1.Właściwości mechaniczne materiałów Pod pojęciem właściwości mechanicznych rozumie się wytrzymałość na rozciąganie, twardość, udarność, ciągliwość sprężystość. Własności wytrzymałościowe -statyczne -dynamiczne -zmęczenie cieplne -wytrzymałość na pełzanie -odporność na pękanie. Wytrzymałość jest to granica oporu stawianego siłom zewnętrznym przez siły wewnętrzne ciała stałego |
2. Naprężenia i odkształcenia. 1.Napręzenie normalne jest to stosunek wartości normalne do pola przekroju (sigmaδ=N/S] 2.Napreżenie styczne jest to stosunek ważności siły stycznej do pola przekroju(tał Γ=T/S] Jednostką naparzenia w układzie SI jest I Pa =lN/m2. Naprężenie mechaniczne jest to siła powierzchniowa odniesiona do jednostki pola przekroju Naprężenia własne as to naprężenia które pozostają~ w materiale po zdjęciu siły i działającej na materiał. Odkształceniem nazywa się zmianę kształtu i wymiarów materiału pod wpływem naprężeń. Odkształcenie powstałe przy względnie niskich naprężeniach, zanikające po usunięciu obciążeń nosi nazwę sprężystego, a pozostające-plastycznego Przy wznoście naprężeń odkształcenie może kończyć się pękniecie. W zależności od sposobu działania na ciało odróżniamy następujące podstawowe rodzaje odkształceń rozciąganie. ściskanie. Ścinanie, skręcanie i zginanie |
3.Materiały sprężyste i plastyczne. Odkształcenie sprężyste fundamentalnie różni się od plastycznego. Procesy przemieszczania atomów i odkształcenia siatki kaptalograficzej, jak i samego odkształcenia w skali mało, są odwracalne. Nie pozostawiają one zauważalnych zmian struktury i właściwości. Po usunięciu obciążenia, atomy wracają w swoje równowagowe położenie, a kryształy przejmują początkowy kształt i wymiar. Właściwości sprężyste materiałów podlegają siłom wiązań międzyatomowych. Umownie przyjmie się ze granica sprężystości odkształcenia materiału są naprężenia wywołujące wydłużenie trwale materiału 0,05 % Naprężenie które wywoła odkształcenie materiału 0,2% nazywamy umowną granicą plastyczności Materiały plastyczne U podstaw odkształcenia plastycznego leży nieodwracalne przemieszczenie jednych części kryształu wzglądem innych Po usunięciu obciążenia zanika jedynie sprężysta składowa odkształcenia. Plastyczności określa się zdolność materiału do przenoszenia przed pęknięciem znaczących odkształceń. Należy ona do najważniejszych właściwości charakteryzujących materiały, konstrukcyjne. Dzięki plastyczności możliwe jest bezwiórowe kształtowanie materiału (blachy, kształtowniki ). Właściwości plastyczne pozwalają na równomierny. rozkład naprężeń lokalnych w całej objętości metalu zmniejszając tym samym zagrożenie pęknięciami |
4.Re, Rm, A, Z Re- (granica plastyczności) jest to naprężenie po osiągnięciu którego występuje wyraźny wzrost wydłużenia rozciąganej próbki bez wzrostu lub nawet przy spadku obciążenia Re=Fe/So Rm- wytrzymałość materiału na rozciąganie jest to stosunek największej siły Fm przenoszonej przez próbkę do pierwotnego pola So przekroju próbki Rm=Fe/So A-wydłużenie A=l1-l0/l0 Z-zwężenie A=S1-S0/S0 l0.S0-odpowiednio początkowa dł. Pomiarowa i początkowy przekrój poprzeczny próbki l1.S1-długość i pole najmniejszego przekroju próbki po zerwaniu
|
5 Wytrzymałość — pojęcie, metody badań
Wytrzymałość jest to granica oporu stawianego siłom zewnętrznym przez siły wewnętrzne ciała stałego. Jest to również wartości obciążenia przy którym ten element ulega ziszczeniu.
