ספריה טכנית בחינם

מדעי החומרים. דף רמאות: בקצרה, החשוב ביותר

מדריך / הערות הרצאה, דפי רמאות

הערות למאמר

תוכן העניינים

1. נושא מדעי החומרים; סיווג מודרני של חומרים, שלבים עיקריים בפיתוח מדעי החומרים
2. מבנה גרגר של מתכות. גבולות תבואה ותת-דגן
3. מיקרוסקופ אור; מאפיינים כמותיים של המיקרומבנה
4. תא יסודי; מספר תיאום; סינגוניה
5. סיווג פגמים במבנה הגבישי. פגמים נקודתיים, תלות הריכוז שלהם בטמפרטורה. נקעים של קצה ובורג
6. דיפוזיה במתכות
7. מעברי שלבים מהסוג הראשון והשני
8. התכה של מתכות ומבנה של נמס
9. התגבשות של מתכות; גרעין של גבישים, עובר קריטי; גרעין גביש הומוגנית והטרוגני; צמיחת גבישים. עקומות תמן
10. מבנה מטיל וסגסוגות אמורפיות
11. שינוי של מתכות. בדיקות סטנדרטיות עבור מתיחה, דחיסה, כיפוף, קשיות, חוזק השפעה
12. טרנספורמציות שלבים במצב מוצק
13. דפורמציה אלסטית ופלסטית של מתכות
14. סוגי שבר: מושגים של שבר רקיע ושביר
15. תכונות חשמליות של חומרים מוליכים
16. שיטות לקביעת תכונות חשמליות
17. קיבולת חום ומוליכות תרמית של מתכות וסגסוגות
18. דילטומטריה. תכונות מגנטיות של מתכות וסגסוגות. שיטות קביעה
19. הערך של תכונות מכניות ופיזיקליות בהפעלת מוצרים
20. מאפיינים כאינדיקטורים לאיכות החומר
21. סוגי שלבים בסגסוגות מתכת. כלל שלב; כלל מנוף
22. פתרונות מוצקים של החלפה והקדמה; שלבי ביניים; מבני על
23. מערכת עם מסיסות בלתי מוגבלת במצב נוזלי ומוצק; מערכות אוטקטיות, פריקטיות ומונוטקטיות. מערכות עם פולימורפיזם של רכיבים וטרנספורמציה אווטקטואידית
24. מערכת עם מסיסות טרינרית והעדר כמעט מוחלט של מסיסות של רכיבים במצב מוצק; מקטעים איזותרמיים ופולי-תרמיים
25. כלל המינוף ומרכז הכובד של משולש
26. תלות של תכונות מכניות ופיזיקליות בהרכב במערכות מסוגים שונים
27. בחירת סגסוגות למטרה מסוימת מבוססת על ניתוח דיאגרמות מצב
28. מבנה ותכונות של ברזל; דיאגרמות פאזות מטא-יציבות ויציבות של ברזל-פחמן. היווצרות המבנה של פלדות פחמן. קביעת תכולת הפחמן בפלדה לפי מבנה
29. פלדות פחמן מבניות וכלי עבודה. סימון, יישום
30. ברזל יצוק לבן, אפור, חצי, רקיע וניתן לגימור
31. היווצרות מיקרו-מבנה, מאפיינים, תיוג ויישומים
32. תפקידו של טיפול בחום בשיפור איכות החומרים המבניים
33. יישום של טיפול בחום בטכנולוגיה של ייצור ריקים ומוצרים מחומרים מבניים
34. חישול מהסוג הראשון. התגבשות ללא שיווי משקל
35. חישול הומוגניזציה, שינויים במבנה ובמאפיינים במהלך חישול הומוגניזציה. התקשות עם טרנספורמציה פולימורפית. התקשות ללא טרנספורמציה פולימורפית
36. שינויים במבנה המיקרו ובתכונות המכניות של מתכות בחימום לאחר טיפול בלחץ חם וקר
37. חזרה, גיבוש ראשוני וקולקטיבי. חישול מחדש
38. חישול מהסוג השני. חישול ונורמליזציה של פלדות; אופנים ומטרת חישול ונורמליזציה
39. חישול של פלדות. טרנספורמציות בפלדה במהלך חיסום, שינויים במבנה המיקרו ובמאפיינים
40. טיפול כימי-תרמי של פלדה. מטרה, סוגים ודפוסים כלליים. ריוויון דיפוזיה של סגסוגות עם מתכות ולא מתכות
41. סיווג וסימון פלדות סגסוגת. השפעת אלמנטים מתגזרים על טרנספורמציות, מבנה מיקרו ומאפיינים של פלדה; עקרונות הפיתוח של פלדות סגסוגת
42. פלדות מבניות: בנייה, הנדסה, חוזק גבוה. פלדות כלי עבודה: פלדות לכלי חיתוך, מיסבים, פלדות מתות
43. פלדות אל חלד, עמידות בחום ועמידות בחום, עמידות בפני קור, חשמליות ועמידות בפני שחיקה
44. סימון, מבנה, מאפיינים ויישומים של מתכות לא ברזליות וסגסוגותיהן
45. אֲלוּמִינְיוּם; השפעת זיהומים על תכונות האלומיניום; סגסוגות אלומיניום מחושלות ויציקות
46. נְחוֹשֶׁת; השפעת זיהומים על תכונות הנחושת. סגסוגות פליז, ברונזה, נחושת-ניקל
47. מגנזיום וסגסוגותיו
48. טיטניום וסגסוגותיו
49. סוגי חומרים מרוכבים. מבנה, מאפיינים, יישומים
50. הרכב כימי, שיטות להשגת אבקות, תכונות ושיטות לשליטה בהן
51. גיבוש וסינטר של אבקות, תחומי יישום
52. משקפיים אנאורגניים. קרמיקה טכנית
53. פולימרים, פלסטיק

מדעי החומרים בוחנים את ההרכב, המבנה, התכונות וההתנהגות של חומרים בהתאם להשפעות הסביבה. ההשפעה יכולה להיות תרמית, חשמלית, מגנטית וכו'. כל רכיב של מבנים או מבנים נתון לעומסים הן ממרכיבים אחרים והן מהסביבה החיצונית.

סיווג חומרים: חומרים מתכתיים, לא מתכתיים וחומרים מרוכבים. חומרי מתכת מחולקים למתכות לא ברזליות, חומרי אבקה. חומרים לא מתכתיים: גומי, זכוכית, קרמיקה, פלסטיק, זכוכית-קרמיקה. חומרים מרוכבים הם חומרים מרוכבים, הכוללים שני חומרים או יותר (פיברגלס).

קיים סיווג חומרים בהתאם לסוג המוצרים הגמורים למחצה: יריעות, אבקות, גרגירים, סיבים, פרופילים וכו'.

טכניקת יצירת החומרים היא הבסיס לסיווג לפי מבנה.

חומרים מתכתיים מחולקים לקבוצות לפי המרכיב העומד בבסיסם. חומרים מתכות ברזליות: פלדה, ברזל יצוק, סגסוגות ברזל, סגסוגות שבהן המרכיב העיקרי הוא ברזל. חומרים לא ברזליים: אלומיניום, נחושת, אבץ, עופרת, ניקל, פח.

הבסיס של הטכנולוגיה המודרנית מורכב ממתכות וסגסוגות מתכת. כיום, מתכות הן סוג החומרים המגוון ביותר מבחינת יישום. על מנת לשפר את האיכות והאמינות של המוצרים, נדרשים חומרים חדשים. חומרים מרוכבים, פולימריים, אבקה משמשים כדי לפתור בעיות אלה.

מתכות הן חומרים בעלי גמישות, ברק, מוליכות חשמלית ומוליכות תרמית. בהנדסה, כל החומרים המתכתיים נקראים מתכות ומחולקים לשתי קבוצות.

מתכות בסיס - מתכות שיש בהן כמות קטנה של זיהומים של מתכות אחרות.

מתכות מורכבות - מתכות שהן שילובים של מתכת פשוטה כבסיס עם יסודות אחרים.

שלושה רבעים מכל היסודות בטבלה המחזורית הם מתכות.

מדע החומרים או מדע החומרים פותח עוד מימי קדם. השלב הראשון בפיתוח מדעי החומרים מתחיל בייצור מיוחד של קרמיקה. תרומה מיוחדת לפיתוח מדעי החומרים ברוסיה נעשתה על ידי M.V. לומונוסוב (1711-1765) ו-D.I. מנדלייב (1834-1907). לומונוסוב פיתח קורס בכימיה פיזיקלית ובאטומיסטיה כימית, אישר את התיאוריה של המבנה האטומי והמולקולרי של החומר. מנדלייב מיוחס בפיתוח הטבלה המחזורית של היסודות. שני המדענים הקדישו תשומת לב רבה לבעיית ייצור הזכוכית.

במאה ה XNUMX התרומה לפיתוח מדעי החומרים נעשתה על ידי F.Yu. לוינסון-לסינג, E.S. פדורוב, V.A. אוברוצ'וב, א.י. פרסמן, נ.נ. בללובסקי. חומרים חדשים מיוצרים: צמנט פורטלנד, גבס חדש, בטון צמנט, חומרים פולימריים וכו'.

בהנדסת מכונות, מתכות וסגסוגות מתכות נמצאים בשימוש נרחב, וזו הסיבה שמדעי המתכות הם חלק חשוב ממדעי החומרים.

מדע המתכת כמדע עלה ברוסיה במאה ה-XNUMX; הוא הבסיס המדעי לפיתוח תהליכים טכנולוגיים אופטימליים חדשים: טיפול בחום, יציקה, גלגול, הטבעה, ריתוך. השילוב של חוזק וקשיות גבוהים עם גמישות, קשיחות ויכולת עיבוד טובה, שאינם מצויים בחומרים אחרים, היה הסיבה לשימוש במתכות כחומר המבני העיקרי בכל תחומי הטכנולוגיה.

לראשונה, קיומו של קשר בין מבנה הפלדה לתכונותיה נקבע על ידי המדען הרוסי המצטיין P.P. אנוסוב (1799-1851), אשר חשף את הסוד האבוד של ייצור והשגה על ידי המאסטרים העתיקים של פלדה דמשקית במזרח, המשמשת לייצור להבים. הפלדה הדמשקית של אנוסוב הייתה מפורסמת בכל העולם ואף יצאה לחו"ל. הלהבים שיוצרו מפלדה זו נבדלו בקשיחות וקשיחות גבוהה. עמ. אנוסוב נחשב ל"יוזם" של ייצור פלדה איכותית, הוא היה הראשון שהשתמש במיקרוסקופ לקביעת מבנה הפלדה ויזם את חקר הקשר הקבוע בין המבנה והתכונות של סגסוגות.

מייסד המטלורגיה המדעית D.K. צ'רנוב (1839-1921), שגילה טרנספורמציות פאזה בפלדה ב-1868. גילוי של D.K. נקודות קריטיות של צ'רנוב a ו-b (לפי הכינוי המודרני A1 ו-A3) חוללו מהפכה בידע על טבען של סגסוגות מתכת ואיפשרו להסביר מספר תופעות "מסתוריות" המתרחשות במהלך טיפול בחום בפלדות.

תרומה עצומה לפיתוח מדע המתכות ניתנה על ידי N.S. קורנאקוב, א.א. בייקוב, נ.ט. גודזוב, א.א. בוכנאר, G.V. קורדיומוב, ס.ס. שטייברג, א.פ. Gulyaev, כמו גם מדענים סובייטים אחרים.

חשיבות רבה בפיתוח מדעי המתכות וטיפול בחום היו יצירותיהם של אוסמונד (צרפת), סייץ, ביין ומיל (ארה"ב), טמן וההנמן (גרמניה).

במאה ה-XNUMX הושגו הישגים גדולים בתיאוריה ובפרקטיקה של מדעי החומרים, נוצרו חומרים בעלי חוזק גבוה לכלים, פותחו חומרים מרוכבים, התגלו והשתמשו בתכונותיהם של מוליכים למחצה, שיטות לחיזוק חלקים על ידי תרמי וכימי- הטיפול התרמי השתפר.

2. מבנה גרגר של מתכות. גבולות תבואה ותת-דגן

מתכות הן גופים רב גבישיים, הם מורכבים מגבישים קטנים. הם מאופיינים בתכונות מתכתיות ומהווים 50% מכלל היסודות הכימיים. מבנה המתכות והסגסוגות שלהן הוא גבישי.

בתהליך ההתגבשות, הגבישים מקבלים צורה לא סדירה. הם נקראים דגנים. לכל גרגר יש כיוון סריג קריסטל משלו, השונה מהכיוון של גרגירים שכנים. גודל הגרגר של מתכת משפיע על התכונות המכניות שלה. תכונות אלו, הקשיחות והפלסטיות, גבוהות בהרבה אם למתכת יש גרגר עדין.

ממשקי גרגר נקראים גבולות גרגרים, שיכולים להיות: משופעים כאשר ציר הסיבוב ממוקם באותו מישור כמו הגבול; מעוות עם הציר מאונך למישור. חתיכת מתכת כזו היא פוליקריסטל. גבולות התבואה נקבעים על ידי נקודות המגע בין גבישים סמוכים. ניתן לשפוט את הגודל, המבנה והאופי של מבנה הגרגירים לפי השברים של המתכת.

בחומרים רב גבישיים, גודל הגרגרים הוא מ-1 עד 1000 מיקרון. הגרגרים מבולבלים, מסובבים אחד ביחס לשני עד עשרות מעלות. גבולות הם הפגם העיקרי במתכות. בגבולות בין הגרגרים, לאטומים אין את הסידור הנכון. ישנו אזור מעבר ברוחב של מספר קטרים ​​אטומיים, שבו הסריג של גרגר אחד עובר לסריג של גרגר אחר בעל אוריינטציה שונה. מבנה שכבת המעבר (גבול) תורם להצטברות של נקעים בה, שכן בעת ​​מעבר הגבול, לא מישור ההחלקה ולא וקטור הבורגרים נשארים ללא שינוי. הפרת הסידור הנכון תורמת לעובדה שבגבולות התבואה גדל הריכוז של אותם זיהומים המורידים את אנרגיית פני השטח. בתוך הגרגירים מופרע המבנה הגבישי הנכון.

הגבולות של תת-דגנים פחות מופרעים.

לכל המתכות תכונות משותפות: משיכות, מוליכות תרמית וחשמלית גבוהה, ברק מתכתי ספציפי, הגברת ההתנגדות החשמלית עם עליית הטמפרטורה.

גביש בודד צומח ממסך נוזלי, שהוא גביש יחיד. הגדלים של גבישים בודדים הם קטנים, הם משמשים במעבדות כדי ללמוד את התכונות של כל חומר. מתכות וסגסוגות, המתקבלות בתנאים הרגילים ביותר, מורכבים ממספר רב של גבישים, יש להם מבנה רב גבישי.

לימוד מבנה המתכות באמצעות ניתוח עקיפה של קרני רנטגן ומיקרוסקופ אלקטרונים אפשרו לקבוע כי המבנה הגבישי הפנימי של הדגן אינו תקין. בסריגי הגביש של מתכות אמיתיות ישנם פגמים שונים (אי-שלמות) שמשבשים את הקשרים בין אטומים ומשפיעים על תכונות המתכות. כל פגמי הסריג הם הפרעות בסידור האטומים בסריג.

סידור האטומים בסריג יכול להיות בצורת קובייה ממורכזת (b- ו-c-ברזל, b-טיטניום, כרום, מוליבדן, טונגסטן, ונדיום), קובייה שפניה ממורכזות (r-ברזל, אלומיניום, נחושת, ניקל, עופרת, c -קובלט) או משושה, או בצורה של תא (מגנזיום, אבץ).

גרגרים בפולי-גבישים אינם מונוליטיים, אלא מורכבים מתתי-גרגרים נפרדים, המסובבים זה לזה בזווית קטנה. תת-גרגר הוא רב-הדרון המכיל מספר קטן של נקעים או אף לא. המאפיינים העיקריים של תת-דגנים: סוג, סידור, מבנה, צפיפות של נקעים. נקעים רבים נוצרים כתוצאה מגזירה מכנית.

הגבולות של תת-גרגרים ודגנים במתכות מחולקים לזווית נמוכה וזווית גבוהה. גבולות זווית נמוכה נצפים בין תת-גרגרים ובעלי מבנה של נקע. גבול זווית נמוכה יכול להיות מיוצג על ידי סדרה של נקעים מקבילים בקצה. היווצרותם של תת-גרגרים עם נקעים בזווית נמוכה נקראת פוליגוניזציה. המבנה של גבולות זווית גבוהה מורכב יותר. גבולות המשנה נוצרים על ידי מערכות מסוימות של נקעים. תלוי איזה חומר ומה ההשפעה שיש לסביבה עליו, המיקום של נקעים נמצא. אם המתכת מעוותת מעט, אז מטוסי ההחלקה הם המקום של הצטברות של נקעים. עם זאת, אם מתכות כמו אלומיניום וברזל נתונות לעיוות חמור, אז נקעים מוצגים בצורה של מקלעות מורכבות: חללים, רשתות.

המבנה בו תת-הגרגרים מכוונים זה לזה בצורה שגויה בזווית של 15-300 הוא גוש או פסיפס.

צפיפות הנקע במתכת גדלה עם עלייה בזווית הכיוון השגוי של תת-גרגרים וירידה בגודלם. לאטומים הממוקמים בגבולות התבואה ובאטומים על פני הגביש, בשל הכוחות הבלתי מתוגמלים של אינטראקציה בין-אטומית, יש אנרגיה פוטנציאלית גבוהה יותר בהשוואה לאטומים בחלק הארי של תת-הגרגרים. נוכחות של נקעים משפיעה על תכונות החוזק של מתכות. על פי חישובים תיאורטיים, הגבול האלסטי של מתכות טהורות גבוה פי 1000 מהממשי, והגבול האלסטי של פלדה גבוה פי 100.

3. מיקרוסקופ אור; מאפיינים כמותיים של המיקרומבנה

מגוון רחב של שיטות משמשות לחקר המבנה הפנימי של סגסוגות, רובן מבוססות על עקרונות פיזיקליים.

חקר מבנה המתכות מתחיל בעזרת שיטה פשוטה ונפוצה במעבדות מדעיות ותעשייתיות - מיקרוסקופ אור (שיטה מטלוגרפית). לראשונה, חקר מתכות באמצעות מיקרוסקופ בוצע על ידי P.P. אנוסוב. הוא למד פלדה דמשקית.

