01.12.2021г.

ПРЕДМЕТ: " ОСНОВЫ  МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ."

Преподаватель: Пархоменко Лариса Ивановна

ГРУППЫ: № 403, № 412

ГРУППА № 403 темы уроков: " Классификация металлов и сплавов."," Кристаллические и                                                                       амморфные тела."

Изучить материал и составить краткий конспект.

                                              Классификация металлов и сплавов.

Сталью называют сплав железа с углеродом и другими элементами с содержанием углерода до 2,14 % . Стали классифицируют по следующим признакам: химическому составу, способу производства, содержанию вредных примесей, структуре, области применения. Основным признаком, по которому классифицируют стали, является их химический состав. Он определяет марку и название стали.

 По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные. 

По способу производства стали бывают: конвертерные, мартеновские, электростали и стали особых методов выплавки.

 По степени раскисления стали производят кипящие, спокойные и полуспокойные. 

По качеству, которое формируется в основном на стадии 5 выплавки и определяется содержанием таких вредных примесей, как сера и фосфор, стали бывают:

 1) обыкновенного качества (массовая доля серы не более 0,05% и фосфора – до 0,04%); 

2) качественные (массовая доля серы до 0,04% и фосфора – до 0,035%); 

3) высококачественные (массовая доля серы до 0,025% и фосфора – до 0,025%); 

4) особовысококачественные (массовая доля серы до 0,015% и фосфора – до 0,025%);

 По прочности стали условно делят на 3 группы:

 1) обычной прочности (т до 290 МПа (Н/мм2 ));

 2) стали повышенной прочности (т от 290 до 390 МПа);

 3) стали высокой прочности (т от 440 МПа и выше).

 По областям применения стали делят на строительные, арматурные, подшипниковые, котельные и т.д. 

                                             КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ  И    АММОРФНЫЕ ТЕЛА.

По своим физическим свойствам и молекулярной структуре твердые тела разделяются на два класса – аморфные и кристаллические.

Характерной особенностью аморфных тел является их изотропность, т. е. независимость всех физических свойств (механических, оптических и т. д.) от направления внешнего воздействия. Молекулы и атомы в изотропных твердых телах располагаются хаотично, образуя лишь небольшие локальные группы, содержащие несколько частиц (ближний порядок). По своей структуре аморфные тела очень близки к жидкостям. Примерами аморфных тел могут служить стекло, различные затвердевшие смолы (янтарь), пластики и т. д. Если аморфное тело нагревать, то оно постепенно размягчается, и переход в жидкое состояние занимает значительный интервал температур.

В кристаллических телах частицы располагаются в строгом порядке, образуя пространственные периодически повторяющиеся структуры во всем объеме тела. Для наглядного представления таких структур используются пространственные кристаллические решетки, в узлах которых располагаются центры атомов или молекул данного вещества. Чаще всего кристаллическая решетка строится из ионов (положительно и отрицательно заряженных) атомов, которые входят в состав молекулы данного вещества. Например, решетка поваренной соли содержит ионы Na+ и Cl–, не объединенные попарно в молекулы NaCl . Такие кристаллы называются ионными.

В каждой пространственной решетке можно выделить структурный элемент минимального размера, который называется элементарной ячейкой. Вся кристаллическая решетка может быть построена путем параллельного переноса (трансляции) элементарной ячейки по некоторым направлениям.

Теоретически доказано, что всего может существовать 230 различных пространственных кристаллических структур. Большинство из них (но не все) обнаружены в природе или созданы искусственно.

Кристаллические решетки металлов часто имеют форму шестигранной призмы (цинк, магний), гранецентрированного куба (медь, золото) или объемно центрированного куба (железо).

Кристаллические тела могут быть монокристаллами и поликристаллами. Поликристаллические тела состоят из многих сросшихся между собой хаотически ориентированных маленьких кристалликов, которые называются кристаллитами. Большие монокристаллы редко встречаются в природе и технике. Чаще всего кристаллические твердые тела, в том числе и те, которые получаются искусственно, являются поликристаллами.

ГРУППА № 412  темы уроков: " Сплавы металлов.", "Физические особенности  металлов."

Изучить материал и составить краткий конспект.

