Главная | Наследовательное право | Металлические сплавы это вещества образованные в результате затвердевания

Book: Материаловедение. Шпаргалка


Классификация и свойства металлов и сплавов К металлам относятся вещества, обладающие высокими теплопроводностью и электрической проводимостью, ковкостью, блеском и другими характерными свойствами, которые обусловлены наличием в их кристаллической решетке большого числа свободных электронов.

Указанными выше свойствами обладают свыше 80 простых веществ элементов и множество металлических сплавов. По физическим и химическим свойствам и характеру залегания в земной коре нежелезные металлы делят на следующие группы: Например, легкий металл титан является также тугоплавким; тугоплавкий металл рений — типичный рассеянный элемент и т. Металлы играют огромную роль в современной технике. Обычно металлы применяют не в чистом виде, а в виде сплавов, количество которых превышает 10 тысяч. Металлы получают из руд, а также путем вторичной переработки материалов.

Разделы сайта

Рудами называют горные породы, которые технически возможно и экономически целесообразно перерабатывать для извлечения содержащихся в них металлов. К основным процессам металлургического процесса относятся: К основным свойствам металлов и сплавов относятся физические в том числе механические , химические, технологические и функциональные.

К физическим свойствам относятся: Особую группу составляют механические свойства: Химические свойства металлов определяются способностью их атомов легко отдавать валентные электроны и переходить в состояние положительно заряженных ионов. Указанное определяет особенности химического взаимодействия металлов и сплавов с агрессивными средами.

К технологическим свойствам металлов и сплавов относится их способность к формоизменению ковкость, свариваемость и т. Важное значение имеет жидкотекучесть — свойство расплавленного металла заполнять и точно воспроизводить литейную форму. Функциональные или эксплуатационные свойства включают в себя хладостойкость, жаропрочность, жаростойкость, антифрикционность и другие характеристики материалов, определяемые условиями их работы. Строение и кристаллизация металлов Металлы и сплавы в твердом состоянии имеют поликристаллическую структуру, состоящую из отдельных зерен — монокристаллических областей, ориентированных относительно друг друга под различными углами.

На границе между зернами атомы имеют менее правильное расположение, чем в объеме зерна. Линейный размер зерен составляет 1— мкм. С помощью рентгеноструктурного анализа установлено, что кристаллическое строение твердых тел, состоящих из различных атомов, описывается 14 различными типами пространственных элементарных ячеек.

Наиболее широко применяются металлы и сплавы, образованные одним из 3-х типов пространственных решеток, определяемых отдельно взятой элементарной ячейкой: Переход металла из жидкого состояния в твердое кристаллическое называется кристаллизацией. Подвижность атомов при снижении температуры уменьшается, устанавливается определенный порядок в их расположении с образованием отдельных групп атомов, близких к элементарным ячейкам, имеющимся в твердом металле.

Возникают центры кристаллизации — зародыши, вокруг которых постепенно образуется твердая фаза. Кристаллизация происходит вследствие перехода к более устойчивому состоянию с меньшей свободной энергией [7]. Атомно-кристаллическое строение металлов с кубической объемно центрированной а ; гранецентрированной б и гексагональной плотноупакованной в элементарными ячейками Процесс кристаллизации характеризуют кривыми охлаждения или нагревания, изображенными в координатах температура — время.

При охлаждении расплавленного чистого металла вначале участок 1 — 2 рис. При достижении температуры кристаллизации на кривой охлаждения рис. После окончания кристаллизации температура вновь понижается равномерно участок 3 — 4 рис. При охлаждении из жидкого состояния сплава двух металлов процесс кристаллизации протекает несколько иначе рис.

Металлические сплавы это вещества образованные в результате затвердевания них виделись

Точка 2 соответствует началу выделения из жидкой фазы кристаллов одного из компонентов сплава. Выделяющаяся при кристаллизации теплота замедляет ход кривой охлаждения, и в точке 2 кривая изменяет наклон участок 2 — 3. Выпадение кристаллов избыточного компонента и равномерное понижение температуры происходят, пока сплав не достигнет определенного состава. В дальнейшем наблюдается одновременная кристаллизация компонентов, происходящая при постоянной температуре участок 3 — 4 рис.

