Методы исследования строения металлов.

 

Для исследования строения металлов исследуется его структура.

Структура – форма, размеры и характер взаимного расположения соответствующих фаз (зерен) металлов и сплавов.

 

Структура бывает:

- макро

- микро

 

Макроструктура – строение металла или сплава, видимые невооруженным глазом или небольшое увеличение (до 40 раз).

Макроскопический анализ выполняется без увеличения или при небольшом увеличении с помощью лупы. Макроструктура определяет: 1) форму и размеры зерен в литом металле; 2) волокна (деформированные кристаллы) в паковках и штампованных заготовках; 3) дефекты нарушающие сплошность металла (усадка, рыхлость, газовые пузыри, раковины); 4) химические неоднородные сплавы или создание термических или химико-термических обработок.

Макроструктуру можно исследовать непосредственно на поверхности металла, по излому или на макрошлифах.

По излому выявляют строение металла. Металлы имеют зернистый излом и в большинстве случаев, чем меньше зерно в изломе, тем выше механические свойства металла.

 

По излому можно судить:

1) размеры зерна;

2) особенности их литья;

3) особенности термической обработки;

4) выявить отдельные дефекты.

 

Макрошлиф – это поверхность образца для исследования макроструктуры.

 

Микроструктура – это строение металла или сплавов, наблюдаемых с помощью микроскопа при большом увеличении.

 

Для микроанализа для исследуемого материала изготавливается микрошлиф.

 

Микрошлиф – это небольшой образец, одну плоскость, которой тщательно шлифуют, полируют и подвергают травлению специальными реактивами.

Микроструктуру металла наблюдают в микроскоп оптический или электронный. Микроструктура показывает: 1) размер и форму зерен; 2) изменение внутреннего строения металла или сплава, происходящих под влиянием различных режимов обработки; 3) выявляет микропороки металла (микротрещины, микрораковины).

Упругая и пластичная деформация.

 

Деформация – изменение размеров и формы тела под воздействием приложенных сил.

Деформация вызывается действием внешних сил приложенных к телу или различными физико-механическими процессами, происходящими в самом теле

Деформация бывает: упругая и пластичная.

1) упругая – это деформация, влияние которой на форму, структуру и свойства тела устраняются после прекращения действия внешних сил.

 

У.Д. – не вызывает заметных остаточных изменений в структуре и свойствах металла. Под действием приложенных нагрузок происходящих только назначенных относительно и обратно смещение атомов.

При растяжении монокристалла возрастает расстояние между атомами, а при сжатии атомы сближаются нарушая баланс сил. А после прекращения действия силы смещения атомы возвращаются в исходное положение за счет собственных сил притяжения и отталкиваются, и кристаллы приобретают свою первоначальную форму.

 

При пластической деформации необратимо изменяется структура материала а, следовательно его свойства.

При пластической деформации происходит сдвиг одной части кристалла относительно другой, как результат перемещения атомов по определенным плоскостям кристальной решетки.

 

Двойникование – пластическая деформация некоторых металлов имеющих плотно упакованные кристаллические решетки, которые сводятся к переориентации части кристалла называются плоск. двойникование.

 

При пластической деформации атомы кристаллической решетки смещаются не только в плоскости чертежа, но и во всех атомных слоях и этой плоскости. Дислокации атомов могут переходить с одной плоскости скольжения на другую. Этот переход осуществляется при добавлении или удалении слоя атомов путем диффузии.

 

Лекция 4

Свойства металлов.

 

Величины с помощью которой оценивают свойства металлов – называются характеристиками или параметрами.

 

Свойствами:

1) механические;

2) технологические;

3) физические;

4) химические.

 

1) Физические свойства:

- цвет, плотность, температура плавления, электро и тепло проводимость, теплоемкость, расширение и сжатие при нагреве и охлаждении.

 

2) Механические свойства:

- прочность, твердость, вязкость, пластичность.

 

3) Технологические свойства:

- прокаливаемость, ковкость, свариваемость, обрабатываемость резаньем, жидкотекучность.

 

4) Химические свойства:

- окисляемость, растворимость, корозийная стойкость.

 

Механические свойства.

 

1) Прочность – способность металла сопротивляться разрушениям и появлению остаточной деформации под действием внешних сил.

2) Твердость – сопротивление металла деформации в поверхностном слое при местном силовом воздействии внешних сил.

3) Упругость – способность металла восстанавливать свою форму после прекращения действия внешних сил вызвавших деформацию.

4) Вязкость – способность металла поглощать механическую энергию и при этом проявляется значительная пластичность вплоть до разрушения (такие металлы используются при работе с ударной погрузкой).

5) Пластичность – возможность обработки металлов под давлением.

 

 

Механические характеристики делятся на:

 

1) Разрушение напряжения при растяжении.

2) Разрушение напряжения при сжатии.

3) Разрушение напряжения при изгибе.

4) Ударная вязкость

 

Все эти характеристики определяются экспериментальным методом. В зависимости от способа приложения нагрузки методы испытания механических характеристик металла бывают:

А) Статические (когда нагрузка возрастает медленно и плавно), (испытание на изгиб, растяжение, сжатие, кручение).

Б) Динамические (когда нагрузки возвращаются с большой скоростью или ударно), (испытание на ударную вязкость).

В) Повторно-переменные (когда нагрузка многократно изменяется по величине).

 

Лекция 5