15 XII WYKŁAD MATERIAŁOZNAWSTWO

UMOCNIENIE STOPÓW CZĄSTKAMI FAZ WTÓRNYCH

Dyspersyjne (rozdrobnione) cząstki faz wtórnych różniące się od osnowy metalowej strukturą,
składem chemicznym oraz własnościami sprężystymi i wytrzymałościowymi są przeszkodami
dla poruszających się dyslokacji i decydują o znacznym umocnieniu stopu. Umocnienie stopów
spowodowane przez dyspersyjne cząstki faz wtórnych może odbywać się według dwóch schematów:



Jako efekt utwardzenia wydzieleniowego gdy cząstki tych faz wydzielają się w osnowie
np. podczas obróbki cieplnej zwanej starzeniem (jest to typowa obróbka cieplna stosowana
dla stopów metali nieżelaznych);



Jako efekt utwardzenia dyspersyjnego, gdy cząstki faz wtórnych wprowadzone są do stopu już
w procesie jego wytwarzania np. metodami metalurgii proszków (spiekanie proszków metali
w wysokiej temperaturze i przy bardzo dużym ciśnieniu).

O tym w jakim stopniu stop z dyspersyjnymi cząstkami faz wtórnych umocni się decydują następujące
czynniki:

1. Różnica we własnościach sprężystych pomiędzy cząstkami a osnową metalową;
2. Wielkość, rozmieszczenie i udział objętościowy cząstek faz wtórnych;
3. Niedopasowanie sieci krystalicznej między osnową a fazą wtórną;
4. Wartość energii wynikającej z odkształcenia osnowy metalowej przez cząstki wtórne;
5. Wartość energii granic międzyfazowych.

BADANIA WŁASNOŚCI MATERIAŁÓW

1. Analiza chemiczna

Pozwala określić klasycznym metodami chemicznymi zarówno jakościowo jak i ilościowo skład
chemiczny badanego materiału, jego reaktywność oraz inne własności chemiczne

2. Krystalografia rentgenowska

Polega na prześwietlaniu materiału promieniami rentgena co pozwala określić strukturę krystaliczną,
parametry komórki, obecność wad punktowych, rozkład pierwiastków w sieci krystalicznej stopów,
a także ocenić jakościowo i ilościowo jego skład chemiczny nawet przy bardzo małych próbkach.

3. Badania metalograficzne

Umożliwiają poznanie i opisanie struktury metali i stopów. Dzielą się na:



badania makroskopowe podczas których budowę metali i stopów obserwuje się okiem
nieuzbrojonym lub przy powiększeniu do 5 razy. Są one najczęściej stosowane podczas
oceniania obecności i rozkładu siarki i fosforu w stali, poprawności wykonania spawania
lub sprawdzania czy w stopie znajdują się wady np. pęcherze powietrzne, żużle lub pęknięcia.



Badania mikroskopowe- dzielą się na badania przy użyciu mikroskopu świetlnego

(powiększenia 2000 razy), ale mała zdolność rozdzielcza. Mikroskopia świetlna pozwala
na podstawową obserwację struktury metali i stopów.



Mikroskopia elektronowa dzieli się mikroskopię transmisyjną TEM oraz mikroskopię
elektronową skaningową SEM. Obie te metody badawcze oparte są o zjawisko emisji
elektronów przez działo elektronowe a następnie przechodzenia ich przez bardzo cienką
próbkę metalową (TEM) lub omiatania przez nie powierzchni badanej próbki (SEM).
W przypadku mikroskopii transmisyjnej można uzyskać powiększenia do 5 mln razy przy
odpowiedniej zdolności rozdzielczej, a więc można obserwować pojedyncze atomy
oraz mniejsze cząstki. Interpretacja tak otrzymanych obrazów wymaga dużej praktyki
badawczej. Mikroskopia SEM pozwala obserwować materiał przy powiększeniach do 150 tys.
razy. Obraz jest plastyczny, zbliżony do trójwymiarowego a jego interpretacja jest mniej
skomplikowana niż przy wcześniejszej metodzie.

4. Badania własności mechanicznych

Dzielą się na:



Badania własności wytrzymałościowych;

o

Udarności;

o

Odporności na pękanie;

o

Odporności na ścieranie (badania trybologiczne / tribologiczne);

o

Badania odporności na pełzanie materiałów (zdolność do odkształcenia się materiału
pod obciążeniem w wysokiej temperaturze);



Badania właściwości technologicznych

o

Badania tłoczności

o

Skrawalności

o

Spawalności

5. Badania własności fizycznych zalicza się badania własności magnetycznych, elektrycznych

oraz własności cieplnych np. przemian fazowych lub zmian współczynnika rozszerzalności
cieplnej (badania dylatometryczne).

6. Badania korozyjne stanowią odrębną grupę badań chociaż w ich skład wchodzą badania

chemiczne, fizyczne, wytrzymałościowe i metalograficzne. Mają na celu dobór właściwego
materiału do określonych warunków środowiska, w którym będzie się znajdował, określenie
szybkości procesów korozyjnych zachodzących w materiale w określonym środowisku
oraz opracowywanie sposobów zabezpieczania antykorozyjnego metali i stopów.