Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska |
||
Grupa: I |
Dorota Czaderna |
Ocena: |
|
Badanie przemian zachodzących w metalach i stopach. |
Uwagi: |
Ogólne wiadomości o stopach metali, roztwory stałe.
Układy wieloskładnikowe złożone z więcej niż jednego pierwiastka, charakteryzujące się przewagą wiązania metalicznego tworzą stopy metali. Metale i ich stopy cechują własności:
dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne,
dodatni temperaturowy współczynnik rezystywności,
połysk metaliczny, polegający na odbijaniu promieni świetlnych od wypolerowanych powierzchni,
plastyczność, czyli zdolność do trwałych odkształceń pod wpływem przyłożonych naprężeń.
Podstawowe stopy metali .
Najczęściej użytkowanymi spośród materiałów metalowych są stale, czyli stopy żelaza z węglem i innymi pierwiastkami, pierwiastkami także stopy odlewnicze żelaza tzn. staliwa i żeliwa. Liczną grupę stosowanych materiałów metalowych tworzą również metale niezależne i ich stopy.
Roztwory stałe- kryształ mieszany, chemicznie jednorodna , stanowiąca jedną fazę mieszanina 2 lub więcej substancji krystalicznych, której skład można zmieniać w sposób ciągły. Roztwory stałe dzielimy ze względu na:
budowę roztworu: różnowęzłowe (substytucyjne) i międzywęzłowe
występowanie w układzie równowagi: ciągłe ( o nieograniczonej rozpuszczalności) i graniczne
ograniczoną rozpuszczalność: pierwotne i wtórne
uporządkowanie: uporządkowane i nieuporządkowane
Przemiany fazowe, wykresy równowagi fazowej, reguła faz.
Fazy pośrednie- są to związki złożone z atomów pierwiastków metalicznych lub ich połączeń z metaloidami. W zależności od zakresu występowania tych faz w układzie równowagi rozróżniamy:
fazy o ściśle stechiometrycznym stosunku składników - daltonidy
fazy istniejące w pewnym zakresie stężeń - bertolidy
W warunkach równowagi fazowej między liczbą stopni swobody, liczbą składników i liczbą faz istnieje ścisła zależność wyrażona regułą faz Gibbsa: s=n-f+2 (s-liczba stopni swobody, n-liczba składników; f - liczba faz).
Układ równowagi z nieograniczoną rozpuszczalnością
Typowy wykres fazowy dla składników rozpuszczających się wzajemnie w dowolnych ilościach stanie stałym. Temp. topnienia czystych składników.
Analiza termiczna stopów metali
Ze względu na skład chemiczny stale stopowe do pracy w podwyższonej temp. dzieli się na:
niskowęglowe,
średniowęglowe,
niskostopowe,
średniostopowe,
wysokostopowe.
Do najważniejszych pierwiastków stopowych poprawiających własności wytrzymałościowe w wysokiej temp. oraz odporność na pełzanie należą: Cr, Mo, V
Termiczna rozszerzalność metali, dylatometria
Początkowy etap odkształcenia plastycznego metali na gorąco charakteryzuje się gwałtownym wzrostem naprężenia, spowodowanym znacznym zwiększeniem gęstości dyslokacji. W miarę odkształcenia plastycznego naprężenie płynięcia osiąga wartość max, po czym maleje w skutek przebiegu procesów aktywowanych cieplnie. W metalach o dużej energii błędu ułożenia mechanizmem tym jest zdrowienie dynamiczne.
Dylatometria - przyrząd służy do pomiaru rozszerzalności cieplnej ciał stałych i cieczy. W najprostszym dylatometrze dla ciał stałych pręt określonej długości z badanego materiału umieszcza się między końcówkami śruby mikrometrycznej i ramienia dźwigni. Przy ogrzaniu pręt rozszerza się , powodując przesunięcie dźwigni. Mierzy się jego wielkość przesunięcia. Do dokładniejszych pomiarów służą: d. interferencyjne- kompaktowy i kwarcowe d . różniczkowe, a już np. d. cieczowy stanowi kulisty zbiornik z kwarcu lub szkła wyposażony w wyskalowaną kapilarę. Znając przyrost długości ciała stałego lub objętości cieczy oblicza się odpowiedni współczynnik rozszerzalności cieplnej.