Materiałoznawstwo.pdf

(515 KB) Pobierz
Grupa A.
MECHANIKA, WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW, MATERIAŁOZNAWSTWO
26.
Podstawowe grupy materiałów inżynierskich i rodzaje występujących wiązań
międzyatomowych.
Podstawowe materiały inżynierskie:
•
•
•
•
•
metale i ich stopy
ceramika i szkło
tworzywa sztuczne
materiały kompozytowe
materiały naturalne
Rodzaje wiązań:
• jonowe
• duża różnica elektroujemności
• dążenie do osiągnięcia oktetu elektronowego
• przezniesienie elektronów walencyjnych z metalu do
niemetalu
• twardość materiału zależy od sił działających między
atomami
• wysokie siłyzapewniają wysoką temperaturę topnienia
• duża twardość - wysoka kruchość, oraz wysoka temeratura topnienia
• brak przewodności elektrycznej
•
• kowalencyjne
• tworzy się pomiędzy niemetalami o niewielkiej różnicy elektroujemności
• uwspólnienie par elektronowych
• kowalencyjne spolaryzowanie gry taka sama elektroujemność
• im więcej “mostków”
łączących
atomy tym mocniejsze wiązania
, n - grupa z układu okresowego
• ilość mostków =
• wiązania ukierunkowane i bardzo silne - duża twrdość i brak plastyczności
• metaliczne
• nieznaczna różnica elektroujemności
• tylko między metalami
• chmura elektronowa
• elektrony walencyjne
łatwo
ulegają oderwaniu
• po oddaniu elektronu metal staje się kationem
•
•
•
•
•
wraz ze wzrostem temperatury wzrasta opór elektryczny oddziaływania Van der Walsa
wiązania międzycząsteczkowe
słabe oddziaływania
występują zawsze obok wiązania pierwotnego
dodatni biegun dipola przyciągany jest przez ujemny biegun dipola sąsiedniego
1
27.
Defekty punktowe w kryształach metali, rodzaje, powstawanie i zanikanie, wpływ na
właściwości.
Rodzaje:
Wakansy, atomy międzycząsteczkowe, atomy
domieszek (substytucyjne i międzywęzłowe), defekty
złożone (np: diwakancja)
Wp
ł
yw na w
ł
a
ś
ciwo
ś
ci:
Pole napr
ęż
e
ń
ma
symetrię kulistą, której centrum znajduje się w
środku
defektu.
Mogą wpływać na przewodnictwo metalu (zwiększając
lub zmniejszać jego opór)
Mogą wpływać na kolor kryształu (absorbują
światło
o
innej długości fali)
Powstawanie i zanikanie:
1. wakanse: w wyniku nieobsadzenia węzła sieci krystalicznej przez atom
2. atom międzycząsteczkowy: w sieci zbudowanej z identycznych atomów jeden z
atomów osnowy znajduje się między węzłami sieci
3. atomy domieszek: dodane w sposób niezamierzony związany najczęściej z
charakterystyką procesu obróbki materiału
28.
Dyslokacje, rodzaje, wpływ na własności wytrzymałościowe metali i charakteryzujące je
wielkości.
Rodzaje:
Krawędziowe,
śrubowe
lub mieszane, jednostowe lub cząstkowe, poślizgowe lub osiadłe
Wpływ na właściwości:
Naprężenie poślizgu wynosi poniżej 1MPa, odgrywają zasadniczą rolą w
procesie odkształcenia plastycznego metali oraz umacniania się materiału. Są dodatkowo
ośrodkami nagromadzenia energii odkształcenia. Odgrywają rolę w dyfuzji, przemianach
fazowych, korozji i innych procesach
Charakteryzujące je wielkośći: (wektor
burgersa, oś dyslokacji, kąt dezorientacji)
29.
Krystalizacja wlewka, Przebieg procesu. Strefy krystaliczne
1. Przy powierzchni formy na skutek szybkiego ochłodzenia powstaje strafa kryształów
zmrożonych (drobnoziarniste, przypadkowa orientacja ziaren i duża jednorodność chemiczna,
dobre własności mechaniczne i technologiczne)
2. Pod strefą  kryszt. zmrożonych powstaje strefa kryształów kolumnowych, które
mogą sięgać nawet do
środka
wlewka (transkrystalizacja). Są to ziarna wydłużone, ustawione
równolegle do kierunku odprowadzania ciepła. (gruboziarniste, stosunkowo czyste, o niższych
własnościach mechanicznych niże strefa wyższa, mogą powstawać pęcherze gazowe)
3. Strefa dendrytów równoosiowych (o przypadkowej orientacji) - efekt dużego przechłodzenia
stężeniowego tej strefy wywołanej wzbogaceniem jej w zanieczyszczenia (gruboziarniste, o
najniższych właściwościach
4. Jama skurczowa - wynik skurczu metalu - dla
żelaza
ok 3% - gromadzenie się wypływających
ku powierzchni wtrąceń niemetalicznych
2
Transkrystalizacja:
zjawisko występujące w odlewach, polegające na nie występowaniu
kryształów równoosiowych, prowadzące do zetknięcia się kryształów słupkowych
30.