מיקרוסקופיה אור משמשת לחקר הגודל, הצורה, סידור הגרגרים, פגמים במבנה הגבישי (תאומים, נקעים), והיא משמשת גם לניבוי התנהגות של מתכות בתנאי הפעלה.

כל המתכות הן חומרים אטומים (לאור הנראה). צורת הגבישים, גודלם ומיקומם נלמדים בחתכים שנעשו במיוחד. במקרה זה, מתבצע חיתוך מתכת במישור המעניין את החוקר, המטוס המתקבל נטחן ומלוטש.

אתה יכול ליישם גם שחיקה גסה ועדינה, על מנת למנוע את חוסר אחידות פני השטח של הקטע. השחזה מתבצעת לפני הליטוש. כדי להשיג משטח שטוח, יש צורך לשנות את כיוון התנועה של הדגימות ב-90 מעלות בעת החלפת חומר השוחקים. יש להמשיך לטחינה עד להעלמת הסיכונים מהניתוח הקודם. על פי תוצאות השחזה, חספוס פני השטח צריך להיות פחות מ-0,08 מיקרון.

ליטוש מתבצע על מנת לקבל משטח מראה של המדגם. ליטוש יכול להיות מכני, אלקטרוכימי וכימי-מכני.

השחזה המכנית מתבצעת באמצעות מכונה בעלת גלגל מסתובב, המכוסה בחומר ליטוש. חלקיקים שוחקים מוחלים על חומר זה.

ליטוש כימי-מכני מתבצע באמצעות חלקיקים שוחקים ואלמנטים כימיים.

ליטוש אלקטרוכימי מתבצע באמבט אלקטרוליטים. זרם משמש להחלקת פני השטח.

במהלך השחזה והליטוש מכניים, מתרחשת דפורמציה פלסטית של פני הדגימה. בהתאם לקשיות החומר, עומק עיוות פני השטח יכול להגיע עד 25 מיקרון.

לאחר השחזה והברקה, הדגימה המעובדת נטבלת במים, לאחר מכן באלכוהול, ולאחר מכן היא מיובשת בנייר סינון.

לחשיפת המבנה נוצרת תבליט או צובעים את הרכיבים המבניים בצבעים שונים, דבר המושג באמצעות תחריט כימי. בעת תחריט, חומצה משפיעה על גבולות התבואה, כי יש מקומות עם מבנה פגום שיהפכו לשקעים בחתך החרוט; האור הנופל עליהם מפוזר ובשדה הראייה של המיקרוסקופ הם ייראו כהים, וגוף הדגן ייראה בהיר.

לבחינת מיקרו-חתכים בחקר המיקרו-מבנה של מתכות, נעשה שימוש במיקרוסקופים מיוחדים שבהם הקרן ממקור האור, המוחזרת מהחתך, עוברת דרך האובייקטיבית והעינית ומעניקה הגדלה מתאימה.

ההגדלה הכוללת של מיקרוסקופ שווה למכפלת ההגדלות של האובייקט והעינית.

תחת מיקרוסקופ על חתך מיקרו לאחר ליטוש, ניתן לראות סדקים ותכלילים לא מתכתיים (גרפיט בברזל יצוק, תחמוצות). כדי לחשוף את מבנה המיקרו של המתכת, פני השטח של החלק הדק נחרט, כלומר, הוא מטופל עם ריאגנטים מיוחדים, שהרכבם תלוי בהרכב המתכת. זיהוי המיקרו-מבנה במהלך התחריט מבוסס על העובדה ששלבים שונים נחרטים בצורה שונה וצבעם שונה. כתוצאה מחריטת מיקרו-חתכים של מתכות טהורות, ניתן לחשוף את הצורה והגודל של גרגרים בודדים. מיקרואנליזה מאפשרת לקבוע את הגודל, הצורה והכיוון של גרגרים, שלבים בודדים ורכיבים מבניים, שינויים במבנה הפנימי של מתכות וסגסוגות בהתאם לתנאים לייצורם ולעיבודם.

על מנת לבחון את פרטי המבנה נעשה שימוש במיקרוסקופ אלקטרוני, שבו נוצרת התמונה באמצעות זרם אלקטרונים עפים במהירות. ישנן שיטות ישירות ועקיפות ללימוד המבנה. שיטות עקיפות מבוססות על טכניקה מיוחדת להכנת טביעות סרט דק המשקפות תבליט של קטע חרוט. על ידי בחינת ההעתק המתקבל, נצפים פרטי המבנה, הגודל המינימלי שלהם הוא 2-5 ננומטר. שיטות ישירות מאפשרות לחקור רדיד מתכת דק בעובי של עד 300 ננומטר בשידור באמצעות מיקרוסקופים אלקטרונים ברזולוציה גבוהה (מיקרוסקופים UEMV-100, UEMV-100A, UEMV-100V).

מיקרוסקופ אופטי אינו מכשיר שיכול לזהות גביש בכל גודל.

מטאלוגרפיה כמותית מתמודדת עם קשיים מסוימים. לפיכך, הבעיה של קביעת הפרמטרים הכמותיים של אובייקט תלת מימדי על ידי לימוד הקטע הדו מימדי שלו נפתרת בכמה דרכים. בשיטת ההשוואה ובשיטת האורך הממוצע של הקטע החוצה את התבואה, נקבע גודל גרגרי המתכת.

כיום נעשה שימוש במערכת אוטומטית לחקר מיקרו חתכים של מתכות הכוללת שימוש במיקרוסקופ, מצלמת וידאו, מכשיר וידאו בלסטר ומחשב אישי.

4. תא יחידה; מספר תיאום; סינגוניה

כיוונים ומישורים קריסטלוגרפיים, אניזוטרופיה; מרחקים בין מישוריים סריג קריסטל - סידור מסודר של אטומים. התא היסודי של גביש הוא הנפח המינימלי של גביש ששומר במלואו על כל תכונותיו. האטומים בסריג מסודרים אחרת.

תא היחידה חוזר על עצמו בתלת מימד ויוצר סריג קריסטל. מבנה הגביש נקבע לפי מיקום האטומים בתא היחידה.

מספר קואורדינציה - המספר הכולל של מולקולות ויונים ניטרליים שיש להם קשר עם היון המרכזי בקומפלקס.

1. ליסודות מהקבוצה הרביעית יש קשרים רוויים ומכוונים קוולנטיים, ולכל אטום יש ארבעה שכנים. מספר השכנים הקרובים ביותר הוא מספר התיאום. הסריג היסודי הוא טטרהדרון עם אטום אחד במרכז וארבעה אטומים בקודקודים.

2. כאשר נוצר קשר יוני, סריגי הגביש קומפקטיים יותר, מספר הקואורדינציה מגיע ל-6 עקב חוסר הרוויה של הקשר היוני. דוגמה: סריג קריסטל NaCI - קובייה פרימיטיבית עם יוני כלור ונתרן בקודקודים.

3. קשרי מתכת הופכים את סריגי הקריסטל לדחוסים יותר. מספרי קואורדינציה מגיעים לערכים של 8 ו-12. שלושה סוגים של סריג קריסטל נוצרים בחומרים מתכתיים: מעוקב במרכז גוף (bcc), מעוקב במרכז פנים (fcc), ו-HP משושה.

Syngony - אחת מחלוקות הגבישים על בסיס הסימטריה של תא היחידה שלהם עם אותן מערכות של צירי קואורדינטות. Syngony מאפיין את הסימטריה של מבנים תלת מימדיים עם סימטריה טרנסלציונית בשלושה כיוונים.

שבע מערכות ציריות נבדלות בהתאם לאורך הקטעים המנותקים בצירים הקריסטלוגרפיים והמיקום היחסי של הצירים הללו.

1. סינגון מעוקב. שלושה צירים שווים מצטלבים בזוויות ישרות.

2. סינגוניה טטראגונלית. שני קטעים של הציר באותו אורך מצטלבים בזווית ישרה, הציר השלישי מאונך אליהם, והקטע החתוך עליו באורך שונה.

3. סינגון מעוין. שלושה צירים באורכים שונים מצטלבים בזוויות ישרות.

4. סינגוניה מונוקלינית. שני צירים באורכים שונים מצטלבים בזווית אלכסונית, הציר השלישי יוצר איתם זווית ישרה.

5. סינגוניה טריקלינית. שלושה צירים באורכים שונים מצטלבים בזוויות אלכסוניות.

6. סינגוניה טריגונלית. שלושה מקטעים של הצירים באורך שווה מצטלבים במישור אחד בזווית של 60 מעלות צלזיוס, הציר השלישי מאונך למישור זה, והקטע המנותק עליו הוא בעל אורך שונה.

7. סינגון משושה. מיקומם של הצירים דומה למיקומם בסינגוניה הטריגונלית.

הסדר של סידור האטומים בסריג הגביש מאפשר לייחד כיוונים ומישורים גבישיים בודדים.

כיוונים קריסטלוגרפיים הם קרניים ישרות הנובעות מכל נקודת ייחוס שלאורכה נמצאים אטומים. נקודות ההתייחסות הן קודקודי הקובייה. כיוונים קריסטלוגרפיים הם הקצוות והאלכסונים של פני הקובייה. יכול להיות שיש כיוונים אחרים. מישורים קריסטלוגרפיים הם המישורים עליהם שוכבים אטומים.

כיוונים ומישורים קריסטלוגרפיים מאופיינים על ידי מדדי מילר, הקובעים את מיקומם השונים. מישורים מקבילים בסריג הקריסטל, הבנויים באופן זהה, בעלי אותם מדדים. על מנת שהמדדים יתקבלו ממספרים שלמים פשוטים, ניתן להזיז את המישור במקביל. המיקום של כל צומת של סריג הגביש ביחס למקור שנבחר באופן שרירותי נקבע על ידי קביעת הקואורדינטות x, y, z. עבור תא יסודי אחד, הקואורדינטות הללו שוות לפרמטרי הסריג a, b, c, בהתאמה.

כדי לקבוע את האינדקס, מצא את הקואורדינטות של האטום הקרוב ביותר לנקודת הייחוס, השוכב בכיוון זה, המתבטא במונחים של פרמטר הסריג.

כל המאפיינים הפיזיקליים, כולל חוזק, של מתכות לאורך כיוונים גבישיים שונים תלויים במספר האטומים הממוקמים בכיוונים שהוזכרו. יש מספר שונה של אטומים בסריג הגביש בכיוונים שונים. בחומרים גבישיים, יש להקפיד על אנזוטרופיה, כלומר, תכונות לא שוות לאורך כיוונים שונים.

אניזוטרופיה היא תוצאה של סידור מסודר של אטומים בגופים גבישיים ומתבטאת בתוך גביש בודד. מתכות אמיתיות הן גופים רב-גבישיים, כולל גרגרים רבים, המכוונים זה לזה באופן שרירותי לפי הכיוונים והמישורים הגבישיים שלהם. אניזוטרופיה של תכונות מכניות נצפתה בעת בדיקת דגימות חתוכות לאורך כיוונים גבישיים שונים.

למתכות אמיתיות יש איזוטרפיה ממוצעת והן נקראות גופים כמו-איזוטריים או פסאודו-איזוטריים

מרחק בין מישורי - המרחק הקצר ביותר המפריד בין מישורים צמתים מקבילים ומרווחים באופן שווה.

5. סיווג פגמים במבנה הגבישי. פגמים נקודתיים, תלות הריכוז שלהם בטמפרטורה. נקעים של קצה ובורג

ניתן לגדל גביש בודד ממסך נוזלי. חד-גביש הוא חתיכת מתכת מגביש בודד. מתכות וסגסוגות, המתקבלות בתנאים רגילים, מורכבים ממספר רב של גבישים ובעלי מבנה רב גבישי. גבישים אלו נקראים גרגירים וצורתם לא סדירה. לכל גרגר יש כיוון סריג קריסטל משלו, והוא שונה מהכיוון של גרגרים שכנים.

המבנה הגבישי הפנימי של הדגן אינו נכון. בסריגי הגביש של מתכות ישנם פגמים (אי-שלמות) המשבשים את הקשרים בין אטומים ומשפיעים על תכונות המתכות. כל פגמי הסריג הם הפרעות בסידור האטומים בסריג. פגמים במשטח הם הגבולות של גרגרי מתכת. הפגמים המבניים הבאים מובחנים: פגם סריג, נקודה, קטנה, ליניארית, שטוחה. פגמי קריסטל משנים באופן משמעותי את התכונות הפיזיקליות, המכניות, הכימיות והטכנולוגיות של מתכות.

פגמים נקודתיים כוללים מקומות פנויים (אתרים ריקים), אטומים ביניים זרים. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך יותר פגמים.

אטומי טומאה הם אחד הפגמים הנפוצים ביותר במבנה הגבישי (מקומות פנויים, אטומים מנותקים ממקומם).

מקום פנוי הוא אתר ריק של סריג קריסטל שנוצר מסיבות שונות. מקורות למשרות פנויות הם גבולות תבואה שבהם מופרע הסידור הנכון של האטומים. מספר המשרות הפנויות וריכוזן תלויים בטמפרטורת העיבוד. מספר המשרות הפנויות גדל עם עליית הטמפרטורה. מקומות פנויים בודדים נתקלים במעבר על גבי הגביש ומתאחדים בזוגות, ויוצרים ריקויות, בעוד ששטח הפנים הכולל שלהם יורד, היציבות של מקום פנוי בזוג עולה, ומתאפשרת היווצרות של מקומות פנויים ושלמות.

אטומים מנותקים הם אטומים שעזבו את הצומת של סריג הגביש ותפסו מקום במעיים. מתייחס לפגמים נקודתיים.

אטומי טומאה תופסים את מקומם של האטומים העיקריים בסריג הגביש או מוכנסים לתא (מעין פגמים נקודתיים).

אם מופרת נכונות מבנה הגביש סביב מקומות פנויים, אטומים מנותקים ואטומי טומאה, אזי גם האיזון של שדות הכוח של אטומים לכל הכיוונים מופר. כל השינויים מסתכמים בלא יותר מכמה קטרים ​​אטומיים. פגמים נקודתיים מקיימים אינטראקציה זה עם זה. קיימת אינטראקציה בין פגמים נקודתיים לבין פגמים ליניאריים - נקעים.

פגמים ליניאריים קטנים בשני ממדים, בשלישי הם גדולים יותר, מה שיכול להיות תואם לאורך הגביש. פגמים ליניאריים כוללים שרשראות של מקומות פנויים, אטומים בין-סטיציאליים ונקעים. נקעים יכולים להיות מורחבים למדי בכיוון אחד, ויש להם הרחבה קטנה בכיוון ההפוך. החוזק והמשיכות של מתכות תלויים ישירות בנוכחות של נקעים.

פגמים ליניאריים - נקעים, הם סוג מיוחד של פגמים בסריג הגביש. מאפיין של מבנה הנקע הוא צפיפות הנקעים.

כיום ידועים מנגנונים שונים של היווצרות נקע. נקעים יכולים להיווצר במהלך גדילת הדגנים, במהלך היווצרותם של תת-גרגרים. הוכח בניסוי כי לגבולות הגרגרים והבלוקים יש צפיפות גבוהה של נקעים. במהלך התגבשות מהמסה, זה חיובי מבחינה אנרגטית כאשר הגרעין גדל עם היווצרות של נקע בורג על פני השטח שלו. לקדם היווצרות של נקעים והפרדה של זיהומים. במתכת שהתמצקה נוצרות נקעים כתוצאה מהצטברות מקומות פנויים.

אזור חוסר השלמות של הגביש סביב קצה המישור החוץ נקרא נקע (ליניארי) קצה. פריקת קצה מייצגת שדה מתפורר במהירות של מתחים אלסטיים בסריג הגבישי סביב קצה המישור החוץ, אשר נגרם מהעובדה שמעל קצה זה פרמטרי הסריג דחוסים מעט, ומתחת לקצה זה הם נמתחים בהתאם. במימד אחד, להיקף של נקע יש אופי מקרוסקופי (פריקה יכולה להישבר רק בגבול הגביש - זה הגבול של אזור הגזירה). התנועה של פריקת קצה היא שמרנית.

אם המישור החוץ נמצא בחלק העליון של הגביש, אז הנקע נקרא חיובי; אם המישור החוץ נמצא בחלק התחתון של הגביש, אז זה נקרא שלילי.

נקעים של בורג נוצרים אם שני חלקים של הגביש מוזזים לעבר מישור הצטברות המשרות הפנויות.

אם פריקת בורג נוצרת על ידי סיבוב בכיוון השעון, אז זה נקרא ימני, אם הוא מסתובב נגד כיוון השעון, זה נקרא שמאל. מקומות פנויים ואטומים ביניים אינם זורמים לנקע הבורג. תיתכן גם היווצרות של נקעים חלקיים ומעורבים. היווצרות של נקעים מגבירה את האנרגיה של הגביש.

פריקות תורמות לעלייה במתח פנימי במתכות. השימוש באור מקוטב מאפשר לחשוף את שדות הלחץ המתעוררים סביב נקעים.

6. דיפוזיה במתכות

דיפוזיה היא העברת חומר עקב תנועה תרמית אקראית של חלקיקים מתפזרים. כאשר גז מתפזר, המולקולות שלו משנות את כיוון התנועה שלהן כשהן מתנגשות במולקולות אחרות.סוגי התנועה העיקריים במהלך דיפוזיה במוצקים הם קפיצות מחזוריות אקראיות של אטומים מאתר סריג גבישי לאתר או מקום ריק סמוך.

התפתחות תהליך הדיפוזיה מביאה להיווצרות שכבת דיפוזיה, המובנת כשכבה של חומר החלק הסמוך למשטח הרוויה, השונה מהראשונית בהרכב הכימי, המבנה והתכונות.

תנועת הדיפוזיה של כל אטום היא הליכה אקראית עקב משרעת התנודות הגדולה, שאינה תלויה בתנועה של אטומים אחרים, וגם לא בתנועה הקודמת של אטום זה. תנודות בלתי תלויות בטמפרטורה של אטומים סביב מיקום שיווי המשקל מתרחשות בדרך כלל בתדירות של ~10¹³ с^-1

סוגיית קביעת מנגנון הדיפוזיה מורכבת מאוד. העבודות של Ya.I מילאו תפקיד מרכזי בפתרון בעיה זו. פרנקל, המראים את ההשפעה העצומה של פגמי סריג קריסטל, במיוחד מקומות פנויים, על תהליך תנועת הדיפוזיה של אטומים. הקשה ביותר הוא מנגנון דיפוזיית החליפין הפשוט, והסביר ביותר הוא מנגנון הפנוי. כל מנגנון דיפוזיה מתאים לאנרגיית הפעלה מסוימת Q, כלומר, הערך של מחסום האנרגיה שעליו אטום להתגבר במעבר מעמדה אחת לאחרת.

תנועה במהלך מנגנון דיפוזיית הצפיפות דומה להתפשטות של גל: כל אטום נעקר בכמות קטנה, וההפרעה מתפשטת במהירות. עבור דיפוזיה, יש חשיבות רבה למקומות פנויים והאסוציאציות שלהם (דו-פנויות, מתחמי אטומים פנויים-טומאה), כמו גם לפגמים שהם המקורות שלהם (לינארי ומשטח).

המנגנון העיקרי של דיפוזיה ודיפוזיה עצמית בתמיסות מוצקות חלופיות הוא מנגנון הפנוי. בתמיסות מוצקות אינטרסטיציאליות, המנגנון העיקרי לתנועה של אטומי טומאה קטנים הוא אינטרסטיציאלי.

אם שתי חתיכות מחוברות היטב של מתכות טהורות A ו-B נחשלות במשך זמן רב, אזי תופיע חדירה הדדית של מתכות והסטה של ​​הממשק הראשוני המסומן בסימנים אינרטיים (חלקיקי תחמוצת או חוטי טונגסטן) בערך Δx, שהוא ביחס ישר לשורש הריבועי של זמן החישול. אם ד_А > ד_В, ואז רכיב A חודר לתוך B בקצב מהיר יותר מאשר B לתוך A, כתוצאה מכך חלק B של המדגם גדל בנפח.

מתכת דיפוזיה היא תהליך של רווית דיפוזיה של פני השטח של מוצרים עם מתכות או מתכות. הרוויה בדיפוזיה מתבצעת בתערובת אבקה, בינונית גזי או מתכת מותכת (אם למתכת נקודת התכה נמוכה).

בורידינג - רוויה דיפוזיה של פני השטח של מתכות וסגסוגות עם בורון להגברת קשיות, עמידות בפני קורוזיה, עמידות בפני שחיקה מתבצעת על ידי אלקטרוליזה במלח בורון מותך. בורידינג מספק קשיות משטח גבוהה במיוחד, עמידות בפני שחיקה, מגבירה עמידות בפני קורוזיה ועמידות בחום. לפלדות בורון עמידות גבוהה בפני קורוזיה בתמיסות מימיות של חומצות הידרוכלוריות, גופריתיות וזרחתיות. בורידינג משמש לחלקי ברזל יצוק ופלדה הפועלים בתנאי חיכוך בסביבה אגרסיבית (בהנדסה כימית).

ציפוי כרום - רוויית דיפוזיה בכרום מתבצעת בתערובות אבקות של כרום או פרוכרום בתוספת אמוניום כרום (1%) ותחמוצת אלומיניום (49%) בטמפרטורה של 1000 ... 1050 מעלות צלזיוס עם חשיפה של 6 ... 12 שעות. ציפוי כרום משמש עבור חלקים שעובדים לבלאי במי קיטור וסביבות אגרסיביות (אביזרי, שסתומים). במהלך ציפוי כרום של מוצרי פלדה דלי פחמן, הקשיות עולה ונרכשת עמידות טובה בפני קורוזיה.

אלומיניזציה היא תהליך של ריוויון דיפוזיה של שכבת פני השטח באלומיניום, המתבצע בתערובות אבקת אלומיניום או באלומיניום מותך. המטרה היא להשיג עמידות גבוהה בחום של פני השטח של חלקי פלדה. אלומיניזציה מתבצעת במדיה מוצקה ונוזלית.

סיליקוניזציה - ריוויון דיפוזיה עם סיליקון מתבצע באטמוספירה גזית. לשכבה רוויית הסיליקון של חלק הפלדה אין קשיות גבוהה במיוחד, אך עמידות גבוהה בפני קורוזיה ועמידות מוגברת לבלאי במי ים, חומצה חנקתית, חומצה הידרוכלורית בחומצה גופרתית. חלקים בעלי סיליקון משמשים בתעשיות הכימיות, עיסת הנייר והנפט. כדי להגביר את עמידות החום, סיליקוניזציה משמשת למוצרים העשויים מסגסוגות המבוססות על מוליבדן וטונגסטן, בעלי עמידות בחום גבוהה.

במדעי החומרים מפותחות תיאוריות מאקרו ומיקרוסקופיות של דיפוזיה. בתיאוריה המקרוסקופית מושם דגש על פורמליזם, כלומר על כוחות ופרמטרים תרמודינמיים. התיאוריה המיקרוסקופית משתמשת במנגנונים המבוססים על תיאוריית הקפיצות האטומיות.

7. מעברי שלבים מהסוג הראשון והשני

הרכיבים במצב נוזלי (רכיבים A) מסיסים ללא הגבלה, הרכיבים במצב מוצק (רכיבים B) אינם יוצרים תרכובות כימיות ואינם מסיסים.

דיאגרמות מצבים מייצגות גרף בקואורדינטות של הסגסוגת - טמפרטורה, המשקף את התוצרים הנוצרים כתוצאה מאינטראקציה של מרכיבי הסגסוגת זה עם זה בתנאים של שיווי משקל תרמודינמי בטמפרטורות שונות. אלו חומרים אשר בהתאם לטמפרטורה ולהרכב יש להם מצב צבירה מסוים, אופי ספציפי של המבנה ותכונות מסוימות, הם נקראים פאזות. פאזה היא חלק הומוגני של הסגסוגת, בעל אותו הרכב, מבנה ותכונות. הפאזה הנוזלית היא תמיסה של רכיבים מותכים. שלבים מוצקים הם גרגרים בעלי צורה, גודל, הרכב, מבנה ותכונות ספציפיות. אלו הן תמיסות מוצקות, תרכובות כימיות, וכן גרגירים של רכיבים טהורים שאינם יוצרים לא תמיסות מוצקות או תרכובות כימיות עם רכיבים אחרים.

ניתן לחלק את דיאגרמת השלב, המציגה את המצב המגביל של סגסוגות, לאזורים. אזורים מסוימים מורכבים משלב אחד, וחלקם - משני; יש להם הרכבים, מבנים ומאפיינים שונים. דיאגרמות שלבים מכילות את המידע הדרוש ליצירה ועיבוד של סגסוגות.

דיאגרמת מצב מהסוג הראשון. כלל פילוח. תרשים זה מכסה סגסוגות שמרכיביהן יוצרים תערובות של גרגיריהן הטהורים כמעט עם מסיסות הדדית זניחה.

מבנה הפאזה של הסגסוגות בתרשים תלוי בטמפרטורה. עם הפעולה התרמודינמית של הרכיבים זה על זה, הטמפרטורה של המעבר שלהם למצב נוזלי יורדת.

סגסוגת של שני רכיבים הנמסים בטמפרטורה מינימלית נקראת אוטקטית או אוטקטית. האוקטיקה היא תערובת אחידה של גרגרים קטנים שהתגבשו בו זמנית משני המרכיבים. הטמפרטורה שבה שני הרכיבים נמסים בו זמנית נקראת הטמפרטורה האוטקטית.

המעבר של סגסוגות ממצב נוזלי למצב מוצק במהלך התגבשות מתרחש בטווח הטמפרטורות השוכן בין קו הליקווידוס לטמפרטורה האוטקטית, התואמת לקו הסולידוס.

כל השינויים הכמותיים בסגסוגות במהלך התגבשות כפופים לכלל המקטעים. בהתאם להרכב, כל הסגסוגות מחולקות ל-hypoeutectic וה-hypereutectic. סגסוגות היפואוטקטיות מכילות רכיב A מעל (100-Ve)%. אצלם זה מרכיב מיותר. בסגסוגות היפראוטקטיות, רכיב B מיותר (כמותו עולה על Be).

הכמות של כל רכיב מבני מחושבת על פי כלל המקטעים ביחס לטמפרטורה האוטקטית.

דיאגרמת מצב מהסוג השני. הפרדה דנדרטית. עם מסיסות בלתי מוגבלת של רכיבים זה בזה, בעלי אותם סוגי סריג ומבנה דומה של קליפות האלקטרונים החיצוניות, מתקבלות דיאגרמות מהסוג השני.

ישנם שלושה אזורי פאזה בתרשים:

1. מעל קו הליקווידוס ADB נמצא האזור של שלב הנוזל G.

2. מתחתיו, עד לקו המוצק ADB, יש אזור דו-פאזי b + G. שלב b הוא פתרון מוצק של רכיבים A ו-B, לגרגרים יש סריג גבישי יחיד. עם זאת, עבור סגסוגות בהרכבים שונים, מספר האטומים של רכיבים A ו-B בתאי היחידה של הסריג שונה.

3. השטח שנמצא מתחת לקו הסולידוס הוא חד פאזי (שלב ב).

שלא כמו סגסוגות של תערובות של גרגרים של רכיבים טהורים כמעט, כל אחת מהסגסוגות המוצקות בתרשים הפאזות מייצגת קבוצה של גרגרי פאזה שאינם שונים זה מזה כלפי חוץ.

במקרה של קירור מואץ של הסגסוגת בזמן התגבשות, לתהליכי הדיפוזיה אין זמן להסתיים, ומתברר שהחלק המרכזי של כל גרגר מועשר ברכיב עקשן יותר, והחלק ההיקפי ברכיב בעל התכה נמוכה. (א). תופעה זו נקראת ליקוי דנדריטי, אשר מפחית את תכונות החוזק של סגסוגות. מניעתו אפשרית עקב קירור איטי של הסגסוגת, מה שמבטיח את התגבשות שיווי המשקל שלה.

אם מתרחשת הפרדה דנדרטית, היא מסולקת על ידי חישול דיפוזיה ממושך של הסגסוגת. תהליכי הדיפוזיה המתרחשים במקרה זה משווים את ההרכב הכימי בדגנים.

במהלך דפורמציה פלסטית של חומר מתכתי, כוח חיצוני חייב להתגבר על ההתנגדות לתנועה של נקעים, אשר נקבעת על ידי הערך של כוח Peierls-Nabarro. כוח זה תלוי בעוצמת האינטראקציה הבין-אטומית בסריג הגבישי של הסגסוגת.

האטומים של הרכיב המסיס בסריג של התמיסה המוצקה יוצרים קשר מתכתי חזק יותר עם האטומים של רכיב הממס מאשר בסריג של שני הרכיבים הטהורים. בשל כך, ההתנגדות לעיוות פלסטי של תמיסה מוצקה עם עלייה בתכולה של רכיב אחר המומס בה צריכה לעלות על פי חוק עקמומי.

8. התכה של מתכות ומבנה של נמס

התכה היא תהליך הפיזי של מעבר של מתכת ממוצק לנוזל מותך. התכה היא תהליך הפוך להתגבשות, המתרחש בטמפרטורה מעל שיווי המשקל, כלומר, במהלך התחממות יתר. מכיוון שלמתכת נוזלית יש יותר אנרגיה פנימית מאשר למתכת מוצקה, חום משתחרר במהלך ההתגבשות. יש קשר מסוים בין החום Q לטמפרטורת ההתגבשות Tk. מידת התחממות יתר בעת המסת מתכות אינה עולה על מספר מעלות.

במצב נוזלי אטומים של חומר נעים באקראי עקב תנועה תרמית, בנוזל יש קבוצות של אטומים בנפח קטן, בתוכם סידור האטומים דומה לסידור בסריג הגביש. קבוצות אלו אינן יציבות, הן מתמוססות ומופיעות שוב בנוזל. כאשר הנוזל מקורר, חלק מהקבוצות הגדולות נעשות יציבות ומסוגלות לצמוח. קבוצות אטומים יציבות אלו נקראות מרכזי התגבשות (גרעינים). כדי ליישם את תהליך ההיתוך, יש צורך להתחמם יתר על המידה מעל טמפרטורת שיווי המשקל, כלומר, פוטנציאל תרמודינמי. מעל טמפרטורת שיווי המשקל, מתכת נוזלית יציבה יותר, יש לה רזרבה קטנה יותר של אנרגיה חופשית. מתחת לטמפרטורה זו, המתכת המוצקה יציבה יותר. בטמפרטורת שיווי המשקל, האנרגיות החופשיות של המצב הנוזלי והמוצק זהות, ולכן, בטמפרטורה זו, שני השלבים (נוזל ומוצק) יכולים להתקיים בו-זמנית, ויתרה מכך, לזמן רב אינסופי. טמפרטורת שיווי המשקל קרובה מאוד לנקודת ההיתוך Tm, איתה היא מושווה לעתים קרובות. עם הקירור, המעבר ממצב נוזלי למצב מוצק מלווה ביצירת סריג גביש, כלומר התגבשות. כדי לגרום להתגבשות, יש לקרר את המתכת הנוזלית לטמפרטורה מתחת לנקודת ההיתוך שלה.

נוזלים בטמפרטורה קרובה לנקודת ההיתוך נקראים נמסים. נמסים הם מתכתיים, יוניים, מוליכים למחצה, אורגניים ופולימרים גבוהים. תלוי באילו תרכובות כימיות יוצרות נמסים, מבודדים מלח, תחמוצת, תחמוצת-סיליקט ועוד נמסים.

רוב ההמסות מכילות חלקיקים-הדראליים.

בתהליך ההיתוך, קשרים כימיים בהמסים עוברים שינוי. במוליכים למחצה נצפית היווצרות מוליכות מתכתית, בהלידים מסוימים, במקום מוליכות יונית, מתרחשת ירידה במוליכות החשמלית עקב היווצרות של נמס בעל הרכב מולקולרי. רמת הטמפרטורה משפיעה גם על סוג ההדבקה בהמסה.

מספר הקואורדינציה הממוצע והמרחקים הבין-אטומיים הם גם מאפיינים של נמס. בתהליך המסת מתכות, מספר התיאום יורד בכ-10-15%. יחד עם זאת, המרחקים הבין-אטומיים נשארים זהים. כאשר מוליכים למחצה נמסים, מספר הקואורדינציה שלהם גדל בגורם של 1,5, וגם המרחק בין האטומים גדל. נמסים מרובי רכיבים מאופיינים במצבים גרורתיים שאינם שיווי משקל, הקשורים למבנה השלבים המוצקים הראשוניים.

במקרים רבים, יש פיגור (היסטרזיס) בתכונות של נמס בתהליך של שינוי טמפרטורה. המאפיינים והמבנים של נמס מושפעים מהגורמים הבאים: טמפרטורה, זמן החזקה, קצב תנודת הטמפרטורה, החומר ממנו עשוי המיכל ונוכחות זיהומים.

הרכב הנמסים נבדל במורכבותו. נמסים יוניים עשויים להכיל יונים פשוטים או מורכבים, מולקולות לא מפורקות ופולימריות, כמו גם נפחים חופשיים. נמס סיליקט עשויים להכיל טטרהדרות סיליקון-חמצן מבודדות ואת השרשראות, הטבעות, הרשתות והמסגרות שהם יוצרים.

די קשה ליצור מודל חד משמעי של מבנה ההמסה, מכיוון שהמסות מכילות סוגים שונים של חלקיקים וקשרים. הפונקציה העיקרית של המודלים היא הגדרה ופרשנות של תכונות ההיתכות, כמו גם חישוב המאפיינים.

נמסים בתחום המטלורגי מחולקים לתוצרים ביניים, תוצרי לוואי ומוצרים סופיים. באמצעות נמסים כאלקטרוליטים, מתכות מיוצרות ומתעדנות במטלורגיה, וכן מיושמים ציפויים. סגסוגות רבות נוצרות כמו נמס. גבישים בודדים וסרטים אפיטקסיאליים גדלים מהמסים. נהוג להשתמש בהמסת מתכת, מלח ותחמוצת כזרזים. נמסי מלח משמשים באמבטיות חישול והקשחה, תאי דלק בטמפרטורה גבוהה, כמובילי חום, שטפים בתהליך הלחמה וריתוך מתכות, מדירי תגובה בסינתזה אנאורגנית ואורגנית וכן סופגים, מיצויים וכו'. משמש להשגת סיליקט, פלואוריד וערימות מיוחדות אחרות ומתכות אמורפיות.

9. התגבשות מתכות; גרעין של גבישים, נבט קריטי; גרעין הומוגנית והטרוגני של גבישים; צמיחת גבישים. עקומות תמן

התגבשות היא תהליך המעבר של מתכת ממצב נוזלי למצב מוצק עם היווצרות מבנה גבישי. בטבע, כל הטרנספורמציות הספונטניות, התגבשות והתכה, נובעות מהעובדה שהמצב החדש בתנאים חדשים יציב יותר מבחינה אנרגטית ויש לו מאגר אנרגיה קטן יותר.

המעבר של מתכת ממצב נוזלי או אדים למוצק עם היווצרות מבנה גבישי נקרא התגבשות ראשונית. היווצרות גבישים חדשים במוצק גבישי נקראת התגבשות משנית. תהליך ההתגבשות מורכב משני תהליכים המתרחשים בו זמנית של גרעין וצמיחה של גבישים. גבישים יכולים להתגבש באופן ספונטני - התגבשות ספונטנית או לצמוח במרכזי התגבשות מוכנים קיימים - התגבשות לא ספונטנית.

ניתן לעקוב אחר תהליך התגבשות המתכת באמצעות מונה זמן ופירומטר תרמו-אלקטרי. שני חוטים לא דומים, המולחמים בקצוות, טבולים במתכת מותכת והזרם התרמי המתקבל הוא פרופורציונלי לטמפרטורת המתכת, ומחט המילי-וולט מסטייה, ומציינת את הטמפרטורה בקנה מידה מיוחד. קריאות הפיירומטר נרשמות לאורך זמן ובהתבסס על הנתונים המתקבלים נשרטות עקומות קירור בקואורדינטות טמפרטורה - זמן. הנקודה הקריטית היא הטמפרטורה המתאימה לשינוי כלשהו במתכת.

עם הקירור, המעבר ממצב נוזלי למצב מוצק מלווה ביצירת סריג גביש, כלומר התגבשות. על מנת לגרום להתגבשות, יש לקרר את המתכת הנוזלית לטמפרטורה מתחת לנקודת ההיתוך שלה. במהלך התמצקות ובמהלך טרנספורמציה אלוטרופית במתכת, נוצרים תחילה מרכזי התגבשות שסביבם מקובצים אטומים ויוצרים את סריג הגביש המקביל. תהליך ההתגבשות מורכב משני שלבים: יצירת מרכזי התגבשות וצמיחת גבישים. בכל אחד מהגבישים העולים, המישורים הקריסטלוגרפיים מכוונים באופן אקראי, בנוסף, במהלך התגבשות ראשונית, הגבישים יכולים להסתובב, מאחר שהם מוקפים בנוזל. גבישים סמוכים גדלים זה לקראת זה, ונקודות ההתנגשות שלהם מגדירות את גבולות הגבישים (גרגרים).

לחומרים אמורפיים יש עקומות קירור חלקות, ללא אזורים ומדפים: ברור שלחומרים אלו אין אלוטרופיה. המנגנון של התגבשות מתכת הוא שעם ירידה מקבילה בטמפרטורה בתוך כור ההיתוך עם מתכת נוזלית, מתחילים להיווצר גבישים קטנים, הנקראים מרכזי התגבשות או גרעינים.

כדי להתחיל את הצמיחה של גבישי מתכת נוזליים, יש צורך כי האנרגיה החופשית של המתכת

ירד. אם כתוצאה מהיווצרות גרעין, האנרגיה החופשית של המתכת עולה, אזי הגרעין מתמוסס. הגודל המינימלי של עובר המסוגל לגדול נקרא הגודל הקריטי של העובר, ועובר כזה נקרא יציב.

ככל שמידת הקירור-על גדולה יותר, המורידה את האנרגיה החופשית של המתכת, כך הגודל הקריטי של הגרעין קטן יותר.

קריסטלים מתחילים לצמוח סביב המרכזים שנוצרו. כאשר גבישים גדלים במתכת, שעדיין נמצאת במצב נוזלי, ממשיכים להופיע מרכזי התגבשות חדשים. כל אחד מהגבישים החדשים הגדלים מכוון באופן אקראי בחלל.

גבישים בעלי צורה לא סדירה נקראים גרגרים או גבישים. מוצקים, כולל מתכות, המורכבים ממספר רב של גרגרים, נקראים פוליבריסטליים.

D.V. צ'רנוב קבע שתהליך ההתגבשות מורכב משני תהליכים אלמנטריים: גרעין של מרכזי התגבשות וצמיחה של גבישים ממרכזים אלה. הרבה יותר מאוחר, תמן, שחקר את תהליך ההתגבשות, קבע את התלות של מספר מרכזי ההתגבשות וקצב צמיחת הגבישים במידת הקירור העל.

בעוד שהגבישים שנוצרו גדלים בחופשיות, יש להם צורה גיאומטרית קבועה פחות או יותר. עם זאת, כאשר גבישים גדלים מתנגשים, צורתם הרגילה מופרת, שכן צמיחת הפנים נעצרת באזורים אלה. הצמיחה נמשכת באותם כיוונים שבהם יש גישה חופשית לנוזל ה"האכלה". כתוצאה מכך, הגבישים הגדלים, אשר בתחילה יש להם צורה סדירה מבחינה גיאומטרית, לאחר התמצקות, מקבלים צורה חיצונית לא סדירה ולכן נקראים קריסטליטים או גרגרים.

צמיחת הגרעינים מתרחשת כתוצאה ממעבר של אטומים מנוזל מקורר-על לגבישים. הגביש גדל בשכבות, לכל שכבה יש עובי של אטום אחד. ישנם שני תהליכים יסודיים של צמיחת גבישים.

יצירת עובר דו מימדי.

צמיחה של גרעין דו מימדי על ידי אספקת אטומים מנוזל מקורר-על. לאחר היווצרותו של גרעין דו מימדי על פנים שטוחות, צמיחה נוספת של שכבה חדשה מתרחשת בקלות יחסית, שכן מופיעים אזורים הנוחים לקיבוע אטומים העוברים מהנוזל.

גודל הגרגרים הנוצרים במהלך ההתגבשות תלוי לא רק במספר מרכזי ההתגבשות שנוצרו באופן ספונטני, אלא גם במספר חלקיקי הזיהומים הבלתי מסיסים הנמצאים תמיד במתכת הנוזלית, הממלאים את התפקיד של מרכזי התגבשות מוכנים.

10. מבנה מטיל וסגסוגות אמורפיות

המבנה של מטיל פלדה ניתן לראשונה בשנת 1878 על ידי D.K. צ'רנוב. מבנה המטיל היצוק מורכב משלושה אזורים עיקריים. האזור הראשון הוא הקרום החיצוני העדין, המורכב מגבישים קטנים מבולבלים - דנדריטים.

האזור השני של המטילים הוא אזור הגבישים העמודים. לאחר היווצרות הקרום עצמו, התנאים להסרת חום

שינוי, שיפוע הטמפרטורה יורד ומידת קירור היתר של הפלדה יורדת. האזור השלישי של המטיל הוא אזור הגבישים השווים.

הגבישים הנוצרים במהלך התמצקות המתכת הם בעלי צורה שונה בהתאם לקצב הקירור, אופי וכמות הזיהומים. לעתים קרובות יותר, במהלך תהליך ההתגבשות, נוצרים גבישים מסועפים (דמוי עץ), הנקראים דנדריטים בגלל צורתם, הדומים לצורת עץ. צורה זו של גבישים מוסברת בכך שהגרעינים שנוצרו במתכת הנוזלית גדלים בכיוון עם מרחק מינימלי בין האטומים. כך נוצרים הצירים מהסדר הראשון. במקביל להתארכות של צירים מסדר ראשון, צירים מסדר שני מתגרעים וגדלים בקצוותיהם בניצב אליהם בזוויות מסוימות, מהן כבר צומחים צירים מסדר שלישי ובסופו של דבר נוצרים גבישים בצורת דנדריטים. המבנה הדנדריטי מתגלה לאחר תחריט מיוחד של חתכים דקים, שכן כל הרווחים בין ענפי הדנדריטים ממולאים, ובדרך כלל נראים רק הצמתים של הדנדריטים בצורה של גבולות גרגרים. הצורה הנכונה של הדנדריטים מתעוותת כתוצאה מהתנגשות והצטברות חלקיקים בשלבים המאוחרים של התהליך. המבנה הדנדריטי אופייני למבנה המאקרו והמיקרו של מתכת יצוקה (סגסוגת).

במגע עם הדופן הקרה של התבנית, נוצר אזור של גבישים קטנים שווי ציר. נפח המתכת המוצקה קטן מנוזל, ולכן מופיע פער אוויר בין דופן התבנית למתכת המוצקה; הקיר עצמו מתחמם ממגע עם המתכת. כתוצאה מכך קצב הקירור של המתכת יורד, צמיחת הגבישים הופכת לכיוונית – הם גדלים מדופן התבנית למרכזה לכיוון הסרת החום ונוצר אזור של גבישים עמודים. תופעה זו, כאילו גבישים ארוכים צומחים בעובי המטיל, נקראת התגבשות. האזור המתקבל מאט את העברת החום אל החוץ, קצב הקירור יורד ונוצר אזור של גבישים גדולים ללא כיוון. המתכת הנוזלית מכילה כמות מסוימת של גזים מומסים, לפיכך, בנפח המטיל כשהוא מקורר, למתכות הנוטות להתקרר יתר על המידה, רק ענפים עולים של הקימורים של מספר מרכזי ההתגבשות וקצב צמיחת הגבישים. זוהה.

גודל הגרגרים הנוצרים במהלך ההתגבשות תלוי לא רק במספר מרכזי ההתגבשות שנוצרו באופן ספונטני, אלא גם במספר חלקיקי הזיהומים הבלתי מסיסים הנמצאים תמיד במתכת הנוזלית, הממלאים את התפקיד של מרכזי התגבשות מוכנים. חלקיקים כאלה יכולים להיות תחמוצות, ניטרידים, סולפידים. מרכזי התגבשות במתכת או בסגסוגת יכולים להיות חלקיקים מוצקים שיש להם הבדל קטן בגודל האטומים עם אטומים של המתכת הבסיסית, סריג הגביש שלהם צריך להיות קרוב במבנה ובפרמטרים לסריג של המתכת המתגבשת. לקירות של תבניות וצורות אחרות שבהן מתרחשת התגבשות מתכת נוזלית יש אי סדרים וחספוס. אי סדרים אלו משפיעים על תהליך ההתגבשות על ידי הגדלת קצב ההתגבשות. אם הפלדה אינה מנוקת חמצון מספקת (מה שנקרא פלדה רותחת), אזי ייווצרו בועות גז בכל נפח המטיל.

אם הפלדה מחומצנת היטב (פלדה שקטה), אז היא מיוצקת לתבניות עם סיומת רווחית מבודדת. במקום זה, החלקים האחרונים של המתכת הנוזלית יתגבשו. כאן ייאספו גזים. זה יוצר חלל גדול, הנקרא חלל התכווצות. ליד חלל ההתכווצות, המתכת תהיה פחות צפופה, רופפת. לכן, לאחר גלגול מטילי פלדה רגועה, מנותקים את החלק העליון (הרווחי) של המטיל (כ-15-20% מאורך המטיל). במהלך הגלגול, צורת הגבישים העיקריים של המתכת היצוקה משתנה. הדנדריטים מעוותים, נמתחים לאורך כיוון זרימת המתכת, והופכים לסיבים. לחיבורים של הגבישים יש חוזק נמוך יותר, ולכן, לאורך הסיבים, לפלדה המעוותת יש חוזק וקשיחות יותר מאשר לרוחב.

סגסוגות אמורפיות הן לרוב שבירות במתח, אך רקעיות יחסית בכיפוף ובדחיסה, ויכולות להיות נתונות לגלגול קר. סגסוגות אמורפיות מגנטיות רכות מגיעות בשלוש קבוצות.

1. מבוסס על ברזל (Fe₈₁Si_{3 5}B_{13 5}C₂) עם ערכים גבוהים של אינדוקציה מגנטית וכוח כפייה נמוך.

2. מבוסס על קובלט (CO₆₆Fe₄(מו, סי, ב)₃₀בעל אינדוקציית רוויה נמוכה יחסית, אך תכונות מכניות גבוהות, כוח כפייה נמוך וחדירות מגנטית גבוהה.

3. סגסוגות ברזל ניקל (Fe₄₀Ni₄₀P₁₄B₆) עם אינדוקציה מגנטית ממוצעת וכוח כפייה נמוך יותר מסגסוגות ברזל.

סגסוגות אמורפיות מגנטיות רכות משמשות בהנדסת חשמל ובתעשיית האלקטרוניקה.

11. שינוי מתכות. בדיקות סטנדרטיות עבור מתיחה, דחיסה, כיפוף, קשיות, חוזק השפעה

ניתן להוסיף למתכת הנוזלית חומרי שינוי על מנת לקבל את המבנה הרצוי של המתכת ביציקות. זהו תהליך השינוי.

על פי מנגנון ההשפעה על תהליך ההתגבשות, ניתן לחלק את השינויים לשתי קבוצות:

1) משנים, שהם מרכזי התגבשות נוספים;

2) חומרי משנה - פעילי שטח. חומרים אלו מתמוססים במתכת הנוזלית. תהליך ההתגבשות תלוי במרכזי ההתגבשות הזמינים. מרכזים אלה הם חלקיקים של תכלילים שאינם מתכתיים עקשן, תחמוצות, תרכובות בין-מתכתיות הנוצרות על ידי זיהומים.

בתחילת תהליך ההתגבשות, המרכזים נמצאים במתכת הנוזלית ויש להם צורה של תכלילים מוצקים. במהלך התגבשות, אטומי מתכת מופקדים על משטח הטומאה המופעל. התגבשות זו נקראת הטרוגנית, שבה דפנות התבנית ממלאות את תפקיד הגרעינים.

עם התמצקות, נוכחותם של מרכזי התגבשות מוכנים מובילה לירידה בגודל הגבישים. ההשפעה של חידוד המבנה גדלה כאשר נצפית ההתאמה המבנית והממדית של שלב הטומאה למתכת הבסיס, מה שתורם לצימוד של סריגי הגביש שלהם.

מתכת נוזלית מכילה זיהומים מומסים, הגורמים למבנה להתעדן. כאשר הם נספגים, הם מפחיתים את מתח הפנים בממשק נוזל-מוצק ואת הקצב הליניארי של צמיחת הגביש.

שיפור התכונות המכניות של המתכת מקל על ידי חידוד המבנה. כדי לחדד את המבנה של סגסוגות, נעשה שימוש בפעולה טכנולוגית - שינוי. פעולה זו מורכבת מהחדרת תוספים מיוחדים - משנים - לסגסוגת הנוזלית לפני היציקה. לשם כך, משתמשים בחומרי שטח, כמו גם אלמנטים היוצרים חלקיקים עדינים עקשן. מתקנים מתווספים לסגסוגות.

עלייה בטמפרטורת המתכת הנוזלית לפני היציקה מביאה להתגבשות הגרגר במהלך ההתגבשות ולהפך, מתרחשת ירידה בגודל הגרגירים כתוצאה מקירור המתכת. הקירור יעיל בנוכחות מתקנים היוצרים שלבים יחד עם התכתבות מבנית וממדית עם המתכת הבסיסית.

מבחנים סטנדרטיים

בדיקת מתיחה סטטית היא שיטה לבדיקה מכנית של מתכות. עבור בדיקות סטטיות, דגימות עגולות של המתכת שנבדקה או דגימות שטוחות לחומרי גיליון מיוצרות. הדוגמאות מורכבות מחלק עובד וראשים, המיועדים לקיבוע באחיזות של מכונת בדיקת מתיחה. גדלי המדגם הם סטנדרטיים. כאשר נמתח, הדגימה מתארכת. לחלק מסגסוגות מתכת יש מקדם התפשטות ליניארי קרוב לאפס (משמש לייצור מכשירים מדויקים, צינורות רדיו).

דגימה עגולה או שטוחה של גדלים סטנדרטיים מותקנת במהדקים של מכונת בדיקת המתיחה, והגדלת העומס, השינוי באורכה מנוטר. מכשיר הכתיבה של המכונה מתעד את דיאגרמת המתיחה, הקובעת את התכונות המכניות.

קשיות היא תכונתו של חומר להתנגד לדפורמציה במגע, יכולתו של חומר להתנגד לחדירת גוף מוצק - שקע - לתוך פני השטח שלו. Indenter - קצה יהלום בצורת חרוט. בדיקת קשיות היא הסוג הנגיש ביותר של בדיקות מכניות.

בדיקות קשיות מבוצעות במהירות ואינן דורשות דגימות מורכבות; הן מאפשרות לשפוט תכונות מכניות אחרות של מתכות (לדוגמה, חוזק מתיחה). שיטות הזחה של קצה קשיח הן נפוצות.

קביעת קשיות בשיטת רוקוול. חרוט פלדה או יהלום עם זווית של 120° או כדור מוקשה מפלדה בקוטר 1,59 מ"מ נלחץ לתוך פני דגימת הבדיקה, וקשיות החומר נאמדת מעומק החדירה אל פני השטח.

שלושה קשקשים מיושמים על בודק הקשיות של Rockwell: A (שחור) - הבדיקה מתבצעת עם חרוט יהלום, קשיות מסומנת על ידי HRA; B (אדום) - הבדיקה מתבצעת עם כדור, הקשיות מסומנת על ידי H13B; C (שחור) - הבדיקה מתבצעת עם קונוס פלדה, הקשיות מסומנת על ידי HRC.

קביעת קשיות בשיטת ויקרס. פירמידת יהלומים טטרהדרלית נלחצת לתוך פני השטח של המדגם, והקשיות נקבעת לאורך האלכסון של ההטבעה.

שיטת ויקרס מאפשרת למדוד את הקשיות של מתכות וסגסוגות רכות וקשות ואת הקשיות של שכבות משטח דקות.

מבחני פגיעה מודדים את יכולתה של מתכת לעמוד בעומסי פגיעה שחלקי המכונה נתונים אליהם במהלך הפעולה.

בדיקות פגיעה מבוצעות על דגימות בצורת תקן במכשירים הנקראים בודקי פגיעה במטוטלת.

חוזק השפעה - העבודה שהושקעה על שבר ההשפעה של המדגם וקשורה לשטח החתך שלה בחריץ. בדיקת השפעה מתבצעת כדי להעריך את הנטייה של חומרים לשבר שביר.

כיפוף הוא דרך רכה יותר של העמסה מאשר מתח. חומרים בעלי פלסטיק נמוך נבדקים לכיפוף. בדיקות מבוצעות על דגימות בעלות אורך גדול, צורה גלילית או מלבנית. הם מותקנים על שני תומכים. המאפיינים שנקבעו הם חוזק מתיחה והטיה.

12. טרנספורמציות פאזה במצב מוצק

פאזה היא חלק הומוגני של המערכת, המופרד מחלק אחר של המערכת (פאזה) על ידי ממשק, כאשר עוברים דרכו ההרכב הכימי או המבנה משתנה בפתאומיות.

במהלך התגבשות מתכת טהורה קיימים שני שלבים במערכת: נוזלי (מתכת מותכת) ומוצק (גרגרי מתכת שהתמצקה). בסגסוגות קשות, שלבים יכולים להיות גרגרי מתכת טהורים, גרגרי תמיסה מוצקה ודגנים תרכובות כימיות. מתכות רבות במצב נוזלי מתמוססות אחת לשנייה בכל יחס. כתוצאה מהמסה, נוצרת תמיסה נוזלית הומוגנית עם חלוקה אחידה של אטומים של מתכת אחת בין האטומים של מתכת אחרת. בשל אינטראקציה זו, בפועל, על מנת לפזר אחיד את החומרים בסגסוגת, הם פונים להיתוך שלהם. מתכות מסוימות, השונות מאוד בגודל האטומי, אינן מתמוססות במצב נוזלי, בעוד שמתכות אחרות מתמוססות במצב נוזלי במידה מוגבלת. בהיווצרות סגסוגות במהלך התמצקותן, אפשריות אינטראקציות שונות של הרכיבים.

אם בתהליך ההתגבשות כוח האינטראקציה בין אטומים הומוגניים גדול מכוח האינטראקציה בין אטומים הטרוגניים, הרי שלאחר ההתגבשות נוצרת תערובת מכנית המורכבת מגרגרי מתכות טהורות. במקרה זה, בסגסוגת הקשה יהיו גרגרים של מתכת טהורה אחת ולידם גרגירים של מתכת טהורה אחרת. צורה זו של אינטראקציה מתרחשת כאשר יש הבדל גדול בתכונות המתכות הכלולות בסגסוגת.

צורה נוספת של אינטראקציה בין החומרים המרכיבים את הסגסוגת היא יצירת תמיסות מוצקות.