4) Badania zmęczenia cieplnego. cieplno mechanicznego 7) Badania w złożonym stanie naprężeń oraz :badania naturalne, części, zespołów itp. |
6.Twardością nazywamy opór materiału przy wciskaniu wgłębnika twardość jest to właściwość wszystkich ciął stałych polegająca na stawaniu oporu odkształceniom plastycznym lub pęknięciom przy lokalnym silnym oddziaływaniom na ich powierzchnie przez inne ciało twarde. Metoda Brineila
Wgłębnikiem w metodzie Brinella jest kulka stalowa. Średnica wynosi 10 mm Stosuje się również kulki o średnicy 5; 2.5; 1 mm. Czas trwania pełnego obciążenia P powinien wynosić 10—15 s dla stali i żeliw oraz 30—60s dla innych metali zależnie od twardości. Metodę Brinnela stosuje się przy pomiarze twardości stali w stanie surowym. Metoda Rockwella Pomiar twardości ta metoda polega na wciskaniu stożka diamentowego a kącie wierzchołkowym 120 przy dwustopniowym obciążeniu Okreś1enie twardości sprowadza się w zasadzie do pomiaru głębokości odcisku a jej wartość odczytuje się bezpośrednio na czujniku twardościomierza Metoda ta zna1azła zastosowanie do pomiarów materiałów twardych o małych rozmiarach Metoda Vickersa
Twardość Vickersa stanowi stosunek siły obciążającej P która wynosi Z— I000Ndo powierzchni odcisku. Wgłębnik jest w kształcie piramidki diamentowej o podstawie, kwadratowej I kacie wierzchołkowym miedzy |
7. Udarność pojęcie i badania Udarność jest to odporność materiału na złamanie. Podstawowym badaniem dynamicznym jest metoda udarowego zginania znana pod nazwą badania udarności polega ona na łamaniu próbki jednokrotnym uderzeniem młota wahadłowego. Badania udarności są szeroko stosowane przy ocenie skłonności materiału do kruchego pękania i temp przejścia w stan kruchy. Ocena skłonności materiału do kruchości na zimno można dokonać na podstawie charakteru przemian ( miejsce przełamania próbki). Przełam ciągliwy jest matowy z popielatym odcieniem tzw włóknisty. W miarę obniżania temp pojawi się charakterystyczny błyszczący przełom kruchy |
8. Zmęczenie badanie zmęczenia Wykres Woklera. Zmęczenie jest to pękanie materiału pod wpływem cyklicznie zmieniających się naprężeń. Ocenia się, że spośród zniszczonych podczas eksploatacji ruchomych części maszyn, 90% stanowią. zniszczenia zmęczeniowe - Wynikiem pojedynczego badania zmęczeniowego jest liczba cykli obciążeń do wystąpienia zniszczenia przy żądanej ampli rudzie naprężeń Na krzywej zmęczeniowej można wyróżnić 3 zakresy Pierwszy z nich nosi nazwę quasi statycznego ponieważ pękniecie w tym zakresie niewiele różni się od pęknięcia podczas jednokrotnej statycznej próby destrukcji. Drugi zakres charakteryzuje zmęczenie niskocykliczne podczas którego pękanie przebiega według procesu odkształcania W trzecim zakresie ma miejsce wysokocyliczne pękanie zmęczeniowe przy prawie całkowitym braku odkształcenia plastycznego. |
9.Karb -rodzaje. Karbami są dowolne naruszenia ciągłości materiału i mogą nimi być wady spoin, skaleczenia powierzchni, wtrącenia niemetaliczne, porowatość gazowa Karbem może okazać się otwór technologiczny lub montażowy i ostre przejście między ściankami elementu .Karby wywołują w materiale złożonym stan naprężeń, ich koncentrację i zwiększenie odkształcenia plastycznego. Złożony stan naprężeń polega na tym że pod wpływem naprężeń rozciągających występują naprężenia osiowe i poprzeczne. Im głębszy, bardziej ostry jest karb tym wyższa jest wartość granicy plastyczności Rodzaje: -karb wewnętrzny -karb zewnętrzny |
10. Pełzanie, granica pełzania Powolne odkształcenie materia pod wpływem stałego obciążenia przekraczającego granicę sprężystości nosi nazwę pełzania. Rozróżnia się pełzanie wysokotemperaturowe i niskotemperaturowe. W czasie wysokotemperaturowego zachodzącego w tem T> 0,5 Te nakładają się na siebie dwa przeciwstawne procesy umocnienie odkształceniowe i termiczne osłabienie. Jeżeli przeważa drugi z procesów w metalu zaczynają się aktywowane cieplnie dyfuzyjne procesy osłabiające materiał tj. zdrowienie, rekrystalizacja, rozrost ziarn Pełzanie niskotemperaturowe zachodzi w tem. T<0,5Tt Dlatego przeważa tu umocnienie odkształceniowe, bowiem nie mogą w tej temp wystąpić zjawiska zdrowienia nawrotu i rekrystalizacji Granicę pełzania oznacza się literą R z indeksem określającym graniczne wydłużenie, czas i temp. Badania. Wytrzymałość na pełzanie jest naprężeniem które po upływie określonego czasu w danej temp. Spowoduje zerwanie próbki . |
11. Pękanie , odporność na pękanie współczynnik koncentracji naprężeń
Statyczne dynamiczne i cykliczne badania oporów rozwoju pęknięcia lub odporności na pękanie sprowadzają się do następującej ogólnej procedury. W próbkach określonego |
12.Nierówność powierzchni. Rz, R Chropowatość powierzchni — nazywamy zbiór nierówności powierzchni rzeczywistej przedmiotu o małych odstępach wierzchołków tej nierówności Rz- średnia wartość 5 różnic o odległości pomiędzy najwyżej położnymi punktami wzniesień a najniżej położonymi wgłębnikami profilu zaobserwowanego R- średnia arytmetyczna odchylenia profitu od linii średniej Profil zaobserwowany -linia przecięcia powierzchni płaszczyzny prostopadłej do tej powierzchni i do śladów obróbki. Profil ten mierzy się na dł. odcinka elementarnego lub odcinka pomiarowego |
13. Tarcie , zużycie , trybologia Tarcie opisuje siła tarcia T o wartości proporcjonalnej do siły G odcisku prostopadłej do pow. styku ciał. Siła tarcia jest styczna do pow. zetknięcia ciała i zawsze zwrócona przeciwnie do kierunku ruchu tych ciał. Siła ta stara się przeciwdziałać ruchowi ciał |
14.Oporność elektryczna Oporność czynna ( rezystancji) przewodnika zależy od rodzaju materiał przewodnika oraz jego wymiarów geometrycznych. Jest tym ona większa im dłuższy jest przewodnik i im mniejszy jest jego przekrój poprzeczny. Oporność właściwa nie zależy od wymiarow geometrycznych przewodnika lecz jedynie od materiału przewodnika i jego stanu fizycznego. W półprzewodnikach i izolatorach wzrost tem powoduje w zasadzie spadek oporności właściwej. W stopach podle gajach uporządkowaniu zgniot powoduje zwiększenie oporności właściwej. Spowodowane jest to zniszczeniem uporządkowania struktury i wskutek tego większym rozprowadzeniem nośników prądu elektrycznego. Wyżarzanie zgniecionego metalu powoduje zmniejszenie oporności właściwej powrót do stanu |
15.Badania ultradźwiękowe materiałów Metoda ultradźwiękowa wykorzystuje zjawisko przenoszenia fal ultradźwiękowych tj. fal o częstotliwości większej od 20 kHz w ciebie stałym. Fale te rozchodzą się najłatwiej w materiałach bezpostaciowych (tworzywa sztuczne. guma) W metodzie przenikania sondę nadawczą i odbiorcza umieszcza się z dwóch stron przedmiotu. Jeżeli materiał nie ma wad, na ekranie oscyloskopu występują dwa impulsy. Obecność wad sygnalizuje osłabienie, bądź całkowity zanik impulsu wyjścia. W metodzie echa obie sondy umieszczone są po jednej stronie przedmiotu. Materiał bez wad daje na ekranie oscyloskopu dwa impulsy. Obecność wady małych rozmiarów sygnalizuje dodatkowy impuls odbicia od niej, a obecność wad dużych rozmiarów impuls dodatkowy odbija się od niej oraz znika drugi impuls odbicia od dna. |