Przemiany zachodzące podczas grzania metali zgniecionych, zmiany własności.
zgniot
- zmiana własności fizycznych i mechanicznych
metalu lub stopu wywołane jego odkształceniem
plastycznym na zimo. (poniżej ok 0,4 temperatury
topnienia) Zmiany wywołane zgniotem nasilają  się  ze
wzrostem wielkości odkształcenia. Zmiany strukruralne
związane są z wprowadzeniem defektów sieci (głównie
punktowych i liniowych). Związane jest z tym umocnienie.
Zgniot zwiększa twartość i wytrzymałosć na rozciąganie
oraz granicę  plastyczności, a zmniejsza własności
plastyczne - wydłużenie oraz przewężenie. Zmniejsza
także przewodność elektryczną.
Rozróżnia się 3 okresy powrotu metalu odkształconego do stanu
równowagi:
zdrowienie
- pierwsze statium przemian materiału poddanego
zgniotowi. Zachodzi poniżej temperatury rekrystalizacji.
Obejmuje zanik defektów punktowych i naprężeń.
rekrystalizacja
- rozróżniamy pierwotną oraz wtórną:
pierwotna - jej istotą  jest zarodkowanie w zgniecionym materiale nowych, nieodkształconych
ziaren i ich rozrost aż  do całkowitego pochłoni^ęcia obszarów zdefektowanych. Własności
materiału po rekrystalizacji są w przybliżeniu takie same jak przed zgniotem.
wtórna - zachodzi po zakończeniu pierwotnej. Polega na rozrastaniu się ziaren materiału.
rozrost ziaren
3
31.
Rortwory stale, rodzaje rortworów stałych, wpływ rozpuszczonego składnika na
własności.
Roztwór stały:
Mieszanina atomów róznych
składników o całkowicie przypadkowym
rozmieszczeniu w węzłach sieci występująca w
stanie stałym
Rodzaje:
●
Różnowęzłowe i międzywęzłowe (budowa)
●
Ciągłe i graniczne
●
Pierwotne i wtórne
●
Uporządkowane i nieuporządkowane
Wpływ rozpuszczonego składnika na własności:
Ilość rozpuszczonych atomów drugiego składnika wpływa na własności mechaniczne oraz fizyczne
roztworu. Przykładowy wykres wpływu zawartości Ni na roztwór stały:
32.
Wykres Fe-Fe3C, występujące fazy i struktury oraz ich właściwości.
4
Przemiany w układzie
żelazo
cementyt:
●
perytektyczna:
●
eutektoidalna:
●
eutektyczna:
(1495
o
C)
(727
o
C)
(1148
o
C)
Fazy występujące w układzie Fe3C:
●
Żelazo
●
cementyt
●
roztwór ciekły L
●
ferryt
����
- roztwór stały węgla w
żelazie
����
●
ferryt
����
- roztwór stały węgla w
żelazie
����
●
austenit
����
- roztwór stały węgla w
żelazie
����
Składniki strukturalne:
●
ledeburyt
- mieszanina eutektyczna austenitu z cementytem
●
ledeburyt przemieniony
- mieszanina perlitu z cementytem
●
perlit
- mieszanina eutektoidalna ferrytu
����
z cementytem
Własności:
●
ferryt
∭
bardzo mała zawartość węgla (ok 0,02%). Na zgładach widoczny jako jasny
-
składnik
●
austenit
∯
zawartość węgla w
żelazie
do 2,11% C. W warunkach równowagi nie możę
-
istnieć poniżej temperatury A
1
(727
o
C)
●
perlit
- powstaje z austenitu i jest zbudowany z płytek ferrytu i cementytu. Jego własnośći
mechaniczne zależą od dyspersji płytek - wytrzymałość i twartość rosną
w miarę rozdrabniania struktury
●
ledeburyt
- Powstaje z roztworu ciekłego 4,3%C, jest składnikiem surówek białych. Twardy i
kruchy
●
cementyt
- Zawiera 6,67% C (masowo) znaczny udział wiązań metalicznych sprawia,
że
ma
własności metaliczne. Twardy i kruchy, może rysować szkło. Nie jest trwały, ma tendencję
do rozpadu (w wysokich temperaturach) na ferryt i grafit w procesie grafityzacji
Rm [MPa]
ferryt
����
austenit
perlit
cementyt
300
750
800
-
Re [MPa]
150
300
400
-
twardość [HB]
90
180-200
200-260
800
A
10
[%]
40
40-60
8
-
udarność
[J/cm
2
]
260
200-300
40
-
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin