Кристаллическое строение металлов и сплавов

Конструкционные материалы и их свойства.

Содержание

1. Строение и свойства материалов………………………………..2

1.1 Кристаллическое строение металлов и сплавов………………2

1.2. Свойства металлов и сплавов………………………………….3

1.3. Механические и технологические испытания металлов и сплавов……………………………………………………………………….5

1.4. Коррозия металлов и сплавов…………………………………..8

2. Черные металлы……………………………………………………9

2.1. Чугун………………………………………………………………10

2.2. Углеродистые конструкционные стали…………………………….11

2.3. Легированные конструкционные стали………………………..13

2.4. Инструментальные стали…….………………………………….14

2.5. Термическая обработка сталей………………………………….15

2.6. Поверхностное упрочнение стальных деталей………………...16

3. Цветные металлы…………………………………………………..18

3.1. Легкие сплавы на основе алюминия, магния, титана……………...18

3.2. Медные сплавы………………………………………………..…20

3.3. Легкоплавкие сплавы………………………………………………21

4. Неметаллические материалы……………………………………...21

4.1. Пластмассы………………………………………………………22

4.2. Резины……………………………………………………………25

4.3. Графит……………………………………………………………27

5. Керамические и металлокерамические материалы…………………27

5.1. Оксидная керамика………………………………………………28

5.2. Металлокерамические конструкционные материалы…………29

5.3. Металлокерамические инструментальные материалы (твердые сплавы)………………………………………………………………..30

Строение и свойства материалов.

Большинство деталей приборов изготовлены из металлов и их сплавов. Технически чистые металлы имеют низкую прочность, поэтому, главным образом, применяются их сплавы.

Сплавы на основе железа называются черными металлами. Основные черные металлы это стали и чугуны. В меньшей мере используют сплавы цветных металлов: меди, алюминия, магния, титана, никеля и др. Сплавы на основе алюминия, магния, титана и бериллия, имеющие малую плотность, называют легкими цветными металлами. Сплавы на основе меди, свинца, олова - тяжелыми цветными металлами. Сплавы на основе цинка, кадмия, олова, свинца, висмута называют легкоплавкими цветными металлами. Сплавы на основе молибдена, ниобия, вольфрама, ванадия - тугоплавкими цветными металлами.

Кристаллическое строение металлов и сплавов

Все металлы и металлические сплавы в твердом состоянии, независимо от способа их получения, имеют поликристаллическое строение. В этом случае, в пределах одного кристалла, атомы располагаются в пространстве в строго повторяющемся порядке, образуя кристаллическую решетку. Наиболее часто встречаются следующие кристаллические решетки: объемно-центрированный куб (рис. 1а),образован девятью атомами, восемь из которых расположены па вершинам куба, а девятый атом - в центре (a-железо, хром, молибден, ванадий и др.); гранецентрированный куб (рис. 1б) образован четырнадцатью атомами, восемь из них расположены па вершинам куба, а шесть по граням (g - железо, алюминий, медь, никель, свинец и др.); гексагональная решетка (рис. 1в) образована семнадцатью атомами, двенадцать из них расположены па вершинам шестигранной призмы, два атома - в центре оснований, три - внутри призмы (магний, цинк, титан и др.).

Некоторые металлы, такие как железо, хром, обладают полиморфизмом, т. е. способностью в зависимости от температуры и давления образовывать различные типы кристаллических решеток. Так, железо при комнатной температуре имеет решетку объемно-центрированный куб (a железо), при температуре 910⁰С решетка перестраивается в гранецентрированный куб (g железо), а при температуре 1392⁰С вновь перестраивается в объемно-центрированный куб, образуя a железо. Изменения кристаллической решетки приводят к существенному изменению свойств металла. Это явление используют при термической обработке металлов.

а б в

Рис. 1. Кристаллические решетки металлов.

Структуры металлов изучают оптическими методами, путем осмотра изломов и специальных образцов - шлифов с гладко обработанной и протравленной поверхностью. Различают макроанализ и микроанализ. При макроанализе поверхность изучают не вооруженным глазом или с помощью лупы, выявляя крупные дефекты: трещины, раковины, посторонние включения. При микроанализе образцы изучают под микроскопом с увеличением до 2000 крaт. В этом случае определяют размеры и форму отдельных кристаллов (зерен) металла, микродефекты и микровключения. Для исследований кристаллической решетки и микроструктуры материалов используют электронные микроскопы, с увеличением до 25000 крат и установки рентгеноструктурного анализа. Внутренние дефекты (трещины и раковины) определяют магнитными и ультразвуковыми методами.

Дата добавления: 2015-11-16