Диаграмма 3 состояния.

Относятся компоненты которые в жидком растворимы а в твёрдом имеют ограниченную растворимость.

Линия А С В – ликвидуса. Линия А Д С Е В – силиния сонидуса. При кристаллизации А и В образуются 2 фазы: a- ТВ раствор компонентов «В» в «А» и β – ТВ раствор компонента «А» в «В». Сплавы левее «С» доэфтектические, правее заэфтектические. Точка «С» точка эфтектики. Сплав по хим составу соответствующий эфтектике самый легкоплавкий который образуется при одновременной кристаллизации a и β – фаз. Образующаяся при этом смесь и есть эфтектика. Кристаллизация до эфтектических начинается в точки 1 с образованием a фазы. При этом хим состав изменяется по линии АС. Когда состав жид. фазы будет соответствовать т «С» и t меньше до т «С» произойдёт одновременная кристаллизация. Точка Д соответствует максимальной растворимости «В» в «А». Левее точки «Д» сплав имеет чистую a фазу. Линия DL – показывает с уменьшение t растворение «В» в «А» уменьшается. Избыточное кол-во компонента В реализуется в виде образования β 2- вторичная. Кристаллизация заэфтектические по линии ВС начинаются в т. 2. при этом кристаллизуется β фаза. По мере понижения t больше кристаллизуется β фаза а хим состав изменяется по линии ВС. Когда жид фаза достигнет т «С» произойдёт одновременная кристаллизация, образуется механическая смесь β и a – эфтектика. В тв. состоянии сплав представляет собой фазу β и механическую смесь и эфтектику. Точка Е показывает макс. растворимость А в В. Правее Е сплав представляет собой одну фазу β. Линия ЕМ- показывает что с уменьшением t растворимость понижается. Избыточное кол-во А реализуется в виде a2-вторичной.

№11 4 тип состояния диаграмм. Относится к системам в котором компоненты полностью растворимы в жид. состояние, при затвердевании образуют химю соединения имеющие свою точку плавления.

Компоненты А и В неогранничено растворимы друг с другом. Линия А, С, Е, Е1, Е2, В1- линия ликвидуса - по ней начинается кристаллизация. D, Е, F, K, L1 – заканчивается кристаллизация. Диаграмму можно разделить на 2 первого типа по линии С. Левая диаграмма для компонентов А и АmBn. Правая диаграмма для компонентов АmBn и В. Левая диаграмма первого типа: Е1 – точка эфтектики.до неё кристаллизация по линии А1, Е1итс появлением кристаллов А. Ниже линии представляет жид. фазу и закрист. компонент А. Процентный состав жид фазы берётся по линии А1Е1. когда состав и температуры будут соответствовать Е1, одновременно закристаллизуется А и АmBn при этом образуется эвтектика.В твердом состояние будет состоять из компонентов А и АmBn. Кристаллизация заэфтектических сплавов осуществляется по линии Е1С1 с выпадением кристаллов АmBn. По мере кристаллизации увеличется процентное увел. А. Когда состав и температуры будет соответствовать точке Е1 будет одновременная кристаллизация АmBn.Эвтектика Сплавы лежащие правее т.Е1 заэфтектические образуются по линии С1Е2 с появлением кристаллов АmBn под линией представляет жид. фазу + АmBn. С появлением жид фазы хим состав изменяется по линии Z2Е2 пока не станет соответствовать точке Е2.При этом одновременная кристаллизация АmBn и В. В твёрдом состоянии состав представляет собой крист. АmBn = эвтектика. Заэфтектические сплавы кристаллизуются по линии кристаллов Е2В1 с образованием Кристалла В. Под линией жид. фаза и твёрдые кристаллы В.По мере понижения температуры и крист. В хим-состав жид фазы изменяется по линии В1Е2.Когда состав жид фазы будет соответствовать Е2 произойдёт одновременная кристаллизация АmBn и эфтектика.в твердом состоянии состав: кристаллы В и АmBn.

№12 Кривые нагрева и охлаждения чистого железа (аллотропические превращения) Железо- серебристо серого цвета, пластичный при температуре t 1539 плавится.Железо может существовать в нескольких аллотропических превращениях.оцк - объемно центрированая кубическая решетка.гцк - гране центрированная кубическая решётка.