פתרונות מוצקים הם שלבים מוצקים שבהם היחסים בין הרכיבים יכולים להשתנות. בתמיסה מוצקה, ממש כמו במתכות טהורות, אטומים מסודרים באופן קבוע בחלל ויוצרים סריג גבישי. כך הם שונים מתמיסות נוזליות. בתמיסה מוצקה, אחד החומרים הכלולים בסגסוגת שומר על הסריג הגבישי המובנה שלו, והחומר השני, שאיבד את המבנה הגבישי שלו, מופץ בצורה של אטומים בודדים בסריג הגבישי של הראשון. החומר הראשון הוא ממס, והשני מסיס. בהתאם לאופי ההתפלגות של האטומים של היסוד המסיס, פתרונות מוצקים אינטרסטיציאליים, תחליפיים וחיסוריים מובחנים; ללא קשר לסוג התמיסה המוצקה, המשותף להם הוא שהם חד פאזיים וקיימים בטווח ריכוז. תמיסות מוצקות מאופיינות בסוג מתכתי של קשר.

לכמה מטאלואידים יש את הגדלים האטומיים הקטנים ביותר - מימן, חנקן, פחמן, בורון, היוצרים תמיסות מוצקות בין-תשתיות עם מתכות. אבל אפילו ביסודות אלה, הגודל האטומי עולה במקצת על 12b מגודל הפערים הבין-אטומיים בסריג הגבישי של מתכות, לכן, במהלך היווצרות של תמיסות מוצקות אינטרסטיציאליות, הסריג מתעוות ומתעוררים בו מתחים. במקרה זה, ריכוז התמיסה המוצקה הביניים לא יכול להיות גבוה. לעתים רחוקות זה עולה על 1-2%. בתמיסות מוצקות של החלפה, אטומים של היסוד המסיס תופסים את מקומם של אטומים של המתכת הבסיסית. אטומים זרים יכולים להחליף אטומים ממסים בכל מקום, לכן פתרונות כאלה נקראים פתרונות מוצקים לא מסודרים. גדלים של האטומים של היסוד המסיס שונים תמיד מהגדלים של אטום הממס (הם גדולים או קטנים יותר), לכן, כאשר נוצרת תמיסה מוצקה חלופית, סריג הגביש של המתכת הממס מתעוות מבלי לאבד את המבנה הבסיסי שלה . פתרונות מוצקים תחליפיים יכולים להיות מוגבלים או בלתי מוגבלים. אחד התנאים למסיסות בלתי מוגבלת הוא גורם הגודל. ככל שההבדל ברדיוסים האטומיים גדול יותר, כך המסיסות קטנה יותר.

כאשר הטמפרטורה יורדת בתמיסות מוצקות חלופיות, מתרחש תהליך של חלוקה מחדש של אטומים, וכתוצאה מכך האטומים של היסוד המומס יתפסו מיקומים מוגדרים בהחלט בסריג הממס. פתרונות מוצקים כאלה נקראים פתרונות מוצקים מסודרים, והמבנה שלהם נקרא מבנה-על.

אלמנטים מסוימים משנים את מבנה הגביש שלהם בהתאם לשינויים בתנאים החיצוניים - טמפרטורה ולחץ. במצב מוצק, לליתיום ולמוליבדן יש סריג מעוקב במרכז הגוף; אלומיניום, כסף, זהב, פלטינה - במרכז הפנים, ומגנזיום, זירקוניום - משושה. כאשר הטמפרטורה משתנה, עשוי להתברר כי עבור אותה מתכת סריג אחר יהיה יציב יותר מזה שהיה בטמפרטורה שונה. תופעה זו נקראת פולימורפיזם. כל סוג סריג מייצג שינוי או שינוי אלוטרופי. במהלך טרנספורמציות פולימורפיות של מתכות, הטמפרטורה היא בעלת חשיבות עיקרית. הטרנספורמציה של צורה אלוטרופית אחת לאחרת מתרחשת בטמפרטורה קבועה, הנקראת טמפרטורת הטרנספורמציה הפולימורפית, והיא מלווה באפקט תרמי, בדומה לתופעות של התכה-התמצקות או אידוי-עיבוי. זה נובע מהצורך להוציא כמות מסוימת של אנרגיה כדי לסדר מחדש את סריג הגביש.

13. דפורמציה אלסטית ופלסטית של מתכות

דפורמציה היא שינוי בצורת וגודל הגוף, דפורמציה יכולה להיגרם מהשפעת כוחות חיצוניים, כמו גם תהליכים פיזיים ומכאניים אחרים המתרחשים בגוף. דפורמציות כוללות תופעות כמו גזירה, דחיסה, מתח, כיפוף ופיתול.

דפורמציה אלסטית היא דפורמציה שנעלמת לאחר הסרת העומס. דפורמציה אלסטית אינה גורמת לשינויים שיוריים בתכונות ובמבנה של המתכת; תחת פעולת העומס המופעל, מתרחשת עקירה הפיכה לא משמעותית של אטומים.

כאשר מותחים גביש בודד, המרחקים בין האטומים גדלים, ובדחיסה, האטומים מתקרבים זה לזה. כאשר האטומים נעקרים ממצב שיווי המשקל, מופר איזון כוחות המשיכה והדחייה האלקטרוסטטית. לאחר הסרת העומס, האטומים העקורים, עקב פעולת כוחות משיכה או דחיה, חוזרים למצב שיווי המשקל המקורי שלהם והגבישים מקבלים את מידותיהם וצורתם המקוריים.

העיוות יכול להיות אלסטי, להיעלם לאחר הסרת העומס, ופלסטיק, להישאר לאחר הסרת העומס.

הלחץ הקטן ביותר גורם לעיוותים, והעיוותים הראשוניים הם תמיד אלסטיים וגודלם תלוי ישירות במתח. המאפיינים המכניים העיקריים הם חוזק, פלסטיות, גמישות.

הפלסטיות חשובה, היא קובעת את האפשרות לייצור מוצרים בשיטות שונות של טיפול בלחץ. שיטות אלו מבוססות על דפורמציה פלסטית של המתכת.

חומרים בעלי פלסטיות מוגברת פחות רגישים לרכזי מתח. לשם כך, מתבצעת הערכה השוואתית של מתכות וסגסוגות שונות, כמו גם בקרת האיכות שלהם בייצור מוצרים.

האופי הפיזי של דפורמציה של מתכות

תחת פעולת הלחצים, מתרחש שינוי בצורת הגוף ובגודלו. מתחים מתעוררים כאשר כוחות חיצוניים של מתח, דחיסה פועלים על הגוף, כמו גם כתוצאה מתמורות פאזה וכמה תהליכים פיזיקוכימיים אחרים הקשורים לשינוי בנפח. מתכת שנמצאת במצב לחוצה, תחת כל סוג של לחץ, חווה תמיד מתחים נורמליים ומשיקים, דפורמציה תחת פעולת הלחצים יכולה להיות אלסטית ופלסטית. פלסטיק מתרחש תחת פעולת מתחי גזירה.

אלסטי - זהו דפורמציה כזו, אשר לאחר סיום הפעולה שגרמה ללחץ, נעלמת לחלוטין. במהלך דפורמציה אלסטית, חל שינוי במרחקים בין אטומים בסריג הגבישי של המתכת.

עם עלייה במרחקים בין-אטומיים, כוחות המשיכה ההדדית של האטומים מתגברים. כאשר הלחץ מוסר תחת פעולת הכוחות הללו, האטומים חוזרים למיקומם המקורי. עיוות הסריג נעלם, הגוף משחזר לחלוטין את צורתו וגודלו. אם הלחצים הנורמליים מגיעים לערך הכוחות של קשר בין אטומי, אזי יתרחש שבר שביר על ידי הפרדה. דפורמציה אלסטית נגרמת על ידי מתחים משיקים קטנים.

דפורמציה פלסטית היא העיוות שנשאר לאחר סיום פעולת הלחצים שגרמו לו. במהלך דפורמציה פלסטית בסריג הגביש של מתכת, תחת פעולת מתחים משיקים, מתרחשת תזוזה בלתי הפיכה של אטומים. במתחים נמוכים, האטומים נעקרים מעט ולאחר הסרת הלחץ הם חוזרים למיקומם המקורי. עם עלייה במתח הגזירה, נצפית תזוזה בלתי הפיכה של אטומים על ידי פרמטר הסריג, כלומר מתרחשת דפורמציה פלסטית.

עם עלייה במתח הגזירה מעל ערך מסוים, העיוות הופך לבלתי הפיך. כאשר העומס מוסר, המרכיב האלסטי של העיוות מתבטל. חלק מהדפורמציה, הנקראת פלסטיק, נשאר.

במהלך דפורמציה פלסטית, מבנה המתכת ותכונותיה משתנים באופן בלתי הפיך. דפורמציה פלסטית מתבצעת על ידי החלקה ותאום.

החלקה בסריג הגביש ממשיכה לאורך מישורים וכיוונים עם אריזה צפופה של אטומים, כאשר ההתנגדות לגזירה היא הנמוכה ביותר. זה מוסבר על ידי העובדה שהמרחק בין מישורים אטומיים סמוכים הוא הגדול ביותר, כלומר, הקשר ביניהם הוא הקטן ביותר. מישורי ההזזה וכיווני ההזזה השוכנים במישורים אלו יוצרים מערכת הזזה. במתכות, מערכת החלקה אחת או כמה יכולה לפעול בו זמנית.

למתכות עם סריג גביש מעוקב (fcc ו-bcc) יש פלסטיות גבוהה, החלקה בהן מתרחשת בכיוונים רבים.

אין להציג את תהליך ההחלקה כתנועה בו-זמנית של חלק אחד של הגביש ביחס למשנהו, הוא מתבצע כתוצאה מתנועה של נקעים בגביש. תזוזה של נקע במישור ההחלקה MM דרך הגביש מובילה לתזוזה של החלק המקביל של הגביש במרחק בין מישורי אחד, ונוצר מדרגה בצד ימין של משטח הגביש.

14. סוגי שבר: מושגים של שבר רקיע ושביר

עייפות היא הרס של מתכות תחת פעולת עומסים חוזרים ונשנים. זה מתרחש במעיינות האוטומציה. רוב התקלות בחלקים נגרמים מעייפות החומר. כשל עייפות מתפתח בחלקים הפועלים במתחים הנמוכים מעוצמת התפוקה של החומר.

עיוות אלסטי-פלסטי, כאשר מגיעים ללחצים גבוהים מספיק, עלול לגרום להרס של הגוף. תהליך ההרס מורכב ממספר שלבים: התחלת סדקים מיקרו-סדקים, היווצרות סדקים מאקרו, והתפשטות סדקים מקרו על פני כל חלקי הגוף.

באופן כללי, מבחינים בין שברים רקיעים לשבירים. סוג ההרס תלוי בגורמים רבים: הרכב המתכת, מצבה המבני, תנאי העמסה והטמפרטורה. סוג השבר, רקיע או שביר, נקבע על ידי לימוד שברים. שבר פריך מאופיין בשבר נחל. שבר רקיע מתרחש על ידי גזירה תחת פעולת מתחי גזירה ומלווה בעיוות פלסטי משמעותי. שבר רקיע מאופיין בשבר סיבי (מט) של חלק או דגימה. שבר שביר מתרחש תחת פעולת מתחי מתיחה רגילים, הגורם להפרדה של חלק אחד של הגוף לאחר ללא עקבות ניכרים של דפורמציה מקרופלסטית.

שבר פריך מאופיין בשבר גבישי (מבריק). שבר שביר קודם על ידי דפורמציה פלסטית עד שהסדק מגיע לגודל קריטי ולאחר מכן על ידי שבר שביר ללא נקע. שבר שביר הוא תהליך ספונטני.

התרחשותם של סדקים מיקרוניים במהלך שברים רקיעים ושבירים מתרחשת באמצעות הצטברות של נקעים מול גבולות גרגר או מכשולים אחרים (תכלילים לא מתכתיים, חלקיקי קרביד, גבולות בין-פאזיים), מה שמוביל לריכוז מתח. כאשר מנתחים את המיקרו-מבנה, מבחינים בין שברים טרנס-גבישיים (לאורך גוף התבואה) לבין שברים בין-גבישיים (לאורך גבולות התבואה). הרס מתכת בתנאי הפעלה של מבנים ומכונות יכול להיות לא רק רקיע או שביר, אלא גם מעורב - רקיע-שביר.

חומרים נהרסים בצורה שונה במקרים של עייפות ותחת עומסים בודדים. שבר מאופיין בהיעדר סימנים חיצוניים של דפורמציה פלסטית בשבר, כלומר, באופן כללי, לשבר עייפות יש אופי של שבר שביר. עם זאת, במיקרו-נפחים ובשכבות דקות של חתך רוחב של מדגם טעון, ייתכנו עיוותים פלסטיים המובילים לתחילתם של סדקים. סדקים אלה, המתפתחים ומתפשטים בהדרגה, מובילים להרס הסופי של החומר. במקרה של העמסת עייפות, תחילתו של דפורמציה פלסטית הנגרמת על ידי תנועה של נקעים יכולה להיות במתחים מתחת לנקודת היבול. עם עלייה במספר מחזורי הטעינה, צפיפות הנקעים עולה, קודם כל, בשכבות פני השטח. קווי החלקה דקים על פני השטח הופכים לפסים אופייניים, שפרופילם מוצג בצורה של בליטות ושקעים. עומק החללים, בהתאם לזמן הבדיקה, יכול להגיע ל-10-30 מיקרומטר. כאשר נוצרות להקות החלקה יציבות, אזורים עם צפיפות נקע גבוה ונמוך מתחלפים.

סדקי עייפות מקורם בשקעים על פני השטח. אחד המנגנונים האפשריים להיווצרות בליטות וחללים קשור לתנועה מעגלית של נקעים של בורג. נקע של בורג נע ממישור אחד למשנהו לאורך קו מתאר סגור בעזרת החלקה רוחבית. כתוצאה מכך, הנקע מגיע לפני השטח, שעליו נוצרות בליטות ושקעים.

מיקרו-סדקים תחת עומס מחזורי נוצרים גרעיניים בשלב הראשוני של הבדיקה עקב נהירה של משרות פנויות ולאחר מכן היווצרות והתלכדות של מיקרו-נקבים. מספר רב של סדקים יכול להיווצר במדגם. אבל בעתיד, לא כל המיקרו-סדקים מתפתחים, אלא רק אלה שיש להם את הפסגות החדות ביותר וממוקמים בצורה הטובה ביותר ביחס ללחצים הפועלים. הסדק הארוך, החד והעמוק ביותר, המתפשט על פני חתך הדגימה, מוביל להרס הסופי של הדגימה: נוכחות של אזור של סדק הגדל בהדרגה ואזור של שבר סופי אופייניים לשבר העייפות של הדגימה. באזור של סדק שגדל בהדרגה, נצפים פסים בצורת קווים מעוקלים. הרצועות נוצרות כתוצאה מטלטלות ועיכובים בתנועת סדק עקב התקשות המתכת בבסיסה והתרחבות חזיתה. תהליך ההרס תחת עומסים מחזוריים מושפע באופן משמעותי ממרכזי מתח. רכזי מתח יכולים להיות קונסטרוקטיביים (מעברים חדים מקטע למקטע), טכנולוגיים (שריטות, סדקים, סיכונים מהחותך), מתכותיים (נקבוביות, קונכיות). ללא קשר למקורם, רכזי מתח מפחיתים במידה מסוימת את מגבלת הסיבולת באותה רמה של מתחים מתחלפים. כדי להעריך את ההשפעה של רכז מתח על עייפות, דגימות חלקות ומחורצות נבדקות במחזור מתח סימטרי. החתך על המדגם נעשה בצורה של חתך עגול חד.

15. תכונות חשמליות של חומרים מוליכים

מתכות טהורות וסגסוגות מתכת משמשות כחומרי מוליכים. למתכות טהורות יש את המוליכות הגדולה ביותר, למעט כספית. נחושת ואלומיניום משמשים לייצור כבלים וחוטים לליפוף, הרכבה והתקנה. האלומיניום שייך לקבוצת המתכות הקלות. הצפיפות שלו היא 2,7 גרם/סמ"ק. זמינות, מוליכות גבוהה ועמידות בפני קורוזיה אטמוספרית אפשרו שימוש נרחב באלומיניום בהנדסת חשמל. החסרונות של האלומיניום הם חוזק מתיחה מכני נמוך ורכות מוגברת גם באלומיניום שנמשך קשה. אלומיניום הוא מתכת בצבע כסף או כסוף-לבן. נקודת ההיתוך שלו היא 3-658 מעלות צלזיוס.

חוטי אלומיניום חשופים יכולים לעבוד במשך זמן רב למדי בשל העובדה שהאלומיניום מכוסה בסרט תחמוצת דק תוך זמן קצר. זה משמש כהגנה מפני חמצן.

לסרט התחמוצת על חוטי אלומיניום יש התנגדות חשמלית משמעותית, ולכן נוצרות התנגדויות חולפות גדולות בצמתים של חוטי אלומיניום. את המפרקים מנקים באמצעות ג'לי נפט למניעת השפעת החמצן על האלומיניום.

כאשר מרטיבים את הצמתים של חוטי אלומיניום עם חוטים אחרים ממתכות אחרות (נחושת, ברזל) המתקבלות בצורה מכנית (חיבורים מוברגים), נוצרים זוגות גלווניים עם כוח אלקטרו-מוטיבי מסוים. במקרה זה, חוט האלומיניום בהשפעת הזרם המקומי ייהרס.

על מנת למנוע היווצרות של אדים גלווניים באווירה לחה, יש להגן בקפידה על הצמתים עם חוטים אחרים העשויים ממתכות אחרות מפני רטיבות על ידי לכה ושיטות אחרות.

תחמוצות חנקן (NO), כלור (Cl), דו תחמוצת הגופרית (SCy, חומצות הידרוכלוריות וגופרית וחומרים אחרים) גורמים לקורוזיה ישירה של אלומיניום. חיבורי חוטים אמינים זה לזה, כמו גם לחוטים ממתכות אחרות, מתבצעים באמצעות ריתוך קר או חם.ככל שהטוהר הכימי של האלומיניום גבוה יותר, כך הוא עמיד בפני קורוזיה טוב יותר.לכן, הדרגות הטהורות ביותר של אלומיניום עם תכולת מתכת טהורה של 99,5% משמשות לייצור אלקטרודות בקבלים חשמליים, לייצור אלומיניום נייר כסף וחוטים מתפתלים בקטרים ​​קטנים של 0,05-0,08 מ"מ משמש אלומיניום מוליך, המכיל לפחות 99,7% מתכת טהורה. אלומיניום משמש לייצור תיל

עם תכולת מתכת טהורה של לפחות 99,5%. חוט אלומיניום מיוצר על ידי ציור וגלגול. ישנם שלושה סוגים של חוטי אלומיניום: AM (חיתוך רך), APT (חצי קשיח) ו-AT (לא חישול קשה). החוט מיוצר בקוטר של 0,08 עד 10 מ"מ.