16. Mikroskopia świetlna i elektryczna Mikroskopia świetlna stosowana do badań metali i ich stopów mikroskop zwany metalograficznym różni się od powszechnie znanych. gdyż umożliwia obserwację próbki tylko w świetle odbitym od jej powierzchni. Wynika to stad ze próbki metali są nieprzezroczyste. Stad konieczność szlifowania i polerowania powierzchni metalu do lustrzanego połysku Badania na mikroskopie świetlnym stwarzają możliwość: -identyfikacji stopu -oceny postaci i stanu materiału -identyfikacji faz i wielkości ziaren -odtworzenie. zastosowanie procesu technologicznego -wykrycie wad budowy wewnętrznej materiału
Mikroskop elektronowy jest urządzeniem, w którym -transmisyjny, w którym wiązka elektronów padająca na badany obszar cienkiego preparatu przenika przez niego a następnie tworzy obraz na ekranie fluorescencyjnym -skaningowy, w którym badany obszar preparatu, jest oświetlony za pomocą wiązki elektronów o średnicy znacznie mniejszej od pola obserwacji. Wiązka przemieszczając się po badanej powierzchni umożliwia utworzenie kolejnych punktów obrazu obserwowanych na ekranie lampy kineskopowej |
17. Wiązania w kryształach W zbiorach atomów występują i odpychania Występują 3 stany skupienia: -gazowy -stały, - ciekły, Spójność zapewniają siły przyciągania ale działają i odpychająco Siły te stanowią wiązania: -pierwotne -miedzy atomami: - jonowe (międzyatomowe) -atomowe - metaliczne wtórne -między cząsteczkami: Van der Vadsa |
18. Metale — pojecie , właściwości ogólny podział Metale — pierwiastki metaliczne. -chemiczne — pierwiastki chemiczne, których atomy mogą zastępować ulegające dysocjacji atomy wodoru w kwasach tworząc sole. 111 aktywnych pierwiastków w tym aż 76 to metale. Lekkle: Mg, Be Al. , Ti Ciężkie Pb, Mo, Ag, Au, Pt, W, Ta, In, Os. Niskotopliwe: Sn, Pb, Zn. Trudnotopliwe: W, Mo, Ta, No. Szlachetne Au. Pt. Ag |
19. Siec krystalograficzna, układy krystalograficzne |
20. Sieć Al A2 A3
|
22. Polimorfizm . alotropia Niektóre metale mogą mieć w różnych temp różna siatkę krystalograficzna. Takie zjawisko nosi nazwę polimorfizmu lub alotropii i podlega mu: Fe. tytan. nikiel. chrom. Mangan kobalt. i inne. Przejściu metalu z jednej postaci polimorficznej w drugą towarzyszy zmiana właściwości, a szczególnie gęstość i objętość Fe —` ma o 3% wyższa gęstość od żelaza Fe-α odpowiednio mniejsza objętość właściwa. |
23. Defekty budowy krysta1icznej, rodzaje, wpływ na właściwości. Pojedynczych atomów są defektami punktowymi. Do tego rodzaju defektów zalicza się atomy w wiezie, czyli wakans. W wyniku drgań cieplnych maże zachodzić przesuniecie atomu w położenie międzywęzłowe i jednoczesny utworzeniem wakansu. Ulokowanie w sieci obcego atomu spowoduje kontrakcje sieci, kiedy atom ten ma mniejszy promień lub ekspansję przy większym atomie obcym. |
24. Podstawy krzepnięcia — zarodkowanie, krystalizacja
Przy chłodzeniu ciekłych metali odwrotnie niż przy ogrzewaniu ich w stanie stałym ruchliwość atomów maleje. Pojawiaj się w cieczy fluktuacje, czyli zgrupowania atomów, w których ułożenie odpowiada sieć krystalicznej. Kształtuje się uporządkowanie Tworzenie zarodków fazy stałej a konkretnie szybkość zarodkowania szybkość wzrostu kryształów. Zarodkiem krystalizacji może być skupisko własnych atomów lub cząstki, substancje i materiały obce W pierwszym przypadku będą to zarodki homogeniczne, w drugim zaś heterogeniczne. Zarodkowanie homogeniczne odbywa się kosztem mocnego zużycia energii Nalezy, bowiem zgromadzić dostateczna liczb atomów, aby zarodek, ulegl wymianom krytycznym osiągną termodynamiczna i fizyczną trwałość. Na energie składa się wiec ujemna praca przemiany cieczy w zarodek i dodatnia tworzenia powierzchni materiału. Ujemna -bo procesowi krystalizacji towarzyszy zmniejszanie energii wewnętrznej dodatnia, bo napięcie międzyfazowe zwiększa energie układu. Od liczby