№13 Основные структуры и свойства Feуглеродистых сплавов. Феррит – твердый раствор внедрения углерода в альфа-железо, мягкий пластичный. Сильные магнитные свойства, хорошо проводит тепло и электричество. При комнатной температуре содержит 0, 006% углерода. Кроме углерода имеется кремний, марганец, фосфор. Решетка ОЦК. Цементит – корбит железа (Fe3C), хим. соединение железа с углеродом 6, 67%. Очень твердый, хрупкий. Слабые магнитные свойства, слабо проводит электричество и тепло. Аустенит – твердый раствор внедрения углерода в железо. Мягок, магнитных сво-в нет. Перлит – механическая смесь очень тонких пластинок или зёрен цементита и феррита. Эвтектоид – образуется при распаде аустенита во время медленного охлаждения при t=723С, углерода 0, 08%. Ледебурит – эвтектическая смесь обр. при затвердиваний железо-углеродистого сплава при t=1130С. Состоит из аустенита и цементита и содержит 4, 3% углерода. В интервале температур 1130-723С. Представляет собой мех. смесь зерен аустенита и цементита.Ниже 723С состоит из цементита и феррита. Отличается высокой твердостью и хрупкостью.

№14 Диаграмма состояния железо-углерод

диаграмма, показывающая фазовый состав и структуру сплавов от чистого железа до цементита (6, 6% С). Диаграмму представляют обычно в двух вариантах: метастабильный (сплошные линии) и стабильный (пунктирные линии). Линии диаграммы имеют следующий физический смысл: ABCD-линия ликвидуса, начало кристаллизации из жидкого сплава: АВ - δ -феррита ВС - аустенита, CD - первичного цементита. AHIECF - линия солидуса; HIB - линия перитектической реакции; МО - линия превращения парамагнитного β -феррита в ферромагнитный; HN и NI-линии соответственно начала и конца полиморфных превращений δ -феррита в аустенит; SG и GP - линии соответственно начала и конца превращений аустенита в феррит; SE - начало выделения вторичного цементита; PSK - линия эвтектоидного превращения; PQ - начало выделения третичного цементита.

№15 Классификация углеродистых сталей. По соединению углерода1 малоуглеродистые 0.025-0.3%2среднеуглеродистые 0.3-0.8%3высокоуглеродистые > 0.8%По назначению: 1 конструкционные(мало и среднеуглеродистые стали)2 инструментальные(свыше 0.8%С)Конструкционные стали: А) обыкновенного качества (поставляются по классам «А» где гарантируются только механ. св-ва и не гарантируется хим состав; и по классу «Б» где гарантируется механ. св-ва и частично хим состав)Ст 0, Ст 2, Ст 3, Ст 5. где 0, 2, 3, 5 это содержание углерода в сотых долях.К обычному написанию стали могут добавляется буквы МСт 3(массовая), КСт 3(кислородная).КСт 3 пс (полуспокойная) КСт 3 кп(кипящая).Б) превышенного качества(сталь 30, сталь 50, сталь 70) обязательно пишутся полностью. Гарантированны механ. св-ва и гарантирован хим состав.Инструментальная сталь I7, I8, I9, I12 где 7, 8, 9, 12 содержание углерода в десятых доляхВысокоуглеродистые стали! Назначенные для инструментов обычно подвергаются термообработке.

№16 Легированная сталь. Сталь, которая кроме обычных примесей содержит элементы, специально вводимые в определенных количествах для обеспечения требуемых физических или механических свойств. Эти элементы называются легирующими.Легирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают опасность хрупкого разрушения. В качестве легирующих добавок применяют хром, никель, медь, азот (в химически связанном состоянии), ванадий и др.Легированные стали маркируются цифрами и буквами, указывающими примерный состав стали. Буква показывает, какой легирующий элемент входит в состав стали.Стоящие за буквой цифра обозначает среднее содержание элемента в процентах. Если элемента содержится менее 1 %, то цифры за буквой не ставятся. Первые две цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, если цифра одна, то содержание углерода в десятых долях процента.

№17 Магнитная сталь Магнитные стали применяются для изготовления электроизмерительных приборов, электромагнитов, постоянных магнитов, сердечников трансформаторов и т.п. Существуют два основных вида магнитной стали: магнитомягкая и магнитотвердая.Магнитотвердая стальМагнитотвердые стали легируются хромом (Cr) или кобальтом (Co) и применяются для изготовления постоянных магнитов. Обозначение буквой «E». Марки магнитотвердых сталей: ЕХ, ЕХ3, Е7136, ЕХ9К15М.Магнитомягкая стальМагнитомягкая сталь — один из видов магнитной стали, отличающийся очень высокой магнитопроницаемостью и применяющийся для изготовления сердечников трансформаторов, электроизмерительных приборов, электромагнитов. Обозначается буквой «Э» и содержит высокий процент кремния (Si). Марки: Э1, Э2, Э3, Э4, Э1АА.

№18 Методы исследования металлов и сплавов. Металлы и сплавы обладают разнообразными свойствами. Используя один метод исследования металлов, невозможно получить информацию о всех свойствах. Используют несколько методов анализа. Определение химического состава. Используются методы количественного анализа. 1. Если не требуется большой точности, то используют спектральный анализ. Спектральный анализ основан на разложении и исследовании спектра электрической дуги или искры, искусственно возбуждаемой между медным электродом и исследуемым металлом. Зажигается дуга, луч света через призмы попадает в окуляр для анализа спектра. Цвет и концентрация линий спектра позволяют определить содержание химических элементов. Используются стационарные и переносные стилоскопы. 2. Более точные сведения о составе дает рентгеноспектральный анализ. Проводится на микроанализаторах. Позволяет определить состав фаз сплава, характеристики диффузионной подвижности атомов.

№19 Определения ударной вязкости Ме. Удельная ударная вязкость Ме определяется при ударных испытаниях стандартного образца с надрезом. Стандартный образец квадратного или прямоугольнго сечения с надрезом устанавливается на 2х опорах копра, разрушается весом.

№20 Определение твердости металлов Метод Бринелля — твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение усилия, приложенного к шарику, к площади отпечатка (причём площадь отпечатка берётся как площадь части сферы, а не как площадь круга (твердость по Мейеру)); размерность единиц твердости по Бринеллю Па (кг-с/мм²). Число твердости по Бринеллю по ГОСТ 9012-59 записывают без единиц измерения. Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HB, где H = hardness (твёрдость, англ.), B — Бринелль; Метод Роквелла — твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость, определённая по этому методу, является безразмерной и обозначается HR, HRB, HRC и HRA; твёрдость вычисляется по формуле HR = 100 − kd, где d — глубина вдавливания наконечника после снятия основной нагрузки, а k — коэффициент. Таким образом, максимальная твёрдость по Роквеллу соответствует HR 100. Метод Виккерса — твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение нагрузки, приложенной к пирамидке, к площади отпечатка (причём площадь отпечатка берётся как площадь части поверхности пирамиды, а не как площадь ромба); размерность единиц твёрдости по Виккерсу кг-с/мм². Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HV;

№21 технологические испытае ме и сплавов Технологические испытания имеют целью определить степень пригодности металла к тому или иному виду технологической обработки, а также пригодности его для изготовления различных деталей или изделий, исходя из конкретных условий их работы в механизме или сооружении. Основными видами таких испытаний являются: проба на загиб в холодном состоянии, проба на незакаливаемость загибом и проба на осадку в холодном состоянии. Применение одного или нескольких видов перечисленных проб для данной стали зависит от ее назначения. Проба на загиб в холодном состоянии служит для определения способности листов, уголков, балок и другого проката принимать в холодном состоянии заданный по размерам и форме загиб.Образец считается выдержавшим испытание, если после изгиба он не разрушился и не дал трещин. Проба на незакаливаемость загибом служит для определения способности стали не принимать закалку. Образец, изготовленный так же, как и для испытания на холодный загиб, нагревается до 650—700°, после чего охлаждается в воде, имеющей температуру 20—30°, и сгибается вокруг оправки до параллельности сторон или без оправки до соприкосновения сторон. Если после загиба на образце не обнаруживается поверхностных дефектов, то такой образец считается выдержавшим испытание. Проба на осадку в холодном состоянии Изготовленный из испытуемого металла цилиндрический образец высотой, равной двойному диаметру, в холодном состоянии осаживается под молотом до величины заданной техническими условиями. Для малоуглеродистой стали высота образца после осадки должна составлять 0, 4—0, 5 первоначальной высоты.
Считается, что металл выдержал испытание, если на образце после осадки не образуется надрывов, трещин, расслоений и излома.