מוליכים למחצה מהווים שטח עצום של חומרים הנבדלים זה מזה במגוון רחב של תכונות חשמליות ופיזיקליות, כמו גם מגוון גדול של הרכב כימי, הקובע מטרות שונות בשימוש הטכני שלהם. על פי טבעם הכימי, ניתן לחלק מוליכים למחצה לארבע הקבוצות העיקריות הבאות.

1. חומרים מוליכים למחצה גבישיים הבנויים מאטומים ומולקולות של יסוד אחד.

2. חומרים מוליכים למחצה גבישיים תחמוצתיים, כלומר חומרים מתחמוצות מתכת.

3. חומרים מוליכים למחצה גבישיים המבוססים על תרכובות של אטומים של הקבוצה השלישית והחמישית של מערכת היסודות של הטבלה המחזורית.

4. חומרים מוליכים למחצה גבישיים המבוססים על תרכובות של גופרית, סלניום, נחושת, עופרת - הם נקראים סולפידים, סלנידים.

סיליקון קרביד שייך לקבוצה הראשונה של חומרים מוליכים למחצה והוא החומר החד-גביש הנפוץ ביותר. חומר מוליך למחצה זה הוא תערובת של גבישים קטנים רבים, המולחמים זה לזה באופן אקראי. סיליקון קרביד נוצר בטמפרטורה גבוהה כאשר גרפיט וסיליקון משולבים. הוא משמש בתאי פוטו, דיודות.

האפשרות להגדיל את טמפרטורת הפעולה של הבידוד חשובה מאוד לתרגול. במכונות ובמכשירים חשמליים, עלייה בחימום, המוגבלת בדרך כלל דווקא על ידי חומרי בידוד חשמליים, מאפשרת להשיג יותר כוח באותם מידות, או, תוך שמירה על הספק, להפחית את גודל המוצר ועלותו.

GOST מספקת חלוקה של חומרי בידוד חשמליים למכונות חשמליות, שנאים ומכשור לדרגות עמידות בחום, שעבורן נקבעות טמפרטורות ההפעלה הגבוהות ביותר המותרות כאשר משתמשים בחומרים אלו בציוד חשמלי לשימוש כללי הפועל לאורך זמן בהפעלה רגילה. תנאים עבור סוג זה של ציוד חשמלי.

בטמפרטורות אלו מובטחים חיי שירות סבירים של ציוד חשמלי.

סוג Y כולל חומרים סיביים המבוססים על תאית ומשי (חוט, בדים, סרטים, ניירות, קרטון, עץ וכו'), אלא אם הם ספוגים וטבולים בשכבת בידוד חשמלית נוזלית.

16. שיטות לקביעת תכונות חשמליות

מתכות בעלות מוליכות חשמלית גבוהה (נחושת, אלומיניום) משמשות בהנדסת חשמל, לבניית קווי מתח, וסגסוגות בעלות התנגדות חשמלית גבוהה משמשות למנורות ליבון של מכשירי חימום חשמליים.

תכונות תרמיות של דיאלקטריות: עמידות בחום, התנגדות לקור, מוליכות תרמית, התפשטות תרמית.

עמידות בחום היא היכולת של חומרים ומוצרים מבודדים חשמליים לעמוד בטמפרטורות גבוהות במשך זמן מה מבלי לפגוע בהם. עמידות החום של דיאלקטריים אנאורגניים נקבעת על ידי תחילתו של שינוי משמעותי בתכונות החשמליות. ועמידות החום של דיאלקטריות אורגניות נקבעת על ידי תחילתם של עיוות מתיחה או כיפוף מכאני, טבילה של מחט לתוך החומר בלחץ בעת חימום, ועל ידי מאפיינים חשמליים.

הזדקנות תרמית של בידוד היא הרעה באיכות הבידוד, הנקבעת על ידי חשיפה ממושכת לטמפרטורות גבוהות.

קצב ההזדקנות מושפע מהטמפרטורה שבה פועל הבידוד של מכונות חשמליות ומבנים מבודדים חשמליים אחרים.

קצב ההזדקנות מושפע גם משינויים בלחץ האוויר או ריכוז החמצן, נוכחות של אוזון, מגיבים כימיים שמאטים או מאיצים את ההזדקנות. הזדקנות תרמית מואצת על ידי חשיפה לקרניים אולטרה סגולות, על ידי חשיפה לשדה חשמלי, מתח מכני.

GOST מספקת לחלוקה של חומרי בידוד חשמליים למכונות חשמליות, שנאים ומכשור לשיעורי עמידות בחום. בטמפרטורות מקובלות, מובטחים חיי שירות סבירים של ציוד חשמלי.

סוג Y: חומרים סיביים מבוססי תאית ומשי שאינם מוספגים או שקועים בשכבת בידוד חשמלית נוזלית.

Class A: חומרים סיביים אורגניים העובדים עם לכות ספוגות וטבולים בחומר מבודד חשמלי נוזלי, כלומר מוגנים מחמצן אטמוספרי.

Class E: פלסטיק עם חומר מילוי אורגני וחומר קשירה תרמוסטי כמו פנול-פורמלדהיד ושרף דומים, בידוד חוטי אמייל על לכות פוליאוריטן ואפוקסי. כיתות Y, A, E כוללות חומרי בידוד חשמליים אורגניים בלבד.

החוזק הדיאלקטרי נקבע על ידי מתח התפרקות הקשור לזרם הדיאלקטרי באתר ההתמוטטות.

פירוק דיאלקטריות נוזליות מתרחש כתוצאה מתהליכי יינון תרמיים.

גורם הפירוק העיקרי הוא נוכחותם של זיהומים זרים.

נוכחותם של זיהומים מקשה על יצירת תיאוריית פירוק לחומרים אלו. לכן, הרעיונות של התיאוריה של פירוק חשמלי מיושמים על נוזלים המטוהרים בצורה מקסימלית מזיהומים.

בעוצמות שדה חשמליות גבוהות, אלקטרונים יכולים להיפלט מהמתכת של האלקטרודות והמולקולות של הנוזל עצמו עלולות להיהרס עקב פגיעות עם חלקיקים טעונים. במקרה זה, החוזק הדיאלקטרי הגדול יותר של דיאלקטריים נוזליים בהשוואה לדיאלקטריים גזים מוסבר על ידי הנתיב החופשי של האלקטרונים הקצר משמעותית.

פירוק נוזלים המכילים תכלילי גז מוסבר על ידי התחממות יתר מקומית של הנוזל (עקב האנרגיה המשתחררת בבועות גז מיוננות בקלות יחסית), מה שמוביל ליצירת תעלת גז בין האלקטרודות.

הנוכחות של מים בדיאלקטרי נוזלי מפחיתה את החוזק הדיאלקטרי שלו. מים בטמפרטורה רגילה כלולים בדיאלקטרי בצורה של טיפות זעירות. בהשפעת שדה חשמלי, הטיפות מקוטבות ויוצרות שרשראות עם מוליכות מוגברת בין האלקטרודות, שלאורכן מתרחש התמוטטות חשמלית.

נצפית תלות מוזרה של החוזק החשמלי של דיאלקטרי נוזלי המכיל מים בטמפרטורה. ככל שהטמפרטורה עולה, המים עוברים למצב של תמיסה מולקולרית, שבה יש לה השפעה מועטה על החוזק החשמלי. החוזק החשמלי של הדיאלקטרי הנוזלי עולה למקסימום מסוים. ירידה נוספת בחוזק החשמלי מוסברת על ידי תופעות של רתיחה נוזלית.

עלייה בחוזק החשמלי של שמן שנאי בטמפרטורות נמוכות קשורה לעלייה בצמיגות השמן ולערכים נמוכים יותר של הקבוע הדיאלקטרי של קרח בהשוואה למים.

תכלילים מוצקים (פיח, סיבים) מעוותים את השדה החשמלי בתוך הנוזל ומובילים גם לירידה בחוזק החשמלי של נוזלים דיאלקטריים.

טיהור של דיאלקטריים נוזליים מזיהומים מגביר באופן משמעותי את החוזק הדיאלקטרי. לדוגמה, שמן שנאי לא מזוקק בעל חוזק חשמלי של כ-4 MV/m; לאחר ניקוי יסודי, הוא עולה ל 20-25 MV / m.

הפירוק של דיאלקטריים נוזליים, כמו גזים, מושפע מצורת האלקטרודות: עם עלייה במידת האי-הומוגניות של השדה החשמלי, מתח הפירוק באותם מרחקים יורד. בשדות חשמליים לא אחידים, כמו גם בגזים, יכול להיות התמוטטות לא מלאה - קורונה. קורונה לטווח ארוך בדיאלקטיקה נוזלית אינה מקובלת, מכיוון שהיא גורמת לפירוק של הנוזל.

תדירות הזרם משפיעה על החוזק הדיאלקטרי.

17. קיבולת חום ומוליכות תרמית של מתכות וסגסוגות

קיבולת חום היא היכולת של חומר לספוג חום כשהוא מחומם. המאפיין שלו הוא קיבולת חום ספציפית - כמות האנרגיה הנספגת ביחידת מסה בחימום במעלה אחת. האפשרות של סדקים במתכת תלויה בגודל המוליכות התרמית. אם מוליכות תרמית נמוכה, הסיכון לסדקים עולה. לפיכך, לפלדות סגסוגת מוליכות תרמית קטנה פי חמישה מהמוליכות התרמית של נחושת ואלומיניום. גודל קיבולת החום משפיע על רמת הדלק הנצרכת לחימום חומר העבודה לטמפרטורה מסוימת.

עבור סגסוגות מתכת, קיבולת החום הספציפית היא בטווח של 100-2000 J / (ק"ג * K). עבור רוב המתכות, קיבולת החום היא 300-400 J / (ק"ג * K). קיבולת החום של חומרים מתכתיים עולה עם עליית הטמפרטורה. חומרים פולימריים, ככלל, הם בעלי קיבולת חום ספציפית של 1000 J/(kg·K) או יותר.

התכונות החשמליות של חומרים מאופיינות בנוכחותם של נושאי מטען של אלקטרונים או יונים וחופש התנועה שלהם בפעולת שדה חשמלי.

האנרגיות הגבוהות של קשרים קוולנטיים ויונים מקנים תכונות דיאלקטריות לחומרים בעלי סוגי קשרים אלה. המוליכות החשמלית החלשה שלהם נובעת מהשפעת זיהומים, ובהשפעת לחות, שיוצרת פתרונות מוליכים עם זיהומים, המוליכות החשמלית של חומרים כאלה עולה.

לחומרים עם סוגים שונים של קשרים יש מקדמי טמפרטורה שונים של התנגדות חשמלית: למתכות היא חיובית, לחומרים עם סוגי קשרים קוולנטיים ויונים היא שלילית. כאשר מתכות מחוממות, ריכוז נושאי המטען - אלקטרונים - אינו עולה, וההתנגדות לתנועתם עולה עקב עלייה באמפליטודות של תנודות אטומיות. בחומרים בעלי קשרים קוולנטיים או יוניים, בחימום, ריכוז נושאי המטען עולה עד כדי נטרול של השפעת ההפרעה מרעידות אטומיות מוגברות.

מוליכות תרמית היא העברת אנרגיה תרמית במוצקים, נוזלים וגזים עם חוסר תנועה מקרוסקופית של חלקיקים. העברת חום מתרחשת מחלקיקים חמים יותר לקרים יותר ומציית לחוק פורייה.

מוליכות תרמית תלויה בסוג הקשר הבין-אטומי, בטמפרטורה, בהרכב הכימי ובמבנה החומר. חום במוצקים מועבר על ידי אלקטרונים ופונונים.

מנגנון העברת החום נקבע בעיקר לפי סוג החיבור: במתכות מועבר חום על ידי אלקטרונים; בחומרים בעלי קשר קוולנטי או יוני - פונונים. יהלום הוא המוליך ביותר מבחינה תרמית. במוליכים למחצה, עם ריכוז נמוך מאוד של נושאי מטען, מוליכות תרמית מתבצעת בעיקר על ידי פונונים. ככל שהגבישים מושלמים יותר, כך המוליכות התרמית שלהם גבוהה יותר. גבישים בודדים מוליכים חום טוב יותר מפולי-גבישים, שכן גבולות גרגרים ופגמים אחרים במבנה הגבישי מפזרים פונונים ומגבירים את ההתנגדות החשמלית. סריג הקריסטל יוצר חלל אנרגיה מחזורי שבו העברת החום על ידי אלקטרונים או פונונים מוקלת בהשוואה למצב האמורפי.

ככל שהמתכת מכילה יותר זיהומים, כך הגרגרים עדינים יותר וככל שסריג הגביש מעוות יותר, כך המוליכות התרמית נמוכה יותר. ככל שגדלי הגרגרים גדולים יותר, כך המוליכות התרמית גבוהה יותר. סגסוגת מכניסה עיוות לסריגי הגביש של תמיסות מוצקות ומפחיתה מוליכות תרמית בהשוואה למתכת טהורה - בסיס הסגסוגת. רכיבים מבניים המייצגים תערובות מפוזרות של מספר שלבים (אוקטיקה, אוקטואידים) מפחיתים מוליכות תרמית. למבנים עם חלוקה אחידה של חלקיקי פאזה יש מוליכות תרמית נמוכה יותר מאשר בסיס הסגסוגת. הסוג האולטימטיבי של מבנה כזה הוא חומר נקבובי. בהשוואה למוצקים, גזים הם מבודדי חום.

לגרפיט מוליכות תרמית גבוהה. כאשר חום מועבר במקביל לשכבות אטומי הפחמן של המישור הבסיסי, המוליכות התרמית של הגרפיט עולה על המוליכות התרמית של נחושת ביותר מפי 2

לוחות הגרפיט המסועפים מברזל יצוק אפור בעלות מבנה גבישי יחיד ולכן יש לה מוליכות תרמית גבוהה. ברזל יצוק רקיע עם גרפיט נודולרי עם אותו חלק נפח של גרפיט הוא בעל מוליכות תרמית של 25...40 W/m*K, שהיא כמעט מחצית מזו של ברזל יצוק אפור.

כאשר מחומם, המוליכות התרמית של פלדות ממעמדות שונים מתכנסות. לזכוכית מוליכות תרמית נמוכה. חומרים פולימריים מוליכים חום בצורה גרועה; המוליכות התרמית של רוב התרמופלסטיים אינה עולה על 1,5 W/(mOK).

המוליכות התרמית יכולה להשתנות באותו אופן כמו המוליכות החשמלית אם המוליכות התרמית האלקטרונית של המתכת היא le. אז כל שינוי המתרחש בהרכב הכימי והפאזתי ובמבנה הסגסוגת משפיע על המוליכות התרמית כמו גם על המוליכות החשמלית (לפי כלל וידמן-פרנץ).

ככל שהרכב הסגסוגת מתרחק מהרכיבים הטהורים, המוליכות התרמית פוחתת. היוצא מן הכלל הוא, למשל, סגסוגות נחושת-ניקל, שבהן מתרחשות תופעות הפוכות.

18. דילטומטריה. תכונות מגנטיות של מתכות וסגסוגות. שיטות קביעה

דילטומטריה - ענף בפיזיקה; משימה עיקרית: חקר ההשפעה של תנאים חיצוניים (טמפרטורה, לחץ, שדות חשמליים, מגנטיים, קרינה מייננת) על ממדי הגופים. נושא המחקר העיקרי: ההתפשטות התרמית של הגופים והחריגות הנובעות מכך.

שיטה דילטומטרית. כאשר מתכות וסגסוגות מחוממים, הנפח והממדים הליניאריים של הגוף משתנים - התפשטות תרמית. אם שינויים אלו נגרמים רק על ידי עלייה באנרגיית הרטט של אטומים עקב עלייה בטמפרטורה, אז כאשר הטמפרטורה חוזרת לרמה הקודמת, מחזירים את הממדים המקוריים של הגוף. אם טרנספורמציות פאזה מתרחשות בגוף במהלך חימום (או קירור), אז שינויים בגודל יכולים להיות בלתי הפיכים. שינויים בגודל של גופים הקשורים לחימום וקירור נלמדים באמצעות מכשירים מיוחדים - דילטומטרים.

השיטה הדילטומטרית היא שיטה שבה קובעים את הנקודות הקריטיות של מתכות וסגסוגות, לומדים את תהליכי הפירוק של תמיסות מוצקות ומקבעים את טווחי הטמפרטורות לקיומם של שלבי חיזוק. היתרון של מכשירים אלו הוא הרגישות הגבוהה שלהם ואי תלות הקריאה בקצב שינוי הטמפרטורה.

הרגישות הגבוהה של שיטות מדידה חשמליות נמצאת בשימוש נרחב בחקר טרנספורמציות פאזה, פגמים במבנה עדין ותופעות אחרות המתרחשות במתכות וסגסוגות שלא ניתן לחקור בשיטות מחקר אחרות. התנגדות חשמלית נמדדת באמצעות מעגלי גשר שונים, כמו גם שיטות פיצוי. שיטות שונות של ניתוח מגנטי משמשות בחקר תהליכים הקשורים במעבר ממצב פרמגנטי למצב פרומגנטי (או להיפך), וניתן לכמת תהליכים אלו. ניתוח מגנטי נמצא בשימוש נרחב בפתרון בעיות של מטלורגיה מעשית, כגון לימוד השפעת טיפול בחום, דפורמציה וסגסוגת על המבנה. אפשר גם להשתמש בניתוח מגנטי כדי לפתור כמה בעיות מורכבות יותר של מטלורגיה פיזית.

שיטת החיכוך הפנימי מבוססת על חקר הפסדי אנרגיה בלתי הפיכים של רעידות מכניות בתוך גוף מוצק. באמצעות שיטה זו, ניתן לחשב מקדמי דיפוזיה בדיוק גבוה, כולל בטמפרטורות נמוכות, שבהן אין שיטה אחרת ישימה; לקבוע את השינוי בריכוז של תמיסות מוצקות; הפצת זיהומים; לקבל מידע על טרנספורמציות פאזה ופולימורפיות ושינויים במבנה הנקע.

פלדות וסגסוגות מגנטיות קשות משמשות לייצור מגנטים קבועים. עבור מגנטים קבועים, נעשה שימוש בפלדות עתירות פחמן עם 1% C, סגסוגת עם כרום (3%) EX3, כמו גם בו זמנית עם כרום וקובלט, EX5K5, EX9K15M2. אלמנטים סגסוגת מגבירים את האנרגיה הכפייה והמגנטית.