zarodków powstających w zależności od przechłodzenia zależy wielkość ziarna. Przy dużej liczbie zarodków wielkość ziarna będzie oczywiście odpowiednio mała. Na liczbę zarodków wpływa nie tylko przechłodzenie. W realnych warunkach zarodkowanie homogeniczne jest utrudnione. dlatego role tę spełniają różne cząstki stale: przemiany. tlenki ścianki form, wtrącenia niemetaliczne produkty odtleniania. Im więcej takich zarodków heterogenicznych tym drobniejsze jest ziarno w zakrzepłym materiale. Często wprowadza się do ciekłego metalu odpowiednio substancje zwane modyfikatorami, które zwiększają liczbę zarodków krystalizacji ziarno. Taki proces nosi nazwę modyfikacji Defekty punktowe: powstają w procesie krystalizacji pod wpływem podwyższonej temp sił zewnętrznych a także przy działaniu promieniami |
25.Dendryt Roztwory stałe w postaci dendrytów. Są to drzewo podobne twory różnej wielkości stopnia rozdrobnienia i rozgałęzienia Główna oś dendrytów jak i gałęzie mają na przekroju różny skład chemiczny Segregacji towarzysząca krystalizacji dendrytycznej nosi nazwę segregacji dendrytycznej
|
26. Mechanizm odkształcenia plastycznego U podstaw odkształcenia plastycznego leży nieodwracalne przemieszczenie jednych części kryształu względem innych. Po usunięciu obciążenia zanika jedynie sprężysta składowa odkształcenia. Plastycznością określa się zdolność materiału do przenoszenia przed pęknięciem znaczących odkształceń. Należy ona do najważniejszych właściwości charakteryzujących dany materiał Dzięki plastyczności możliwe jest bezwiurowe kształtowanie materiału ( blach, rury, kształtowniki, części maszyn). W1asciwo~ci plastyczne pozwalają na równomierny rozkład naprężeń lokalnych całej objętości materiału, zmniejszając tum samym zagrożenie pęknięciem jest charakterystyczne dla metali że stawiają one większy opór przy rozciąganiu niż przy ściskaniu. Dlatego proces odkształcenia plastycznego jest zwykle procesem poślizgu po płaszczyznach krystalograficznych lub po płaszczyznach poślizgu najczęściej obsadzony atomami. W wyniku poślizgu nie zmienia się istota budowy krystalicznej przemieszczonych części kryształu. Drugi z mechanizmów odkształcenia plastycznego nosi nazwę ścinania Jednak w tym przypadku odbywa się ono przez ścinanie. Jednak w tym przypadku jest to ścięcie i przemieszczanie tylko części kryształu w położeniu lustrzanym odbiciem części nie przemieszczonej. Odkształcenie przez bliźnia kowanie wymaga wyższych naprężeń niż poślizg i występuje zwykle przy utrudnionym z różnych poślizgu. Bliźniaki obserwuje się na ogół przy odkształceniu i niskich tem i dużych szybkościach przykładowego obciążenia. W takim przypadku konieczne są duże naprężenia ścinające. Bliźniaki są najbardziej charakterystyczne dla metali krystalicznych sieci heksagonalnej zwartej A3 chociaż i w strukturze miedzi i jej stopów występują one obficie. Zgodnie z dyslokacyjną koncepcją odkształcenia, procesy poślizgu i bliźnia kowania przebiegają stopniowo przez przemieszczenie dyslokacji a nie przez równoczesne ścinanie i przesunięcie całej płaszczyzny atomowej. Dzięki temu że do przemieszczania dyslokacji konieczna jest znacznie mniejsza siła niż do zerwania naprężenia wiązań w całej płaszczyźnie sieciowej rzeczywiste naprężenie ścinające jest o wiele niższe od teoretycznego. Wartość naprężenia niezbędnego do zapoczątkowania makroskopowego odkształcenia plastycznego nosi nazwę granicy plastyczności. Metale i stopy wykazują często górną i dolną granicę plastyczności Naprężenie konieczne do odkształcenia plastycznego zależy od szybkości odkształcenia i temp. Ze wzrostem szybkości odkształcenia, osiągnięcie zadanej deformacji wymaga wyższych naprężeń natomiast ze wzrostem temp naprężenia te maleją. Tak więc odkształcenie plastyczne jest procesem aktywnym cieplnie. W miarę obniżania temp dranica plastyczności w większości metali wzrasta w największym stopniu obserwuje się to u metali krystalicznych w sieci regularnej przestrzennie centrowanej A2 i heksagonalnej zawartej w A3. Metale o sieci regularnej płasko centrowanej A1 wykazują znacznie mniejszą wrażliwość granicy plastyczności na zmianę temp |
