна, текстил и строителство.
За използването на метални материали в строителството и детайлите на машините често се налага усилващи метални материали.
Защо засилване? Както засилване? Обикновено укрепването?
А засилване нужда от по-малко насипно състояние и повече олекотени конструкции и компоненти, които имат същите характеристики като продукт на по-слабо развитите прекурсорни материали.
В статията за чудесата на света стоманата споменах за Айфеловата кула, и като кула й в Япония, построен 70 години по-късно. Кула в Япония има тегло по-малко от 2 пъти в сравнение с Айфеловата, поради използването на високоякостни стомани. Друг обещаващ област е използването на високоякостни стомани в автомобилния дизайн: тегло на превозното средство е по-малка, а след това по-малко и разхода на гориво. Много готино! Друг пример, е от голямо значение за България, - голям диаметър на тръбата за пренос на нефт и газ в продължение на дълги разстояния. Използването на стоманена тръба с висока якост може да се намали теглото на същата способност да издържат на налягането на газа или течността.
Така че, с темата.
Първо трябва да се дефинира понятието сила.
Трайност - ". Материалите способност да устои на пластична деформация и разрушаване поради външни товари" [1, стр. 7].
Знаем, че пластичната деформация в кристални твърди вещества се извършва чрез движение на изкълчвания и следователно металната арматура може да се постигне чрез създаване на пречки за тяхното развитие [2, стр. 29]. Повече информация за дислокацията могат да бъдат прочетени, например, във връзка [3, стр. 23-48], където всичко е много подробен писмен. Аз съм същият, както винаги значително опростяване, аз ще се опитам да обясня същността.
Метални е в твърдо състояние, въпреки че има кристална структура, но не як натрупване строго разположена в пространството на атомите в кристалната решетка. Т.е. ако вземем отвертка и психически да проникне в нея, вие няма да намерите такъв модел, че железните атоми са гладки поредица от единия край на цилиндъра към другия. Реално метал има структура, зърно (про се споменава в статията "Оценка на размера на зърната и потенциален проблем"), и всеки зърно е един кристал, кристалната решетка на които не е идеален, и строг ред на атомната договореност се наблюдава не винаги, защото вътре в тялото на зърно имат дефекти (изкълчвания, Свободни примес атома subzorna, клетки).
- Зърно - не е перфектно кристални, и имат дефекти (размествания, места, примеси атома subgrains клетки) във вътрешността на зърното.
Нека се спрем на разстройството. Тук е перфектна кристална решетка.
Фиг. Кристалната решетка на метала.
Но действителната скара.
Фиг. Кристална метална решетка с ръб дислокация
Както можете да видите, има "екстра" равнина, образувана от атоми. е допълнителните наречен [2, страница 28], и че под него - ръб дислокация (все още има спирала). И тези размествания в реално метали хил. Много често едни и същи "на Екстра" може да се види под формата на новосформираната линия на брега или на клиниката, когато от нищото се появява един човек, който се оказва, "отдавна се занимава с", последвана от още пет 🙂
Така че сега обратно към нашите мрежи. Деформацията на кристала - същество движат един спрямо другите слоеве на атомите [2]. В случай на перфектния кристал да премине по същия самолет, едно спрямо друго необходимо да се прекъсне всички съществуващи връзки между атомите в равнината, и затова полагат големи усилия. Ето защо, идеални кристали трябва да бъдат много силни.
Сега погледнете реално кристала.
Фиг. Схема срязване щам [2, стр. 29]
Когато се прилага външен товар дислокация започва да се движи, това е, празнина и възстановяване на връзки между атоми на кристалната решетка се среща последователно, и се оказва, че енергията, необходима за деформиране, ще бъде много по-малко в сравнение с това да бъдат изразходвани за деформация на идеалната решетка [2, стр 28.]; и нашата дислокация минава през кристала като вълна: не масообмен, а движението е.
Накрая, на дислокация достигне границата (например, границата на зърната) и компенсират слоеве атоми достига повърхността на кристала.
Какво е дислокация, повече или по-малко ясно, така че сега обратно към нашия фраза за закаляване чрез създаване на пречки за дислокация движение.
"Тъй като пластична деформация се извършва в кристална органи дислокация движение, металната арматура може да се постигне чрез създаване на пречка за тяхното развитие [2, стр. 29]."
Тези пречки могат да бъдат [3, 47-48]:
- атоми на други химически. елемент;
- други изкълчвания или техните клъстери и конфигурация;
- зърно граници и носещите елементи (subzoren, клетки);
- втора фаза от частички.
Тя получава чрез добавяне на дефектите в кристала, ние се подкрепят.
Фиг. Схематично метал сила зависимост от броя на решетъчни дефекти [2, стр. 62].
От списъка по-горе, ние списък на подходящи метални материали втвърдяване методи [4, стр 139 и 5, страници 21-22 ..]:
- твърд разтвор втвърдяване (втвърдяване поради легиращи);
- работа втвърдяване и втвърдяване чрез термична обработка (създаване на кристални дефекти чрез деформация или топлинна обработка);
- граница зърно и долно строене втвърдяване;
- утаяване втвърдяване или, с други думи, утаяването втвърдяване (втвърдяване чрез утаяване на частици Втора фаза).
