Основні поняття про сплави

Конструкційні метали і сплави.

Ударна в’язкість, витривалість та зносостійкість

Основним видом випробувань металів при динамічних навантаженнях є випробування на ударний згин надрізаних зразків стандартизованого розміру. Ударною в'язкістюназивають відношення роботи, яка витрачена на руйнування зразка до початкової площі його поперечного перерізу в місці руйнування. Зразок з надрізом встановлюють на маятниковому копрі і наносять удар маятником.

Більшість деталей машин і конструкцій, що працюють при циклічних навантаженнях, руйнуються після певної кількості циклів при напруженнях, нижчих за σ_Т. Це явище називають втомою. За характеристику міцності металу в таких умовах використовують межувитривалостіσ_-1 — найбільше напруження, при якому деталь не руйнується після певної кількості циклів навантаження, що називають базою. Для сталі вона становить 10⁷ циклів, а для кольорових металів — 10⁸. Дослідження проводять на випробувальних машинах, частіше з обертовим зразком.

На зносостійкість конструкційні матеріали випробовують на спеціальних барабанах, що обертаються.

Оскільки при стандартних випробуваннях важко повністю відтворити умови роботи деталі в конструкції чи машині, часто готові деталі додатково випробовують на стендах або в процесі експлуатації. Це хочі дорого, проте дає змогу приймати обгрунтованіші рішення при виборі матеріалу і способі його зміцнення.

Тема 2.1. Основні положення теорії сплавів. Сплави заліза з вуглецем.

Чисті метали в більшості випадків не забезпечують необхідного комплексу механічних та технологічних властивостей і тому рідко використовуються для виготовлення деталей. В більшості випадків в техніці використовують сплави.

Сплавом називають речовину, яка складається з двох або більше компонентів.

Більшість сплавів отримують в рідкому стані, однак вони можуть бути одержані також шляхом спікання, електролізу, конденсації з пароподібного стану, тощо. В якості компонентів до складу металевих сплавів можуть входити і неметали (металоїди), але переважати мають метали.

Не всяка сполука компонентів дає сплав. Залізо та свинець, наприклад, в рідкому стані розділяються на два шари, і одержання сплаву цих компонентів стає неможливим.

Необхідною умовою для виготовлення сплавів с взаємна дифузія атомів компонентів. Ця умова найлегше задовольняється тоді, коли компоненти перебувають у рідкому стані і утворюють однорідні розчини на атомному рівні. Під час кристалізації залежно від фізико-хімічних властивостей компонентів їх атоми взаємодіють. Внаслідок такої взаємодії формуються структури у вигляді:

—твердого розчину заміщення або проникнення;

—хімічної сполуки;

—механічної суміші з різнорідних кристалів тощо.

У твердому розчині заміщенняатоми розчиненого компонента заміщують частину атомів компонента-розчинникав його кристалічній решітці. Кількість заміщених атомів може змінюватись у широкому діапазоні. Залежно від цього розрізняють тверді розчини з необмеженою і з обмеженою розчинністю. Для утворення таких розчинів необхідно вибрати компоненти, в яких:

– однаковий тип елементарної кристалічної гратки;

– різниця розмірів атомних радіусів не перевищує 8...15 %;

– близька будова валентних атомних рівнів компонентів.

У твердому розчині проникненняатоми розчиненого компонента можуть перебувати в міжатомних порожнинах просторової кристалічної гратки компонента розчинника.

Зважаючи на невеликі розміри порожнин кристалічної гратки металу-розчинника, можна стверджувати, що в них можуть перебувати лише атоми неметалів з малими розмірами (вуглець, водень, бор).

Тверді розчини проникнення бувають тільки обмеженими,концентрація розчиненого компонента в них практично не перевищує 2 %.

Хімічна сполука найчастіше утворюється з елементів, які істотно відрізняються за будовою і властивостями. Співвідношення кількості атомів елементів, що входять до складу сполуки, строго визначене й виражається певною формулою Елементарна кристалічна гратка хімічної сполуки відмінна від кристалічних граток компонентів, що її утворили. Хімічні елементи в ній займають строго визначені положення. Властивості хімічної сполуки істотно відрізняються від властивостей компонентів. Переважно хімічним сполукам властива низька пластичність і висока твердість, яка істотно перевищує твердість компонентів. На відміну від твердих розчинів, хімічні сполуки мають сталу температуру плавлення.

Механічна сумішскладається із різнорідних кристалів. Така структура представляє собою дуже дрібну суміш кристалітів (зерен) компонентів. Механічні суміші утворюються у випадках, коли елементи мають обмежену розчинність і не утворюють хімічного з’єднання.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Твердість	\|	Діаграма стану сплавів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.