Типы кристаллических решеток

Упорядоченное, периодически повторяющееся в трёх измерениях расположение атомов называется кристаллической решёткой. Период решетки-расстояние между ближайшими параллельными атомными плоскостями.Базис – это количество атомов, принадлежащих одной элементарной ячейке, при условии, что она не изолирована. Координационное число- это число атомов, находящихся на равном и минимальном расстоянии от данного атома. Коэффициент плотности упаковки – это отношение объёма атомов, приходящихся на одну элементарную ячейку, к объему всей ячейки

Объемноцентрированная кубическая решётка – ОЦК харатерна для металлов Feα Cr, W, V, Ti: -периоды равны; КЧ = 8;базис = 1/8*8 + 1 = 2;ПУ = 68%

Гранецентрированная кубическая решётка ГЦК характерна для Feγ Cu, Ni: - периоды равны КЧ=12;Б=1/8*8 +1/2*6 = 4;ПУ=74%

Гексагональная плотноупакованная ГПУ характерна для Mg, Zn периоды с/а= 1,633;КЧ=12;Б=1/6*12 +1/2*2 + 3 =6;ПУ=74%

полиморфизм-смена крист. решётки у одного и того же металла.

2.Закалка стали. Выбор температуры нагрева.

Закалка – вид термической обработки, заключающийся в нагреве стали выше критической температуры (структура аустенит), выдержки при этой температуре и охлаждении со скоростью выше критической (структура мартенсит). Цель: повышение твердости и прочности стали.

Критическая скорость охлаждения – минимальная скорость охлаждения стали, при которой не происходит распада аустенита с образованием перлита (t = 727° C).

При охлаждении со скоростью vкр кривая охлаждения касательна к линии начала распада А. При скорости v1<vкр – низкая скорость охлаждения – идет процесс распада А, закалки не происходит. При v2>vкр – происходит закалка с образованием мартенсита. При v3<vкр происходит неполная закалка, часть кристаллов А распадается, часть – превращается в мартенсит.

Выбор температуры нагрева стали под закалку.

Условия выбора:

 

1) Образование аустенитной структуры должно пройти полностью за относительно непродолжительное время.

2) Не должно происходить увеличения размеров зерна аустенита вследствие нагрева.

Результаты закалки при разных условиях:

1) Температура выше оптимальной: превращение происходит быстро, увеличиваются размеры кристаллов аустенита, следовательно возможно ухудшение свойств закаленной стали.

2) Температура оптимальная: превращение происходит быстро, результат качественный.

3) Температура ниже оптимальной: Закалка возможна, но недопустимо сильно увеличивается время выдержки.

4) Температура ниже критической: Аустенит образуется частично. Результат – неполная закалка.

Интервал температур определен экспериментально. Для заэвтектоидных сталей температура нагрева на 20–50° C выше линии SK. Причина: углерод как легирующий элемент способствует повышению устойчивости аустенита.

Для заэвтектоидных сталей закалка с температурой выше линии SK приводит к высокому содержанию углерода в аустените. После закалки при низких температурах в структуре находится много остаточного аустенита, как следствие уменьшается твердость. После закалки при температуре на 20–50° C выше линии SK, избыточный углерод остается в виде цементита, содержание углерода в аустените пониженное, аустенит практически полностью превращается в мартенсит. Влияние остаточного аустенита компенсируется высокой прочностью и твердостью вторичного цементита.

Способность стали к закалке.

1) Закаливаемость – способность стали существенно изменять свои свойства после закалки. Зависит от содержания углерода в стали (С > 0,25%).

2) Прокаливаемость – способность стали образовывать мартенсит при низких критических скоростях охлаждения. Чем ниже скорость, тем выше прокаливаемость, тем толще поверхностный слой закаленного металла.

 

Диаграмма состояния Al-Cu

Сплавы подвергаемые То –это те сплавы попад в птичку(α)

То: закалка+старение (темп 500 –вода-α пересыщенное)

Старение заключается в выдержке закаленного сплава при комнатной температуре 5…7 суток (естественное старение) или 10…24 ч при повышенной температуре 100…200'С (искусственное старение)в процессе старения происходит распад пересы-щенного твердого раствора, который идет в несколько стадий в зависимости от температуры и продолжительности старения:

I стадия старения - образование зон Гинье-Престона (зонное старение)Эта стадия наиболее характерна для естественного(при 20*С) или низкотемпературного искусственного старе-ния (ниже 100…150C).

II стадия старания - образование метастабильной O' (тета)-фазы (фазовое старение). По мере выдержки сплава при повышенных температурах на базе зон Гинье-Престона образуются дисперсные частицы промежуточной O'-фазы с кристаллическойрешеткой, отличающейся от решетки твердого раствора. Промежуточная фаза имеет отличную от стабильной (O(тета)-фазы) кристаллическую решетку и сохраняет когерентную связь с решеткой а-твердсго раствора

III стадия старения - образование стабильной О-фазы (коагуляционное старение). При дальнейшей выдержке происходит срыв когерентности, коагуляция метастабильной фазы и образование стабильной О-фазы CuAl2, (рис. 104г). Искажения кристаллической решетки частично снимаются и прочность сплава понижается (рис 105).

Состаренные сплавы можно подвергать обработке на возврат, которая состоит в кратковременной выдержке сплава (2…3 мин) при 230…250"С. Во время нагрева рассасываются зоны Гинье-Престона и восстанавливается пластичность свежезакаленного состояния. При последующем вылеживании сплава при комнатной температуре вновь происходит образование зон ГП-1 и упрочнение сплава

Протяжки из стали Р18.

Р18- быстрорежущая сталь: 0,7-0,8%С, 18%W. Структурный класс в равновесном состоянии - ледебуритный. Основной легирующий элемент W- обеспечивает теплостойкость и повышение температуры отпуска мартенсита. Обработка: закалка с охлаждением в масле, трехкратный низкий отпуск(t=550-570). Трехкратный отпуск проводят для уменьшения кол-ва ост аустенита, который снижает режущие свойства. Окончательная структура: М_отп+карбиды+ А_ост; имеет высокую твердость.

 

№10