Сега нека накратко разясни по-горе продукти.
Атомите на легиращи елементи и примеси могат да бъдат в кристалната решетка,
- като заместители атома (елемент атом попада в място атом основните химични елементи, формиращи металната решетка .;
- като междинните атоми са в решетъчни пролуки.
В този и в друг случай е налице нарушение на кристалната решетка, и движението на изкълчване се предотвратява, като, например, създава "скорост бум" колата.
Тук се огранича до това, че аз казвам, че разместването в тяхното движение и взаимодействие с други размествания [2, стр. 28] създаде нови размествания, които след това се превръщат в пречка за тяхното движение. Това е като в метрото на кръстовището: сутрин е нормално, бързо се подхлъзна, а в пиковите часове, тъй като хората, които след това nabezhit маркировка всички ескалатор, клатушкайки пингвини (в Владимир, аз често посещавал един от тях).
граница зърно е непреодолимо препятствие за дислокация движение [1, стр. 116]. Колкото повече зърно границите, по-малката средна зърно, както и по-голямата армировката.
Този метод има някои какво preimuschetvo преди повечето от останалите: зърно гранично не е придружен от закаляване крехкост [1, страница 114.]. Освен това, някои части на границите на зърното по време на самата деформация е източник на изкълчвания [1, стр. 116], и ако размествания в обема получава по-големи, когато те се движат те все повече започва да си пречат взаимно. Отново закаляване.
Начини за мелене на зърно, има много. Произход - (Вж. Статия за наследствени дребнозърнести стомани) въвеждане в стоманени такива елементи като алуминий, ниобий или титан, които образуват стабилна на относително високи температури карбиди, нитриди и карбонитриди, които по време на нагряването на стомана, например за търкаляне, са субстрат за образуване на нови зърна (за стомани претърпи трансформиране гама-алфа). Колкото по-голяма от тези частици ще бъде в по-голямата част от метала, по-малка е зърното. Освен това, когато допълнително загряване на стоманени частици трябва да е в границите на зърната задържане на ръста на зърно като SWAT персонал ограничаване демонстрация.
Вторият метод на зърно усъвършенстване - прилагането на топлинна обработка, например термоциклизиране [1, стр 115.].
В действителност, има и други начини, по които можете да приложите за друг етап на втвърдяване на стомана, но сега всичко е въпрос аз няма да пиша: трябва да го наричат на ден - така че няма статия не е достатъчно.
По подобен начин, като малки частици втората фаза на изкълчване, като карбиди на ванадий или ниобий, са сериозни пречки за дислокация движение, дори и камъни и скали.
Изолирането на частиците от втория етап се извършва при разлагане на свръхнаситен твърд разтвор. Просто казано, (I тук и легиране атрибут) при определени условия (охлаждане и стареене, например) примеси атоми в решетката става прекалено малка, те излизат от нея, с prihvatyvaya други примеси атоми, и се образува съединение.
Например, от ниобий, ванадий, prihvatyvaya с въглерод и азот в стоманите от разтвора и формата или карбонитриди NbxCyNz VxCyNz, за разместване на тях след заеква. В алуминиеви сплави на никел атоми на решетка и са разположени заедно с никел атоми и образуват фаза гама-дот-Ni3Al.
В действителност, топлинна обработка, както и различни видове TMO задействат няколко укрепване механизми. Това създаване на повишена плътност дислокация и забавянето на атомите в кристалната решетка, или избора на втори частици фаза.
Всички тези механизми са и засилването не живее отделен живот и може да се появи заедно и да влияе на друг, който е по-често, отколкото е всъщност: няма абсолютно чисто желязо, без примеси, които ние ще искат да затвърдят само деформация, или не е втвърдяване на чист допинга. Деформация, например, влияе върху избора на втората фаза, и обратно. За нея (около взаимното деформация и разпадането на твърд разтвор) е много голям е писано в [6].
Това е всичко за днес.
- Metallofizika висока якост сплави. Учебник за средните училища. Голдщайн MI Литвинов VS Bronfin BM М: металургия, 1986. 312 стр.
- Gulyaev AP Физическо металургия. Учебник за средните училища. 6-то издание. Ревизираната. и вътр. М: металургия, 1986. 544.
- Металография и топлинна обработка на стомана. Реф. izzh. - 3-ти. perereb. и вътр. В 3 m. Т. II Основи топлинна обработка / Ed. Bernstein ML Rahshtadta AG М: металургия, 1983. 368 стр.
- Голдщайн MI Грачов SV Уекслър YG Специална стомана. Учебник за средните училища. М: металургия, 1985, 408 стр.
- Моряците YI Литвиненко DA Golovanenko SA Стомана за захранващия газ, металургичен М., 1989. 288 стр.