Что называется теоретической прочностью и как она определяется.

Что называется технической прочностью?

Какие методы упрочнения металлов Вы знаете и в чём они заключаются?

Понятие о сверхпластичности

 

Сверхпластичностью называют способность металлов и сплавов к значительной равномерной деформации, при которой относительное удлинение достигает сотен и тысяч процентов. Это явление впервые было обнаружено в 1934 г. английским ученым Пирсоном на ряде легкоплавких цветных металлов, а в России академиком А. А. Бочвар на сплаве Al-22 %Zn, обнаружил огромную пластичность, назвав это явление «сверхпластичностью». Однако, теоритические основы явления сверхпластичности и практическое использо-вание этого эффекта были разработаны только в 70…90 –е годы на кафедре Общей технологии и металловедения УГАТУ под руководством профессора О. А. Кайбышева. Для того чтобы сплавы приобрели сверхпластичность, необходимо получить ультрамелкозернистую структуру. Такое структурное состояние достигается путем соответствующей термической или термомеханической обработки.

Используя эффект сверхпластичности, можно при небольших усилиях осуществить большие деформации; при этом возможно использование оборудования меньшей мощности (рис. 1.33).

Рис. 1.33. Мелкозер-нистая структура (а) и субкрити-ческая сверхпластичность (б), сплошные линии - ожидаемая пластичность, штри-ховые - сверхпластичность

Сверхпластичность позволяет проводить обработку давлением труднодеформируемых сплавов. В последние годы сверхпластичность используется в производстве различных деталей и заготовок, главным образом методами объемной изотермической штамповки и пневмоформовки.

 

Контрольные вопросы

1. Какое свойство материалов называется сверхпластичностью?

2. Какие исследователи внесли в открытие и внедрение этого явления в промышленность наибольший вклад?

3. Какое структурное состояние обусловливает сверхпластические свойства материалов?

6. Строение сплавов. Металлический сплав получают: сплавлением двух или более металлов; сплавлением преимущественно металлов с неметаллами; спеканием порошков нескольких металлов, а также др. методами (например, гидролизом). Полученное соединение обладает более высокими свойствами, чем чистые металлы.

Сплавами называют сложные по составу металлические вещества, образовавшиеся в результате кристаллизации расплава двух или более химических элементов. Элемент, входящий в состав сплава, называется компонентом. Компонент, преобладающий в сплаве количественно, называется основным. Компоненты, вводимые в сплав для придания ему нужных свойств, называются легирующими. Совокупность компонентов сплава называется системой.

Сплавы классифицируют:

• по числу компонентов—на двойные (бинарные), тройные, четверные и многокомпонентные;

• по основному элементу—железные, алюминиевые, магниевые, титановые, медные и т. д.;

•по применению—конструкционные, инструментальные, жаро-прочные, антифрикционные, пружинные, шарикоподшипниковые и т. д.;

• по плотности—тяжелые (на основе вольфрама, рения, свинца и др.), легкие (алюминиевые, магниевые, бериллиевые и др.);

• по температуре плавления— тугоплавкие (сплавы на основе ниобия, молибдена, тантала, вольфрама и др.), легкоплавкие (припои, баббиты, типографские сплавы и т. д.);

• по технологии изготовления полуфабрикатов и изделий—литейные, деформируемые, спеченные, гранулированные, композиционные и т. д.

В зависимости от взаимодействия компонентов и от соотношения массовых количеств их сплавы после затвердевания из жидкого состояния могут образовывать:

• механические смеси;

• твердые растворы и

• химические соединения.

Механические смеси образуются, когда из жидкого расплава одновременно выпадают кристаллы составляющих его компонентов. При образовании механических смесей компоненты не способны к взаимному растворению в твердом состоянии или обладают весьма ограниченной растворимостью. Механические смеси могут состоять из кристаллитов чистых компонентов, твердых растворов и химических соединений. При образовании механической смеси кристаллические решетки фаз не меняются.

Фазой называют однородную часть системы, отделенную от других частей системы (фаз) поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав или структура изменяются скачкообразно. Замечено, что механические смеси образуют металлы, отличающиеся друг от друга атомными объемами и температурой плавления.

Твердый раствор образуется тогда, когда кристаллы сплава содержат одновременно несколько компонентов, которые могут входить в состав кристаллов в произвольных весовых количествах. При образовании твердых растворов кристаллическая решетка растворителя сохраняется, изменяются тольк ее параметры. Твердые растворы могут быть с ограниченной и неограниченной раствори-мостью компонентов в твердом состоянии.

Установлено, что если кристаллические решетки компонентов одинаковы и атомные размеры отличаются не более чем на 15 %, то такие компоненты образуют твердые растворы.

По типу расположения атомов растворимого элемента твердые растворы делятся на две группы — замещения и внедрения. На рис. 1.34, а показана кристалллическая решетка твердого раствора замещения.

Атомы компонента А частично замещают атомы компонента В (основного металла). В твердых растворах внедрения атомы растворенного вещества А располагаются в промежутках кристаллической решетки между атомами растворителя В (рис. 1.34, б). Чаще всего твёрдый раствор внедрения образуется когда в металле растворяются такие неметаллические элементы, как кислород, водород, азот, углерод, которые образуют с металлами оксиды, гидраты, нитриды, карбиды.

Рис. 1.34. Схемы образования твердых растворов: а — замещения; б — внедрения

Компоненты входят в состав химического соединения в строго опреде-ленных соотношениях. Образование химического соединения сопровождается возникновением новой кристаллической решетки. Свойства химического соединения резко отличаются от свойств элементов, образующих его. Химическое соединение, как правило, образуется элементами, расположен-ными далеко друг от друга в таблице Д. И. Менделеева, т. е. существенно различающихся по своему строению и свойствам.

Контрольные вопросы………………………………………………

1. Какие способы получения сплавов Вы знаете?

2. Какое вещество называется металлическим сплавом?

3. Что называется компонентом, системой?

4. Какие виды сплавов существуют в зависимости от взаимодействия компонентов между собой и в каких случаях они образуются?

5. Что называется фазой? 6.

6. В чём различие твёрдых растворов замещения и внедрения и в каких случаях они образуются?

7. Когда образуется сплав в виде химического соединения?