סגסוגות מסוג אלניקו נמצאות בשימוש נרחב בתעשייה. סגסוגות הן קשות, שבירות ואינן ניתנות לעיוות, ולכן מייצרים מהן מגנטים על ידי יציקה, ואז מתבצעת השחזה.

חומרים מחולקים לדיאמגנטים, פרמגנטים ופרומגנטים, בהתאם למידת הרגישות המגנטית שלהם ומה הסימן שלהם.

לדיאמגנטים יש רגישות מגנטית שלילית. המגנטיזציה שלהם מכוונת מול השדה המגנטי המופעל. זה מוביל להיחלשות של התחום הזה. מוליכים למחצה (Si, Ge), דיאלקטריים (פולימרים), כמה מתכות שאינן מעבר (Be, Cu, Ag, Pb) הם דיאמגנטים.

לפרמגנטים יש מגנטיזציה נמוכה, המתרחשת בהשפעת שדה חיצוני. פרמגנטים הם K, Na, Al ומתכות מעבר Mo, W, Ti.

פרומגנטים מאופיינים ברגישות מגנטית גבוהה. אלה כוללים: ברזל, קובלט, ניקל וגדוליניום. מאפיינים: אינדוקציה שיורית Vg, כוח כפייה Hc וחדירות מגנטית m = V/N.

אינדוקציה שיורית - אינדוקציה מגנטית, הנשארת בדגימה כתוצאה מהמגנטיות שלה ודה-מגנטיזציה נוספת.

כוח כפייה - עוצמת השדה המגנטי של הסימן הנגדי, המופעל על המדגם על מנת לבטל אותה.

חדירות מגנטית היא המאפיין העיקרי של עוצמת המגנטיזציה. לאחר קביעת המשיק של זווית השיפוע לעקומת המגנטיזציה הראשונית B = f(H), ניתן לחשב את החדירות המגנטית. סגסוגת YUNDK15 מכילה 18-19% Ni, 8.5-9.5% אל, 14-15% Co ו-3-4% Cu.

פלדות מגנטיות רכות (פלדה חשמלית) (1212, 1311, 1511, 2011, 2013, 2211, 2312, 2412, 3415, 3416, 79NM, 81NMA) משמשות לייצור ליבות מגנטיות DC ו-AC. הם מיועדים לייצור אבזור ועמודים של מכונות DC, רוטורים וסטטורים של מנועים אסינכרוניים וכו'.

פלדות פרמגנטיות (17Kh18N9, 12Kh18N10T, 55G9N9Kh3, 40G14N9F2, 40Kh14N9Kh3YuF2 וכו') נדרשות בהנדסת חשמל, ייצור מכשירים, בניית ספינות ותחומי טכנולוגיה מיוחדים.

החיסרון של הפלדות הללו הוא חוזק התפוקה הנמוך שלהן (150-350 MPa), מה שמקשה על השימוש בהן עבור חלקי מכונות עמוסים מאוד.

19. ערכם של תכונות מכניות ופיזיקליות בהפעלת מוצרים

תכונות המתכות מתחלקות לפיזיקליות, כימיות, מכניות וטכנולוגיות. תכונות פיזיקליות כוללות: צבע, משקל סגולי, התמזגות, מוליכות חשמלית, תכונות מגנטיות, מוליכות תרמית, קיבולת חום, יכולת הרחבה בעת חימום.

כימיקל - חמצון, מסיסות ועמידות בפני קורוזיה. מכני - חוזק, קשיות, גמישות, צמיגות, פלסטיות.

לטכנולוגיות - קשיחות, נזילות, משיכות, ריתוך, יכולת עיבוד.

החוזק של מתכת הוא היכולת שלה להתנגד לכוחות חיצוניים מבלי להישבר. קשיות היא היכולת של גוף להתנגד לחדירה של גוף אחר, קשה יותר. אלסטיות היא תכונתה של מתכת להחזיר את צורתה לאחר הפסקת פעולת הכוחות החיצוניים שגרמו לשינוי צורה (דפורמציה).

קשיחות היא היכולת של מתכת להתנגד לכוחות חיצוניים הגדלים במהירות (פגיעה). צמיגות היא התכונה ההפוכה לשבירות.

פלסטיות היא התכונה של מתכת להתעוות ללא הרס בהשפעת כוחות חיצוניים ולשמור על צורה חדשה לאחר הפסקת הכוח. פלסטיות היא התכונה ההפוכה של גמישות.

שיטות מודרניות לבדיקת מתכות הן בדיקות מכניות, ניתוח כימי, ניתוח ספקטרלי, ניתוח מטאלוגרפי וקרני רנטגן, דגימות טכנולוגיות, איתור פגמים. בדיקות אלה מספקות הזדמנות לקבל מושג על אופי המתכות, המבנה, הרכבן ותכונותיהן, כמו גם לקבוע את האיכות הטובה של מוצרים מוגמרים.

בדיקה מכנית היא בעלת חשיבות עליונה בתעשייה.

פרטים של מכונות, מנגנונים ומבנים עובדים תחת עומסים. עומסים על חלקים הם מסוגים שונים: חלקים מסוימים מועמסים בכוח הפועל כל הזמן בכיוון אחד, אחרים נתונים לפגיעות, ובאחרים, כוחות משתנים לעתים קרובות פחות או יותר בגודל ובכיוון.

חלקים מסוימים של מכונות נתונים לעומסים בטמפרטורות גבוהות, תחת פעולת קורוזיה; חלקים כאלה עובדים בתנאים קשים.

בהתאם לכך פותחו שיטות שונות לבדיקת מתכות, בעזרתן נקבעות תכונות מכניות. הבדיקות הנפוצות ביותר הן מבחני מתיחה סטטיים, דינמיים וקשיות.

בדיקות סטטיות הן אותן בדיקות שבהן המתכת הנבדקת נתונה לכוח קבוע או לכוח שגדל לאט מאוד.

בדיקות דינמיות הן בדיקות כאלה שבהן המתכת הנבדקת נתונה לפגיעה או כוח שגוברים מהר מאוד.

בנוסף, בחלק מהמקרים מתבצעות בדיקות עייפות, זחילה ובלאי, הנותנות תמונה מלאה יותר של תכונות המתכות.

תכונות מכניות הן חוזק מספיק. למתכות יש חוזק גבוה יותר בהשוואה לחומרים אחרים, ולכן החלקים הטעונים של מכונות, מנגנונים ומבנים עשויים בדרך כלל ממתכות.

לייצור קפיצים וקפיצים משתמשים בפלדות וסגסוגות מיוחדות בעלות גמישות גבוהה.

הפלסטיות של מתכות מאפשרת לעבד אותן בלחץ (זיוף, גלגול).

תכונות גשמיות. בבניית מטוסים, מכוניות וקרונות, משקל החלקים הוא לרוב המאפיין החשוב ביותר, ולכן סגסוגות אלומיניום ומגנזיום שימושיות במיוחד כאן.

החוזק הספציפי עבור כמה סגסוגות אלומיניום גבוה יותר מאשר עבור פלדה עדינה. היתוך משמש לייצור יציקות על ידי יציקת מתכת מותכת לתוך תבניות. מתכות נמסות (עופרת) משמשות כאמצעי התקשות לפלדה. לחלק מהסגסוגות המורכבות יש נקודת התכה נמוכה הנמסה במים חמים. סגסוגות כאלה משמשות ליציקת מטריצות הדפסה, במכשירים המשמשים להגנה מפני שריפות.

מתכות בעלות מוליכות חשמלית גבוהה משמשות בהנדסת חשמל, לבניית קווי חשמל וסגסוגות בעלות התנגדות חשמלית גבוהה לתנורי חימום חשמליים להט.

התכונות המגנטיות של מתכות ממלאות תפקיד עיקרי בהנדסת חשמל (מנועי חשמל, שנאים), במכשור חשמלי (מכשירי טלפון וטלגרף).

מוליכות תרמית של מתכות מאפשרת לייצר חימום אחיד שלהן לטיפול בלחץ, טיפול בחום; זה מספק את האפשרות של הלחמת מתכות, ריתוך שלהם.

תכונות כימיות. עמידות בפני קורוזיה חשובה במיוחד למוצרים הפועלים בסביבות מחומצנות מאוד (שבכות, חלקי מכונות בתעשייה הכימית). כדי להשיג עמידות גבוהה בפני קורוזיה, מייצרים פלדות מיוחדות מנירוסטה, עמידות חומצה וחום, וגם ציפויים מגנים משמשים למוצרים.

20. סוגי פאזות בסגסוגות מתכת. כלל שלב; כלל מנוף

דיאגרמת מצב היא ייצוג גרפי של מצבה של כל סגסוגת של המערכת הנבדקת, בהתאם לריכוז והטמפרטורה שלה.

המחקר של כל סגסוגת מתחיל בבנייה וניתוח של דיאגרמת המצב של המערכת המתאימה. דיאגרמת המצב מאפשרת ללמוד את השלבים והמרכיבים המבניים של הסגסוגת. באמצעות דיאגרמת המדינה, ניתן לקבוע את האפשרות של טיפול בחום ואופניו, טמפרטורות יציקה, דפורמציה פלסטית חמה.

בכל מערכת, מספר השלבים שנמצאים בשיווי משקל תלוי בתנאים פנימיים וחיצוניים. החוקים של כל השינויים המתרחשים במערכת כפופים לחוק הכללי של שיווי המשקל, הנקרא חוק השלב או חוק גיבס. כלל הפאזה מבטא את הקשר בין מספר דרגות החופש C (שונות) של המערכת, מספר הרכיבים K ומספר השלבים של המערכת Ф הנמצאים בשיווי משקל.

דרגות חופש נקראות פרמטרים תרמודינמיים עצמאיים, שניתן לתת להם ערכים שרירותיים (במרווח מסוים) כך שמצבי הפאזה לא ישתנו (שלבים ישנים לא נעלמים וחדשים לא יופיעו).

בדרך כלל, כל התמורות במתכות ובסגסוגות מתרחשות בלחץ אטמוספרי קבוע. אז כלל הפאזה נכתב כך: C = K - F + 1.

משוואת כלל הפאזה מאפשרת לך לתקן את הנכונות של בניית דיאגרמות מצבים.

פאזה היא חלק הומוגני של המערכת, המופרד מחלקים אחרים של המערכת (פאזות) על ידי הממשק, כאשר עוברים דרכו ההרכב הכימי או המבנה של החומר משתנה בפתאומיות.

נוזל הומוגני הוא מערכת חד פאזית, ותערובת מכנית של שני גבישים היא דו פאזית, שכן כל גביש שונה מהשני בהרכבו או במבנה והם מופרדים זה מזה על ידי ממשק.

רכיבים הם החומרים היוצרים את המערכת.

בניית דיאגרמות פאזות מתבצעת בשיטות ניסוי שונות. שיטת הניתוח התרמי משמשת לעתים קרובות. מספר סגסוגות של מערכת זו נבחרות עם יחסי מסה שונים של המרכיבים המרכיבים שלהן. הסגסוגות מונחות בכור היתוך עקשן ומחוממות בכבשן. לאחר המסת הסגסוגות, כור ההיתוך עם הסגסוגות מתקרר באיטיות ונרשם קצב הקירור. בהתבסס על הנתונים שהתקבלו, עקומות תרמיות משורטטות בקואורדינטות זמן-טמפרטורה. כתוצאה מהמדידות, מתקבלת סדרה של עקומות קירור, בהן נצפות נקודות פיתול ועצירות טמפרטורה בטמפרטורות של טרנספורמציות פאזה. טמפרטורות המתאימות לטרנספורמציות שאינן פאזיות נקראות נקודות קריטיות. הנקודות המתאימות לתחילת ההתגבשות נקראות נקודות ליקווידוס, וסוף ההתגבשות נקראות נקודות סולידוס. בהתבסס על עקומות הקירור שהתקבלו עבור סגסוגות שונות של המערכת הנבדקת, נבנה דיאגרמת פאזות בקואורדינטות; ציר האבשיסה הוא ריכוז הרכיבים, ציר הסמיכה הוא טמפרטורה.

בתהליך ההתגבשות משתנים גם ריכוז הפאזות וגם כמות כל פאזה. בכל נקודה בתרשים, כאשר קיימים שני שלבים בו-זמנית בסגסוגת, ניתן לקבוע את כמות שני השלבים ואת ריכוזם. לשם כך נעשה שימוש בכלל המינוף או כלל המקטעים.

כלל פילוח. תרשים זה מכסה סגסוגות שמרכיביהן יוצרים תערובות של גרגיריהן הטהורים כמעט עם מסיסות הדדית זניחה. האבססיס מציג את אחוז הרכיב B בסגסוגת.

מבנה הפאזה של סגסוגות בתרשים תלוי בטמפרטורה. עם הפעולה התרמודינמית של הרכיבים זה על זה, טמפרטורת המעבר שלהם למצב נוזלי יורדת, ומגיעה למינימום מסוים בהרכב שנקבע לכל זוג רכיבים. ניתן לקבוע את הרכב הסגסוגת על ידי הקרנת נקודה C על ציר האבססיס (נקודה Ve). סגסוגת של שני רכיבים הנמסה בטמפרטורה מינימלית נקראת אוטקטית או אוטקטית.

האוקטיקה היא תערובת אחידה של גרגרים קטנים שהתגבשו בו זמנית משני המרכיבים. הטמפרטורה שבה שני הרכיבים נמסים או מתגבשים בו זמנית נקראת הטמפרטורה האוטקטית.

שינויים כמותיים בסגסוגות של מערכת נתונה של רכיבים במהלך התגבשות מצייתים לכלל המקטעים.

כדי לקבוע את ריכוזי הרכיבים בשלבים, נמשך קו אופקי דרך נקודה נתונה המאפיינת את מצב הסגסוגת עד שהיא מצטלבת עם הקווים המגבילים שטח זה; ההשלכות של נקודות החיתוך על ציר הריכוז מציגות את הרכבי השלבים.

על ידי ציור קו אופקי דרך נקודה נתונה, אתה יכול לקבוע את היחס הכמותי של השלבים. הקטעים של קו זה בין הנקודה הנתונה לנקודות הקובעות את הרכב השלבים עומדים ביחס הפוך לכמויות של שלבים אלה.

כלל המקטעים בדיאגרמות מצב כפול משמש רק באזורים דו-פאזיים. באזור חד פאזי, יש רק שלב אחד; כל נקודה בתוך האזור מאפיינת את הריכוז שלו.

21. פתרונות מוצקים של החלפה והחדרה; שלבי ביניים; מבני על

תמיסות מוצקות הן שלבים שבהם אחד ממרכיבי הסגסוגת שומר על סריג הגביש שלו, בעוד שהאטומים של רכיבים אחרים ממוקמים בסריג של הרכיב הראשון, ומשנים את מידותיו (תקופות). לתמיסה המוצקה, המורכבת משני מרכיבים, יש סוג אחד של סריג ומייצגת פאזה אחת.

הבחנה בין תמיסות מוצקות להחלפה לבין תמיסות מוצקות ביניים. כאשר נוצרת תמיסה מוצקה חלופית, האטומים של הרכיב המומס מחליפים חלק מהאטומים של הממס בסריג הגביש שלו.

כאשר מתכת טהורה מתגבשת, ישנם שני שלבים במערכת: נוזלי (מתכת מותכת) ומוצק (גרגרי מתכת מוצקה). בסגסוגות קשות, השלבים הם גרגירי מתכת טהורה, גרגרי תמיסה מוצקה ודגנים של תרכובת כימית.

כל המתכות במצב נוזלי מתמוססות אחת לתוך השנייה בכל יחס. כתוצאה מהמסה, נוצרת תמיסה נוזלית הומוגנית עם חלוקה אחידה של אטומים של מתכת אחת בין האטומים של מתכת אחרת.

מתכות מסוימות, המשתנות מאוד בגודל האטומי, אינן מתמוססות במצב נוזלי, ומתכות מעטות מתמוססות במצב נוזלי במידה מוגבלת.

בהיווצרות סגסוגות במהלך התמצקותן, אפשריות אינטראקציות שונות של הרכיבים.

אם בתהליך ההתגבשות מתברר שכוח האינטראקציה בין אטומים הומוגניים גדול מכוח האינטראקציה בין אטומים הטרוגניים, הרי שלאחר ההתגבשות נוצרת תערובת מכנית המורכבת מגרגרי מתכות טהורות. במקרה זה, בסגסוגת הקשה יהיו גרגרים של מתכת טהורה אחת ולידם גרגירים של מתכת טהורה אחרת. צורה זו של אינטראקציה מתרחשת כאשר יש הבדל גדול בתכונות המתכות הכלולות בסגסוגת.

צורה נוספת של אינטראקציה בין החומרים המרכיבים את הסגסוגת היא יצירת תמיסות מוצקות.

פתרונות מוצקים הם אותם שלבים מוצקים שבהם היחסים בין הרכיבים יכולים להשתנות. בתמיסה מוצקה, ממש כמו במתכות טהורות, אטומים מסודרים באופן קבוע בחלל, ויוצרים סריג גבישי. כך הם שונים מתמיסות נוזליות. בתמיסה מוצקה, אחד החומרים הכלולים בסגסוגת שומר על הסריג הגבישי המובנה שלו, והחומר השני, לאחר שאיבד את המבנה הגבישי שלו, מופץ בצורה של אטומים בודדים בסריג הגבישי של הראשון. החומר הראשון הוא ממס, והשני מסיס. תלוי בדמות התפלגויות של אטומים של יסוד מסיס מבחינות בין פתרונות מוצקים של אינטרסטיציאל, החלפה וחיסור. ללא קשר לסוג התמיסה המוצקה, המשותף להם שהם חד פאזיים וקיימים בטווח של ריכוזים. תמיסות מוצקות מאופיינות בקשרים מתכתיים. בתמיסות מוצקות אינטרסטיציאליות, האטומים של היסוד המסיס מפוזרים בסריג הגבישי של המתכת הממסה, תופסים מקומות בין האטומים שלה.

קודם לכן צוין כי במתכות האטומים בסריג הגביש ממוקמים קרוב זה לזה והחללים ביניהם קטנים. רק אטומים בגדלים קטנים מאוד יכולים להכיל חללים כאלה.