№22 Термическая обработка металлов и сплавов Термическая обработка металлов и сплавов — процесс тепловой обработки металлических изделий, целью которого является изменение структуры и свойств в заданном направлении.Среди основных видов термической обработки следует отметить: Отжиг (гомогенизация и нормализация). Целью является получение однородной зёренной микроструктуры и растворение включений. Последующее охлаждение является медленным, препятствующим образованию неравновесных структур типа мартенсита.Дисперсионное твердение (старение). После проведения отжига проводится нагрев на более низкую температуру с целью выделения частиц упрочняющей фазы. Иногда проводится ступенчатое старение при нескольких температурах с целью выделения нескольких видов упрочняющих частиц.Закалку проводят с повышенной скоростью охлаждения с целью получения неравновесных структур типа мартенсита. Критическая скорость охлаждения, необходимая для закалки зависит от материала.Отпуск необходим для снятия внутренних напряжений, внесённых при закалке. Материал становится более пластичным при некотором уменьшении прочности.

№23 Закалка и отпуск стали. Цель получение максимальной твердости стали. Твёрдость зависит от содержания углерода.Чем выше число углерода, тем выше углеродистость стали. Полная закалка нагрев стали выше на 30⁰-50⁰ критической точки АС₃ выдержка при данной температуре и последующее охлаждение со скоростью больше критической. (применяется для доэвтектоидных сталей)Структура игольчатый мартенсит. Неполная закалка только для заэвтектоидных сталей нагрев выдержка и быстрое охлаждение.Закалка в двух охладителях. Поверхностная закалка когда требуется высокая твердость, износостойкость поверхности при сохранении вязкости и достаточно прочной сердцевине.Закалка состоит в поверхностном закаливании слоя выше АС₁, при этом сердцевина имеет температуру значительно ниже АС₁ при охлаждении на поверхности получается структура закалки а в середине перлит.Высокочастотная закалка нагрев поверхности осуществляется ТВЧ. ОТПУСК стали. Сталь, закаленная на мартенсит находится в сильно напряженном состоянии и обладает высокой твердостью и хрупкостью. Для уменьшения внутренних напряжений снижение твёрдости и хрупкости применяют отпуск стали. Отпуск термическая обработка при которой закаленная сталь нагревается до температуры ниже АС₁ выдержка при этой температуре а затем медленное охлаждение. При этом снижается твердость хрупкость и внутреннее напряжение, увеличивается пластичность. Низкий отпуск (температура нагрева 150⁰-200⁰)Средний (300⁰-400⁰)Высокий (500⁰-600⁰) Химико-термическая обработка стали. Асыщение стали поверхности атомами некоторых элементов за счёт их диффузии из внешней активной среды при химико-термической обработки Ме помещают в среду которая может передавать свои атомы Ме и изменять химический состав поверхностного слоя. Цементация стали. Процесс поверхностного углеотжига изделий из низкоуглеродистых сталей при t=850-950⁰С. Для цементации применяют карбюризаторы науглероженный слой от 0, 5 до 2мм. В нём содержится от 0, 75 до 2% углерода. Цель получение высокой твердости и износоустойчивости поверхностного слоя изделия при сохранении вязкой сердцевины. Карбюризаторы бывают твёрдые (с добавлениями, древесный уголь, углекислые соли). При газовой цементации карбюризатором является природный газ(смеси метана, этила, пропана). Жидкий карбюризатор (углекислый натрий) после цементации изделие закаливают в воде или масле и подвергают отпуску. Азотирование- насыщение поверхности изделия атомами азота осуществляется газообрезным аммиаком NH₃ при 853⁰С. Нитриды железа очень прочные

№24 Определение твердости металлов. Метод Бринелля — твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение усилия, приложенного к шарику, к площади отпечатка (причём площадь отпечатка берётся как площадь части сферы, а не как площадь круга (твердость по Мейеру)); размерность единиц твердости по Бринеллю Па (кг-с/мм²). Число твердости по Бринеллю по ГОСТ 9012-59 записывают без единиц измерения. Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HB, где H = hardness (твёрдость, англ.), B — Бринелль; Метод Роквелла — твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость, определённая по этому методу, является безразмерной и обозначается HR, HRB, HRC и HRA; твёрдость вычисляется по формуле HR = 100 − kd, где d — глубина вдавливания наконечника после снятия основной нагрузки, а k — коэффициент. Таким образом, максимальная твёрдость по Роквеллу соответствует HR 100. Метод Виккерса — твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение нагрузки, приложенной к пирамидке, к площади отпечатка (причём площадь отпечатка берётся как площадь части поверхности пирамиды, а не как площадь ромба); размерность единиц твёрдости по Виккерсу кг-с/мм². Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HV;