27. Zgniot i rekrystalizacja Po usunięciu obciążenia przekazującego granicę plastyczności w materiale poddanym takiemu obciążeniu pozostanie trwałe odkształcenie. Przy ponownym przyłożeniu siły okazuje się że wzrasta granica plastyczności, materiał odkształca się trudniej. Umocnienie pod wpływem odkształcenia plastycznego nazywa się umocnienie ziarna lub odkształceniem. Przy odkształceniu ziarna zmieniają swój kształt i oriętacje ulegają spłaszczeniu i wydłużeniu w kierunku odkształcenia pojawia się tzw. Tekstura. Ze wzrostem zgniotu wzrastają wszystkie własności mechaniczne charakteryzujące opory odkształceń plastycznych natomiast szybko maleją same własności plastyczne. Granica plastyczności rośnie szybciej niż wytrzymałości i w miarę zwiększania zgniotu wartość obu charakterystyk staje się porównywalna. Konsekwencją zgniotu jest nie tylko umocnienie. Zmieniają się też właściwości fizyczne maleje gęstość wzrasta oporność korozyjna. Rekrystalizacja Stan zgnieciony umocniony odkształceniowo jest termodynamicznie nie trwały- metastabilny. Znaczne odstępstwo od równowagi strukturalnej i naprężeniowej sprawia że materiał ma wysoką energię swobodną. Oznacza to że będzie on wykazywał tendencję do zmniejszania energii- do przechodzenia w stan o większej trwałości strukturalnej i naprężeniowej. Czasami może się to odbywać w trakcje długo trwałego wytrzymywania w temp pokojowej ale zwykle należy materiałowi w tym procesie pomóc. Najprostszą i najskuteczniejszą formą tej pomocy jest aktywacja cieplna trzeba podgrzać materiał do określonej dla niego temp. Powrót materiału zgniecionego do równowagi znany pod nazwą rekrystalizacji przebiega trzy zachodzące na siebie stadia: -zdrowienie -rekrystalizacja pierwotna -rekrystalizacja wtórna Zdrowienie
Jest to pierwszy etap odbudowy odkształconej struktury metalu. Zdrowienie polega na przegrupowaniu defektów budowy krystaliczne i zmniejszeniu gęstości. Rezultatem tych zjawisk jest znaczne zmniejszenie naprężeń własnych. Część naprężeń wewnętrznych jednak pozostaje a związana z nimi energia swobodna warunkuje skłon noś metalu do rekrysta1izacji. W okresie zdrowienia następuje powrót do stanu wyjściowego takich właściwości jak przewodność elektryczne i odporność na Rekrystalizacja wtórna Zjawisko rekrystalizacji wtórnej różni się w zasadniczy sposób od rekrystalizacji pierwotnej w czasie której powstawanie mocnych ziarn zależy wyłącznie od liczby zarodków rekrystalizacji Natomiast w zjawisku wzrostu ziarn które zaczyna się powyżej temp rekrystalizacji ziarna już zrekrystalizowanie rozrastają się i bezładnie pochłaniają wzajemnie np. to samo ziarno na jednym odcinku swej granicy może pochłaniać sąsiednie będąc równocześnie wchłaniane na drugim odcinku przez inne ziarna |
28.Anizotropia i tekstura Ze względu na różną gęstość atomów w różnych kierunkach kryształu obserwuje się zjawisko zwane anizotropią. Objawia się ona zróżnicowaniem badanej cechy zależnie od kierunku badania wyniki pomiarów współczynnika rozszerzalności liniowej cynku w dwóch prostopadłych kierunkach różnią się nawet 3 -4- kro tnie. a wytrzymałość zależą nawet czterokrotnie Przy polikrystalicznej budowie metali i stopów właściwości te są uśrednione i nie jako psełdozotopowe. Nie wszystkie jednak, bo i polikrystaliczne materiały mogą być anizotropowe bądź za sprawa naturalnych bądź zamienionych i sterowanych procesów konstruowania struktury tak jak tzw. tekstura. |