                                                                 Сплавы металлов.

Сплав — макроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов.

Сплавы состоят из основы (одного или нескольких металлов), малых добавок специально вводимых в сплав легирующих и модифицирующих элементов, а также из неудалённых примесей (природных, технологических и случайных). Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов. Среди них наибольшее значение имеют сплавы на основе железа и алюминия. В технике применяется более 5 тыс. сплавов. По способу изготовления сплавов различают литые и порошковые сплавы. Литые сплавы получают кристаллизацией расплава смешанных компонентов. Порошковые — прессованием смеси порошков с последующим спеканием при высокой температуре. Компонентами порошкового сплава могут быть не только порошки простых веществ, но и порошки химических соединений. Например, основными компонентами твёрдых сплавов являются карбиды вольфрама или титана.

По способу получения заготовки (изделия) различают литейные (например, чугуны, силумины), деформируемые (например, стали) и порошковые сплавы.

В твердом агрегатном состоянии сплав может быть гомогенным (однородным, однофазным — состоит из кристаллитов одного типа) и гетерогенным (неоднородным, многофазным). Твёрдый раствор является основой сплава (матричная фаза). Фазовый состав гетерогенного сплава зависит от его химического состава. В сплаве могут присутствовать: твердые растворы внедрения, твердые растворы замещения, химических соединений (в том числе карбиды, нитриды, интерметаллиды) и кристаллиты простых веществ. Свойства металлов и сплавов полностью определяются их структурой (кристаллической структурой фаз и микроструктурой). Макроскопические свойства сплавов определяются микроструктурой и всегда отличаются от свойств их фаз, которые зависят только от кристаллической структуры. Макроскопическая однородность многофазных (гетерогенных) сплавов достигается за счёт равномерного распределения фаз в металлической матрице. Сплавы проявляют металлические свойства, например: электропроводность и теплопроводность, отражательную способность (металлический блеск) и пластичность. Важнейшей характеристикой сплавов является свариваемость.

Сплавы различают по назначению: конструкционные, инструментальные и специальные.

В промышленности также используются жаропрочные, легкоплавкие и коррозионностойкие сплавы,

 термоэлектрические и магнитные материалы, а также аморфные сплавы.

                                          Физические особенности  металлов.

За счёт наличия в кристаллах свободно движущихся электронов для большинства металлов характерны общие физические свойства: особый металлический блеск, высокие электропроводность и теплопроводность, ковкость и другие.

• При обычных условиях все металлы (за исключением ртути, её температура плавления — –39 °C) являются твёрдыми веществами.
   Способность металлов отражать падающий на них свет является причиной наличия у них особого металлического блеска.
• Металлы не имеют запаха.
  
• В своём большинстве металлы имеют серебристо-белый или серебристо-серый цвет. Исключение составляют медь (красного цвета) и золото (жёлтого цвета).

 В технике металлы принято подразделять на чёрные и цветные. Как правило, к чёрным металлам относят железо и его сплавы, а к цветным — все остальные металлы.

Электро- и теплопроводность  

Металлы хорошо проводят тепло. Все металлы хорошо проводят электрический ток, что обусловлено наличием в кристаллической решётке электронов, которые способны свободно перемещаться. Очень хорошими проводниками электрического тока являются золото Au, медь Cu и серебро Ag.

 Пластичность

  Металлы в большинстве своём пластичны. Их можно ковать, вытягивать в проволоку и прессовать. Исключение составляют сурьма и висмут, они хрупкие и от удара рассыпаются.

 Температура плавления

  Температура плавления металлов изменяется в широком интервале: от 

–39 °C у ртути до 3420 °C у вольфрама. По температуре плавления металлы условно подразделяют на:

• легкоплавкие (температура плавления до 1000 °C);
• среднеплавкие (температура плавления от 1000 °C до 1600 °C);
• тугоплавкие (температура плавления выше 1600 °C).
• Плотность  
• Плотность различных металлов также колеблется в сравнительно широких пределах: от 

0,53  г/см³ у лития до 22,61 г/см³ у осмия.

  

По плотности металлы принято подразделять на лёгкие (плотность меньше 5 г/см³) и тяжёлые (плотность свыше 5 г/см³).