После полного затвердевания сплава в точке 4 его температура снова начинает снижаться по плавной кривой 4 — 5. Кривые охлаждения металла а и двухкомпонентного сплава б Температура, соответствующая каким-либо фазовым превращениям в металле или сплаве, называется критической точкой. При нагревании твердых металлов или сплавов процесс их расплавления сопровождается поглощением теплоты.

Основные типы сплавов Чистые металлы в большинстве случаев не обеспечивают необходимого комплекса механических, технологических и функциональных свойств и поэтому применяются редко. В большинстве случаев в технике используют сплавы. Металлическим сплавом называют материал, состоящий из двух или более компонентов и обладающий свойствами, характерными для металлов.

Сплавы создаются в результате расплавления, спекания исходных компонентов и другими методами [7]. Необходимым процессом получения сплава является диффузия элементов в твердом, жидком или газообразном состоянии. Диффузия осуществляется путем взаимного проникновения частиц каждого из компонентов сплава с образованием новых однородных тел, называемых фазами. Для описания свойств сплавов в металловедении используют понятия: Системой называют совокупность фаз, находящихся в равновесии при определенных внешних условиях температуре, давлении.

Металлические сплавы это вещества образованные в результате затвердевания как раз

Фазой называют однородную по химическому составу, кристаллическому строению и свойствам часть системы, отделенную от ее других частей поверхностью раздела. Однофазной системой являются, например, однородная жидкость, твердый чистый металл; двухфазной — механическая смесь двух видов кристаллических веществ. Компонентами называют вещества, образующие систему. Компонентами могут быть элементы металлы и неметаллы , а также химические соединения. По числу компонентов различают двойные, тройные и многокомпонентные сплавы.

Компонент сплавов может быть основным, легирующим или случайным. Сплавы, находящиеся в твердом состоянии, делят по составу на 3 группы: В жидком состоянии большинство металлических сплавов представляет собой однородные жидкости, то есть жидкие растворы.

Удивительно, но факт! Среднее координационное число и межатомные расстояния также являются характеристиками расплавов. Первое вещество является растворителем, а второе — растворимым.

При переходе в твердое состояние во многих таких сплавах однородность, а следовательно и растворимость, сохраняется. Твердый раствор, как и металл, имеет одну кристаллическую решетку, соответствующую типу кристаллической решетки основного компонента сплава растворителя.

Удивительно, но факт! Для этого используют поверхностно-активные вещества, а также элементы, которые образуют тугоплавкие тонкодисперсные частицы.

Различие состоит в том, что в кристаллической решетке металла размещаются атомы одного элемента, а в твердом растворе — атомы различных элементов, образующих этот твердый раствор. По характеру размещения атомов в кристаллической решетке различают твердые растворы замещения рис. Расположение атомов в твердых растворах [1]: В этом случае при несовпадении размеров атомов размер элементарной ячейки может изменяться. Растворимость в твердом состоянии может быть неограниченной или ограниченной.

Неограниченная растворимость обеспечивает замещение в кристаллической решетке любого числа атомов компонента А атомами компонента В. Неограниченная растворимость возможна при следующих условиях: Если компоненты сплава не полностью удовлетворяют указанным выше условиям, образуются твердые растворы замещения с ограниченной растворимостью компонентов. При этом чем больше разница в размерах атомов компонентов, тем меньше растворимость в твердом состоянии.

С изменением температуры ограниченная растворимость в твердом состоянии обычно меняется. Примерами систем с ограниченной растворимостью компонентов являются Al—Cu, Mg—Al и др. В твердом растворе внедрения атомы растворимого компонента внедряются в междоузлия кристаллической решетки основного компонента рис.