29.Faza reguła fazy. Faza nazywamy wyodrębnioną cześć układu o określonym składzie chemicznym, budowie wewnętrznej i właściwościach Wyobraźmy sobie, że w naczyniu znajduje się pewna ilość soli, czyli w naczyniu jest pewna ilość jednej fazy. Gdybyśmy do naczynia wlali wodę to w tym momencie naczynie zawiera materiał dwufazowy: nierozpuszczonej soli i wody. Po rozpuszczeniu soli w Naczyniu ponownie jest jedna faza -wodny roztwór soli. Reguła faz z=s-f+l gdzie:
s — Liczba stopni swobody, czyli ilość czynników które można swobodnie zmieniać bez naruszenia równowagi układu f— liczba faz w określonych okolicznościach fizyko-chemicznych. |
30.Roztwór stały. Faza międzymetaliczna. Roztwór stały -jest jednorodną fazą o wiązaniu metalicznym i strukturze krystalicznej obsadzonej, co najmniej dwoma rodzajami atomów: RODZAJE ROZTWORÓW STAŁYCH a)różnowęzłowe, w których węzły sieci obsadzone są różnymi atomami, b) międzywęzłowe, w których węzły sieci obsadzone są atomami rozpuszczalnika. atomy pierwiastka rozpuszczonego tokują się w lukach sieci, c) pustowęzłowe, będące odmiana roztworów różnowęzłowych, w których znaczna cześć węzłości nie jest obsadzona atomami. d) po przemieszczeniu się atomów różnowęzłowym i ułożeniu się wg. regularnego rozkładu powstaje roztwór stały nazywany nadstrukrura. FAZA MIEDZYMETALICZNA - stopowe fazy przejściowe o budowie i właściwościach pośrednich miedzy roztworami stałymi a związkami chemicznymi które również w stopach występują Składniki strukturalne stopów -czyste metale tub niemetale, -roztwory stale -fazy międzymetaliczne - -związki międzymetaliczne, -związki chemiczne. |
31.Układ równowagi fazowej reguła dzwigni. Układy równowagi są to graficzne postacie informacji o stanie stopu. Wskazują trwałe i równowagowe stany stopów które w danych warunkach maja najniższa energie swobodna. Układy równa wagi pozwalają określić parametry obróbki cieplnej ustawić temp odlewania stopu, temp krzepnięcia, topnienia, oraz przemian alotropowych. Można określić rodzaj udział faz w stopie, a tą drogą jego właściwości. Wykresy te sporządza się metodą analizy termicznej Na podstawie przystanków i załamania krzywych krzepnięcia, określa cis temp punktów krytycznych i przemian w danym stopie. Sporządza się je w układzie współrzędnych temp skład chemiczny. Dowolny punkt na wykresie odpowiada skł. chemicznemu stopu, przy którym w danej temperaturze znajduje się stanie równowagi. Prawo dzwigni ( można, np. obliczyć i1ość faz stałej i ciekłej w obszarze miedzy likwidusem a solidusem). przyjmując , ze odcinek n — r przecinający równolegle do osi koncentracji obszar dyfiizowy obejmuje 100 %. Reguła dzwigni — w celu określenia zawartości składników w fazach stopu pozostających w równowadze przeprowadza się przez punkt wskazujący skład stopu i jego temp linię poziomą aż do przecięcia się z najbliższymi liniami wykresu równowagi Punkty przecięcia zrzutowanie na os układu określają skład faz pozostających w równowadze Długości odcinków kanody miedzy składem są odwrotnie proporcjonalne do ilości tych faz Układ równowagi fazowej — jest nieodłączna częścią nauczania metaloznawstwa. Jest to graniczna postać informacji a stanie stopu. Informuje on a przemianach zachodzących w stopie o przy zmianie temp i składu chemicznego. Wskazuje trwałe i równowagowe stany stopów które w danych warunkach maja najniższa energię swobodną. Układ pozwala określić parametry obróbki cieplnej i plastycznej |
