Процесс кристаллизации расплавов металлов.

 

1. Переход металла из жидкого состояния в твердое (кристаллическое) называется кристаллизацией.

 

2. Процесс начинается с образования кристаллических зародышей (центров кристаллизации) и продолжается в процессе роста их числа и размеров.

 

3. Чем больше скорость образования зародышей и меньше скорость их роста. Тем меньше размер кристалла (зерна).

 

4. Размер зерна влияет на механические свойства металла:

- чем мельче зерно, тем выше вязкость и пластичность шва.

 

5. На размер зерна оказывает влияние:

-- температура нагрева и разливки жидкого металла.

--скорость охлаждения.

--химический состав металла или сплава.

--присуствие посторонних примесей (серы и фосфора).

 

6. Для получения мелкого зерна создают искусственные центры кристаллизации.

Для этого в жидкий металл вводят примеси: - модификаторы(пластификаторы), например: алюминий, магний, титан, никель.

 

У. Полиморфные превращения в металлах.

1. Многие металлы при разных температурах могут существовать в разных модификациях (кристаллических формах).

 

2. Например железо:

2.1. Альфа железо – при температуре от 0 до 768*С.        (КОЦ).

2.2.Бета железо - при температуре от 768 до 910*С      (КГЦ).

2.3.Гамма железо – при температуре от 910 до 1392*С.   (КГЦ).

2.4.Дельта железо – при температуре от 1392 до 1539*С.  (КОЦ частично). 

 

3. Переход чистого металла из одной модификации в другую протекает при постоянной температуре (критическая точка), а сплавов при определенном интервале.

-- процесс сопровождается выделением или поглащением тепла.

 

4. Образуются зерна новой формы и размеров, т.е. произошла перекристаллизация.

 

5. Перекристаллизация изменяет свойства металлов и сплавов:

- удельный объем; - теплоемкость; - теплопроводность; - электропроводность; - магнитные свойства; - физические свойства; - химические свойства; - механические свойства.

 

6. Аллотропия – существование химических элементов в 2х или более молекулярных формах.

У. Коррозия металлов.

1. Самопроизвольное разрушение металлических материалов, происходящее под химическим воздействием окружающей среды называется коррозией.

 

2. Коррозия в газах:

- происходит при высоких температурах, когда влаги на поверхности быть не может. Образуются оксиды, сульфиды (окалина).

- Газовой коррозии подвергаются: ДВС, арматура печей, металл при термообработке.

 

3. Коррозия в растворах (электрохимическая коррозия)

- происходит в водных растворах или влажной среде.

- образуются нерастворимые продукты (ржавчина) и переход металла в раствор в виде ионов.

 

4. Методы защиты о т коррозии:

- Применение химических стойких сплавов(коррозийно стойких и жаростойких).

- защита поверхности металла покрытиями (хром, никель, цинк).

- покрытие неметаллов лаками и красками.

- обработка внешней среды (удаление 02 из растворов).

 

 

                Тема № 2. Свойства металлов.

               1. Физические свойства металлов.

 

1. Плотность – количество вещества, содержащегося в единице объема (г/см.куб).

2. Температура плавления (*С) – температура, при которой металл полностью переходит из твердого в жидкое состояние.

3. Теплопроводность это способность тела передавать с той или иной скоростью тепло при нагревании или охлаждении. (кал/см*мин*град.)

 

4. Тепловое расширение – металлы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются.

4.1. Линейное расширение – изменение линейного размера при нагреве или расширении.

4.2. Объемное расширение – это изменение объема тела при нагреве или расширении.

 

5. Удельная теплоемкость – это количество электричества, необходимого для повышения температуры 1г.вещества на 1*С.

6. Электропроводность – это способность металлов проводить электрический ток.

- зависит от удельного сопротивления. P=L*S/R. (Ом*мм/м.)

 

7. Способность намагничивания – это способность металла создавать собственное м магнитное поле: самостоятельно или под действием внешнего магнитного поля.

-  оно зависит от магнитной проницаемости вещества.

-за единицу принята магнитная проницаемость вакуума М=4*10-7 ом*м/сек(гн/м).

7.1. Парамагниты М=1. (воздух, дерево. Бумага, стекло, пластмасса и т. д.)

7.2. Диамагниты М меньше 1. (медь. Бронза, олово, свинец, латунь).

7.3. Ферромагниты М больше 1. Железо(М=800), чугун(М=240), сталь Ст3(М=3500), трансформаторная сталь(М=7500). Ферриты(М=60000). 

 

 

                    11. Химические свойства металлов.

1. Это свойство металлов и сплавов, определяющие отношение их к химическим воздействиям различных сред.

 

2. Воздействие этих сред проявляется в различных формах:

2.1. Атмосферная коррозия (ржавчина).

2.2.Коррозия в газах (окалина).

2.3. В кислотах металлы растворяются.

 

                 111. Деформации и разрушения.

 

1. Изменение формы твердого тела под действием внешних сил называется деформацией.

 

2. По характеру действия сил нагрузки они делятся на статические и динамические.

2.1. Статические возрастают медленно о «0» значения до некоторого максимального значения и далее остаются неизменными.

2.2. Динамические возрастают в результате удара, действие нагрузки исчисляются секунды.

                         ВИДЫ ДЕФОРМАЦИИ.

 

Сжатие.

                                                  

Это деформация, где уменьшается объем тела под действие сдавливающих сил.

- сжатию подвергаются: колонны, фундаменты, амортизаторы.

 

2. Растяжение.   

Это деформация с увеличением длины тела под действием сил, приложенных к его концам (тросы. фаркоп. ремни. болты). 

 

Сдвиг (срез).

Две силы направлены навстречу, но не по одной прямой, а близко друг к другу. (заклепки, болты, шпильки).

 

 

4. Кручение.

Это деформация тела с одним неподвижным концом, под действием пары равных противоположных сил. (валы ДВС).

5. Изгиб.

Это деформация тела, сопровождающая изменением кривизны его под действием внешних сил (рессоры, валы, балки).

 

                     1У. Механические свойства металлов.

Прочность.

Это способность тела сопротивляться разрушению под действием внешних сил.

- в зависимости от характера внешних сил различают:

 

1.1. Прочность на растяжение. 1.2. Прочность на сжатие. 1.3. Прочность на изгиб.

      1.4. Прочность на кручение. 1.5. Усталость металлов.