Такие твердые растворы обычно образуются, когда атомы растворимого компонента имеют небольшие размеры по сравнению с атомами растворителя. Чаще всего это имеет место, когда в металле растворяются неметаллические элементы. Примером твердого раствора внедрения является сплав Fe—C. Элементы, образующие химические соединения, обычно резко отличаются по размерам атомов, строению электронных оболочек и параметрам кристаллических решеток. К образованию химических соединений склонны элементы, далеко расположенные друг от друга в периодической таблице Д.

В отличие от обычных химических соединений многие металлические соединения имеют переменный состав, который может изменяться в широких пределах. Получение химического соединения AmBn с образованием однородного кристаллического вещества возможно только при строго определенных весовых соотношениях компонентов.

Металлы и сплавы

При этом образуется кристаллическая решетка, не похожая на решетки сплавляемых компонентов. Свойства сплава — химического соединения резко отличаются от свойств элементов, образующих его. Сплавы — химические соединения не всегда встречаются в чистом виде. Например, при избытке растворимого компонента возможно образование химического соединения в комбинации с твердым раствором.

склонились Металлические сплавы это вещества образованные в результате затвердевания

Образование механических смесей происходит, когда элементы обладают ограниченной растворимостью, а также при наличии химического соединения. Механические смеси могут состоять из кристаллов чистых компонентов, твердых растворов и химических соединений. При образовании механической смеси кристаллические решетки отдельных фаз не меняются. Механические смеси обычно образуют металлы, отличающиеся друг от друга размерами атомов и температурой плавления. Примером сплава, образующего механическую смесь, является система Ag—Pb.

Удивительно, но факт! При этом концентрация твердого раствора внедрения не может быть высокой. Магнитные свойства металлов и сплавов.

Приведенные выше положения указывают в общем виде на особенности взаимодействия элементов при образовании сплавов и на их возможную структуру. Однако при образовании и термообработке сплавов на основе конкретных компонентов возникают особенности, которые в металловедении изучаются экспериментально. Например, для установления режимов термической обработки сплавов с целью придания им необходимых свойств необходимо знать температуры начала и окончания процессов плавления, перехода в твердое состояние, особенности структурных превращений в критических точках.

Построение кривых охлаждения нагревания на основе экспериментальных данных называется термическим анализом. Полученные экспериментальные данные систематизируют, обобщают и отображают в виде особых диаграмм — диаграмм состояния сплавов. Для того чтобы обеспечить равновесное состояние системы, охлаждение сплава из жидкого состояния осуществляют очень медленно. Равновесными считаются такие условия, при которых процессы, протекающие в системе, являются обратимыми.

В данном случае — процессы, происходящие при охлаждении сплава, должны в точности совпадать с процессами, протекающими при его нагреве. Диаграмму состояния строят в координатах температура — концентрация рис. Любая точка на этом отрезке характеризует состав двойного сплава. Для построения диаграммы состояния из компонентов изготовляют серию сплавов различного состава и для каждого из них строят кривую охлаждения по результатам термического анализа в координатах температура — время так же, как для металлов.

Особенности поликристаллического строения сплавов в твердом состоянии изучаются с помощью оптического микроскопа обычно при —кратном увеличении. Атомная структура сплавов и параметры кристаллических решеток определяются методом рентгеноструктурного анализа. Координаты для изображения диаграммы состояния двухкомпонентной системы В зависимости от характера строения двухкомпонентных сплавов в жидком состоянии оба компонента неограниченно растворяются друг в друге, образуя однородный жидкий раствор различают следующие основные типы диаграмм состояния: Диаграмма состояния сплавов из компонентов, образующих в твердом состоянии механическую смесь Экспериментально установлено, что при совместной кристаллизации сплавов, компоненты которых не растворяются друг в друге в твердом состоянии, температура начала кристаллизации всегда ниже, чем у исходных компонентов.

Читайте также:

  • Долги у судебных приставов проверить по фамилии первоуральск
  • Работающая и неработающая мать одиночка
  • Правила оформления медицинского заключения по гибдд
  • Клевета наказание в россии