32.Solidus , likwidus. konoda . solvus, eutektyka, eutektoid Likwidus - wyznacza temp początku krzepnięcia stopów, a jednocześnie temp końca topnienia. Solidus -jest linia określającą temp końca krzepnięcia i początku topnienia stopu. W zakresie temp likwidus solidus są dwie fazy ciekła i stała Solvus -jest to krzywa zmiennej rozpuszczalność: w stanie stałym. Eutektyka -mieszanina kryształów o określonym składzie, które są bądź czystymi kryształami składników lub roztworami stałymi o różnym składzie. Eutektyka jest mieszanin fą az. Eutektoid -jest to punkt w którym krystalizuje się stop o stałym składzie dla danych metali (pierwiastków) w najniższej, stałej dla tego stopu temp (temp eutektyczna). Skład taki nazywamy składem eutektycznym |
33. Układ równowagi z nieograniczona rozpuszczalnością w stanie stałym. Np. stop Ni-Cu (Cu-Ni) W pełnym zakresie kombinacji składu stopów Ni-Cu krzepną roztwory stałe -ciągle krzepnie roztwór stały. Taki układ nosi nazwę układu tworzącego roztwory stałe ciągłe. Charakterystyczne dla roztworów stałych jest ich topnienie krzepniecie w zakresie temp, a temp solidusu zależy od składu chemicznego. W miarę postępującego krzepnięcia przy obniżaniu temp skład narastających kryształów zmienia się zgodnie z linia solidus. Konsekwencją takiego krzepnięcia jest segregacja pierwiastków w obrębie krystalizujących elementów struktury roztwory stałe krzepną w postaci dendrytów). Skład chemiczny pierwszych kryształów odszukujemy dla danej temp na linii solidus. |
34. Układ równowagi z całkowitym bakiem rozpuszczalnika w stanie stałym. Gdy pierwiastki nie tworzą wspólnej sieci krystalograficznej, czyli nie ma roztworów stałych z ich udziałem to po skrzepnięciu w strukturze musi występować mieszanina czystych składników np. metali A i B. Zarodki krystalizacji nie są roztworem stałym, metale nie tworzą wspólnej sieci krystalograficznej, lecz krystalizują samodzielnie obok siebie. Eutektyka jest mieszaniną faz, to w procesie eutektycznego rozpadu dwuskładnikowej cieczy biorą udział trzy faz. Eliminacja jednej z nich warunkująca dalsze chłodzenie w każdym razie musi pozostawić dwie fazy. Stopy lezące od eutektyki to stopy podeutektyczne mające przewagę metalu B, z prawej nadeutektyczne. W procesie topnienia eutektyka topi się w stałej temp. (trzy fazy) Po stopieniu eutektyki, stopy nad- i podeutektyczne zawierają jeszcze czysty metal A lub B. Ich topnienie kończy się w odpowiedniej temp położonej na linii likwidus. |
35.Uklad z ograniczoną rozpuszczalnością w stanie stałym Ta ograniczona rozpuszczalność nosi nazwę granicznej. Jest to układ z obustronnie ograniczoną rozpuszczalnością w stanie stałym to znaczy ograniczona jest rozpuszczalność B w A tworząc roztwór stały graniczny α, natomiast roztwór stały A w B tworzy roztwór stały graniczny β. Fragmenty roztworu tworzącego roztwory stałe sięgają do β gr. I α gr tj. ograniczonej rozpuszczalności. Krzepnięcie eutektyki podobnie jak tej złożonej z czystych metali, przebiega w stałej i najniższej temp. dając mieszaninę faz są to roztwory stałe granicznie α-β. Nieodłącznym elementem jest krzywa zmiennej rozpuszczalności w stanie stałym -solvus. Rozpuszczalność składnika B w A i A w B odpowiadają α gr. I β gr. Jest rozpuszczalnością max występującą w temp eutektycznej. Począwszy od temp Tg dla stopu II odpowiadającej punktowi leżącemu dla danego składu na linii solvus w warunkach powolnego chłodzenia, musi wydzielać się w strukturze roztworu stałego składnik przysysający. W tym przypadku składnikiem wydzielającym się z roztworu α jest roztwór β' a z roztworu β-α' |