לחלק מהמטאלואידים - מימן, חנקן, פחמן, בורון - יש את הגדלים הקטנים ביותר של אטומים, היוצרים תמיסות מוצקות בין תשתיות עם מתכות. אבל אפילו ביסודות אלה, גודל האטומים עולה במידת מה על גודל הפערים הבין-אטומיים בסריג הגבישי של מתכות, לכן, כאשר נוצרות תמיסות מוצקות בין-סטיותיות, הסריג מתעוות ומתעוררים בו מתחים. במקרה זה, ריכוז התמיסה המוצקה הבין-סטילית אינו יכול להיות גבוה: לעתים נדירות הוא עולה על 1-2%.

בתמיסות מוצקות חלופיות, האטומים של היסוד המסיס תופסים את מקומם של האטומים של המתכת הבסיסית. אטומים זרים יכולים להחליף את האטומים של הממס בכל מקום, ולכן פתרונות כאלה נקראים פתרונות מוצקים לא מסודרים. הגדלים של האטומים של היסוד המסיס שונים מהגדלים של אטום הממס (הם גדולים או קטנים יותר), לכן, כאשר נוצרת תמיסה מוצקה חלופית, סריג הגבישי של המתכת הממס מתעוות מעט מבלי לאבד את המבנה הבסיסי שלה .

פתרונות מוצקים תחליפיים יכולים להיות מוגבלים או בלתי מוגבלים. אחד התנאים למסיסות בלתי מוגבלת הוא גורם הגודל: ככל שההבדל ברדיוסים האטומיים גדול יותר, כך מסיסות קטנה יותר.

עם ירידה בטמפרטורה בתמיסות מוצקות חלופיות, תהליך של חלוקה מחדש של אטומים יכול להתרחש, וכתוצאה מכך, האטומים של היסוד המומס יתפסו עמדות מוגדרות בהחלט בסריג הממס. פתרונות מוצקים כאלה נקראים פתרונות מוצקים מסודרים, והמבנה שלהם נקרא מבנה-על.

טמפרטורת המעבר של מצב לא מסודר למצב מסודר נקראת נקודת קורנאקוב. פתרונות מוצקים מסודרים מאופיינים בקשיות רבה יותר, פלסטיות נמוכה יותר והתנגדות חשמלית. הם יכולים להיחשב כשלבי ביניים בין תמיסות מוצקות ותרכובות כימיות.

22. מערכת עם מסיסות בלתי מוגבלת במצב נוזלי ומוצק; מערכות אוטקטיות, פריקטיות ומונוטקטיות. מערכות עם פולימורפיזם מרכיב וטרנספורמציה אווטקטואידית

מסיסות הדדית מלאה במצב מוצק אפשרית כאשר לשני הרכיבים יש את אותם סריג קריסטל והקטרים ​​האטומיים של הרכיבים שונים מעט בגודלם. דיאגרמה כזו היא בעלת צורה פשוטה והיא מורכבת משני קווי ליקווידוס וסולידוס החותכים זה את זה בנקודות ההתגבשות של רכיבים טהורים A ו-B. כל הסגסוגות מתמצקות בטווח טמפרטורות מסוים (C=1).

אם תהליך ההתגבשות ממשיך בתנאים של קירור מואץ, המתרחש בדרך כלל במהלך ייצור חלקים יצוקים ומטילים, אזי פילוס הדיפוזיה של הרכב הגבישים המשקע בטמפרטורות מעל t₃, אין זמן להתרחש, וכתוצאה מכך הרכב לא שוויוני לא רק בגבישים בודדים, אלא בכל אחד מהם. האזורים הפנימיים של הגביש יהיו עשירים יותר ברכיב עקשן B, החיצוניים - ברכיב A. תופעה זו של הטרוגניות של ההרכב הכימי נקראת

הגבישים הראשונים על פני המטיל יועשרו ברכיב B, והגבישים האחרונים שנוצרו באמצע המטיל יועשרו ברכיב A. כתוצאה מכך מתרחשת מקרו הפרדה במטיל.

הפרדה ממלאת תפקיד שלילי, ובמיוחד במקרים בהם זיהומים מזיקים מתפזרים בצורה לא אחידה. התוכן המוגבר של זיהומים מזיקים יכול להוביל להרס מוקדם של חלקים.

לאחר דיאגרמת פאזה, ניתן לעקוב אחר טרנספורמציות הפאזות של כל סגסוגת ולציין את ההרכב והיחס הכמותי של השלבים בכל טמפרטורה. זה נעשה עם שני כללים פשוטים.

ההרכב הכימי של הגבישים המשקעים, ככל שהטמפרטורה יורדת, משתנה לאורך קו הסולידוס מ-x_е עד x_с. במקביל, הרכב הפאזה הנוזלית משתנה לאורך קו הליקווידוס מ-x_с עד x_i זה נותן בסיס לגיבוש כללים לקביעת הרכב הפאזות (כלל הריכוזים) והיחס הכמותי בין השלבים (כלל המקטעים).

רכיבים: A ו-B; שלבים: L, α, β, כאשר α הוא פתרון מוצק של אטומים של רכיב B בסריג הגביש של רכיב A, ו-β הוא פתרון מוצק של אטומים של רכיב A בסריג הגבישי של רכיב B.

בהתאם לאינטראקציה של שלושת השלבים הללו, שני סוגים של דיאגרמות אפשריים: דיאגרמה עם אוקטיקה ותרשים עם פריקטיקה.

דיאגרמת פאזות עם אוטטיקה. קו ALL הוא קו הליקווידוס, קו EVSKE הוא קו הסולידוס. קווים VM ו-KG מראים את המסיסות המרבית של הרכיבים. כמו במקרים קודמים, ניתן לעקוב אחר תהליך ההתגבשות של כל סגסוגת באמצעות כלל הפאזה וכלל המקטעים.

מערכת היא קבוצה של שלבים במצב מוצק או נוזלי הנמצאים בשיווי משקל בתנאים חיצוניים מסוימים (טמפרטורה ולחץ).

צורות אלוטרופיות שונות מסומנות בדרך כלל באותיות האלפבית היווני α, β, γ, המתווספות כמדדים לסמל המציין את היסוד. הצורה האלוטרופית, היציבה בטמפרטורה הנמוכה ביותר, מסומנת באות α, הקיימת בטמפרטורה גבוהה יותר, β, ואז γ. דוגמה לטרנספורמציה אלוטרופית כתוצאה משינוי בלחץ היא שינוי המבנה הגבישי של פחמן, שיכול להתקיים בצורה של גרפיט ויהלום. לפולימורפיזם חשיבות מעשית רבה. באמצעות תופעה זו ניתן לחזק או לרכך סגסוגות באמצעות טיפול בחום.

עניין מעשי רב הן סגסוגות שבהן לאחד או לשני הרכיבים יש טרנספורמציות פולימורפיות. בסגסוגות אלו, כתוצאה מטיפול בחום, ניתן לקבל מצבים מט-יציבים של המבנה עם תכונות חדשות.

לאחר התגבשות של כל הסגסוגות של מערכת זו בטווח טמפרטורות מסוים, נוצרת תמיסה מוצקה γ, אשר, כאשר הטמפרטורה יורדת מתחת ל-t₃ עובר טרנספורמציה אוקטואידית γ_C → א_E + β

התערובת המתקבלת של שני שלבים מוצקים נקראת אוקטואיד. בשל המסיסות המשתנה של הרכיבים בתמיסות מוצקות α ו- β, קירור נוסף מלווה במשקעים משניים של תמיסות מוצקות β_II ו-α_II.

אלמנטים מסוימים משנים את מבנה הגביש שלהם, כלומר, סוג סריג הגביש, בהתאם לשינויים בתנאים החיצוניים - טמפרטורה ולחץ. קיומו של חומר בצורות גבישיות שונות, בהתאם לתנאים חיצוניים, נקבע על פי רצונו במצב עם אספקה ​​קטנה יותר של אנרגיה חופשית. תופעה זו נקראת פולימורפיזם או אלוטרופיה. כל סוג סריג מייצג שינוי או שינוי אלוטרופי. לכל שינוי יש טווח טמפרטורות משלו בו הוא יציב.

בטרנספורמציות פולימורפיות של מתכות, הטמפרטורה היא בעלת חשיבות עיקרית. הטרנספורמציה של צורה אלוטרופית אחת לאחרת מתרחשת בטמפרטורה קבועה, הנקראת טמפרטורת הטרנספורמציה הפולימורפית, והיא מלווה באפקט תרמי, בדומה לתופעות של התכה-התמצקות או אידוי-עיבוי. זה נובע מהצורך להוציא כמות מסוימת של אנרגיה על סידור מחדש של סריג הגביש.

הנפחים האטומיים, ובהתאם, האנרגיות הכוללות של שינויים שונים, ככלל, שונים מעט, אבל יש יוצאים מן הכלל.

23. מערכת עם מסיסות משולשת וכמעט מוחלטת של רכיבים במצב מוצק; מקטעים איזותרמיים ופולי-תרמיים

דיאגרמות מצבים עבור סגסוגות בינאריות משורטטות על מישור: ריכוז הרכיבים משרטט לאורך ציר האבססיס, והטמפרטורה עבור סגסוגות משולשות משורטטת לאורך ציר האורדינאטה. נפוץ יותר הוא התמונה המרחבית.

משולש שווה צלעות, הנקרא משולש הריכוז, משמש כבסיס התרשים. הטמפרטורה משורטטת לאורך ציר מאונך למישור משולש הריכוז. קודקודי המשולש תואמים לריכוזים המתאימים לרכיבים הטהורים A, B ו-C של המערכת הנחקרת.

בצידי המשולש משרטטים הריכוזים של שני המרכיבים המתאימים: A-B, B-C, C-A. כל נקודה בתוך המשולש מתאימה להרכב של סגסוגת טרינרית מסוימת. הרכב הסגסוגות נקבע על סמך המשפט הידוע במשולש שווה צלעות, סכום שלושת הניצבים שנפלו מכל נקודה K, השוכנת בתוך המשולש, אל צלעותיו, שווה לגובה המשולש.

גובה המשולש נלקח כ-100%, ואז הניצבים Ka, Kc ו-Kb יאפיינו את הריכוזים של הרכיבים הבודדים של הסגסוגת השלישית. הכמות של כל רכיב נקבעת לפי ערך האנך שהונמך לצד הנגדי, כלומר כמות הרכיב C נקבעת לפי האנך Kc, רכיב A-Ka, רכיב B-Kb.

לעתים קרובות יותר, הרכב הסגסוגות נקבע לא על ידי ערכי הניצבים, אלא על ידי ערכי המקטעים המנותקים בצידי המשולש בקווים מקבילים לצלעות המשולש, כלומר לאורך המשולש. מקטעים Aa, Be ו-CJ. המקטע Ad מתאים לריכוז הרכיב B, המקטע Be-component C. והקטע C ^ רכיב A. הריכוז נקבע בכיוון השעון, אך ניתן לקבוע אותו גם ב- כיוון נגדי.

האינטראקציה של רכיבים בסגסוגות משולשות דומה לסגסוגות כפולות: היווצרות של תערובות מכניות, תמיסות מוצקות ותרכובות כימיות אפשרית: אפשריות תגובות אוקטיות ופריקטיות ותמורות פולימורפיות. ההבדל הוא שבמערכות כפולות, טרנספורמציות מסומנות על ידי קווים ונקודות, ובמערכות משולשות, על ידי מישורים וקווים. לדוגמא, לא קו הליקווידוס, אלא משטח הליקווידוס (או משטח הסולידוס), לא הקו האאוקטי, אלא המשטח האוקטי. הרכב האוטקטיקה הכפולה נקבע לא לפי נקודה, אלא לפי קו. ורק האאוטקטיקה המשולשת מוקרן במישור המשולש בנקודה. ניתן לאתר את כל זה על ידי לימוד שני דיאגרמות פאזה אופייניות של סגסוגות של שלושת המרכיבים.

שלא כמו דיאגרמות כפולות, דיאגרמות משולשות מאפשרות לבצע ניתוח שלב ומבני של סגסוגות טכניות אמיתיות, אשר, ככלל, מורכבות משלושה רכיבים או יותר.

הדגם של המערכת המשולשת הוא פריזמה תלת-תדרלית הנשענת על משולש שווה צלעות. החלק העליון של המנסרה הוא משטח הליקווידוס. במערכת משולשת, שבה כל שלושת הרכיבים מסיסים ללא הגבלה במצב נוזלי וגם במצב מוצק, למשטח הליקווידוס יש את הצורה הפשוטה ביותר - זהו פני השטח של גרגיר עדשים, חתוך משלושה צדדים. בכל שאר המקרים, משטח זה מתברר כמורכב, המורכב ממספר משטחים מצטלבים, כך שחקר מערכות משולשות מציג קשיים מתודולוגיים מסוימים.

בסיס המנסרה התלת-תדרלית הוא משולש שווה צלעות, שעליו הריכוזים מסומנים על ידי פני הצד של דיאגרמת הפאזות של מערכות בינאריות, והטמפרטורה מסומנת על ידי הגובה. הבחירה במשולש שווה צלעות מוסברת בכך שניתן להציג בו את הריכוזים של כל הרכיבים באותו קנה מידה. בקודקודים של משולש זה ישנם רכיבים A, B ו-C של הסגסוגת, כלומר 100% A, 100% B ו-100% C, בהתאמה. ריכוזים של סגסוגות בינאריות מסומנים בצדדים התואמים של המשולש, וריכוזים של סגסוגות טרינריות מסומנים כנקודות בתוך שטח המשולש.

ישנן מספר דרכים לקבוע את הריכוז של כל סגסוגת משולשת. כדי לקבוע את אחוז רכיב A, יש צורך לצייר קו מנקודה K במקביל לצלע הנגדית (BC) של המשולש עד שהוא נחתך עם צלע קנה המידה של רכיב A. כדי למצוא את האחוז של רכיב B, זה יש צורך לצייר קו מנקודה K במקביל לצלע הנגדית (AC) , עד שהוא נחתך עם הצלע AB - קנה המידה של רכיב B. באופן דומה, ניתן לקבוע את אחוז הרכיב C. יש לזכור זאת. שהריכוז הכולל של A + B + C = 100%.

כדי להסביר טרנספורמציות פאזה במערכות משולשות, נעשה שימוש בחתכים - אנכיים (פוליתרמיים) ואופקיים (איזותרמיים). כל קטע אופקי מאפיין את מצב שיווי המשקל בטמפרטורה שנבחרה וניתן להשתמש בו לחישובים כמותיים. הנקודות המציינות את הרכבי שיווי המשקל של השלבים ממוקמות במישור החתך. החתך האנכי מציג את רצף התמרות הפאזות בסגסוגות במהלך חימום או קירור עבור טווח מסוים של ריכוזי רכיבים. אין מידע על הרכבי שיווי המשקל של השלבים בחתכים אלה.

24. כלל המנוף ומרכז הכובד של המשולש

באמצעות דיאגרמת המצב, ניתן לקבוע עבור כל טמפרטורה לא רק את מספר השלבים, אלא גם את הרכבם ואת היחס הכמותי שלהם. לשם כך, החל את כלל המקטעים (כלל המנוף).

כלל זה יכול לשמש עבור דיאגרמות שבהן סגסוגות נמצאות במצב דו-פאזי. הכלל הראשון של מקטעים הוא לקבוע את הרכב השלבים.

מבנה הפאזה של סגסוגות בתרשים תלוי בטמפרטורה. עם הפעולה התרמודינמית של הרכיבים זה על זה, טמפרטורת המעבר שלהם למצב נוזלי יורדת, ומגיעה למינימום מסוים בהרכב שנקבע לכל זוג רכיבים. ניתן לקבוע את הרכב הסגסוגת על ידי הקרנת נקודה C על ציר ה-X (נקודה B 3). סגסוגת של שני רכיבים הנמסה בטמפרטורה מינימלית נקראת אוטקטית או אוטקטית. האוקטיקה היא תערובת אחידה של גרגרים קטנים שהתגבשו בו זמנית משני המרכיבים. הטמפרטורה שבה שני הרכיבים נמסים בו זמנית נקראת הטמפרטורה האוטקטית.

בתרשים המצב, הטמפרטורות שמעליהן נמצאות הסגסוגות במצב נוזלי נמצאות על קו DIA, הנקרא קו ליקווידוס. המעבר של סגסוגות ממצב נוזלי למצב מוצק במהלך ההתגבשות מתרחש בטווח הטמפרטורות שבין קו הליקווידוס לטמפרטורה האוטקטית, התואמת לקו DCE solidus. במקרה זה, מכל סגסוגת, ככל שהטמפרטורה יורדת, בהתחלה הרכיב, שכמותו עולה על הריכוז האאוטקטי, עובר לשלב המוצק. בסגסוגות היפואוטקטיות, האזור הדו-פאזי ACD מכיל עודף רכיב A ופאזה נוזלית G, ובאזור ההיפראוטקטי BSE יש, בהתאמה, פאזות B מוצקות ונוזליות. בשני המקרים, שלב G הוא תמיסה נוזלית של שני הרכיבים.

ככל שהטמפרטורה יורדת ומתקרבת אליו, הרכב הפאזה הלא מגובשת מתקרב לאוטקטיקה.במקרה זה ככל שהסגסוגת שונה בהרכבה מהאאוטקטיקה, כך נקודת הליקוויד שלה נמוכה יותר, ויותר אאוקטיקה מתמצקת בה.

שינויים כמותיים בסגסוגות של מערכת נתונה של רכיבים במהלך התגבשות מצייתים לכלל המקטעים. ניתן לחשב את הכמות של כל רכיב מבני, בו תלויות התכונות, לפי כלל המקטעים ביחס לטמפרטורה האאוקטית. כאשר מעריכים את תכונות החוזק, יש לזכור שלחלק הסגסוגת, המיוצג על ידי האוטקטיקה, יש חוזק גבוה יותר מהחלק המיוצג על ידי גרגרים גדולים יותר של השלב העודף.

לקבוע את הרכב השלבים לסגסוגת בטמפרטורות שונות בנקודה n. לשם כך, דרך הנקודה n, המאפיינת את מצבה של סגסוגת זו בטמפרטורה t_n, יש צורך לצייר קו אופקי (konoda) עד שהוא נחתך עם הקווים של דיאגרמת המצב שקושרת את האזור הדו-פאזי הזה. נקודות חיתוך l₂ וכן ס₂ מוקרנים על ציר הריכוז. הקרנת נקודה l₂ נקודה ל₂ יראה את הרכב השלב הנוזלי, ואת הנקודות s₂ - נקודה ש'₂ - שלב מוצק. כדי לקבוע את הרכב השלבים בכל טמפרטורה, עליך לצייר מסוף דרך נקודה זו ולהקרין את נקודות החיתוך עם ליקוויד וסולידוס על ציר הריכוז. הרכב הפאזה הנוזלית משתנה לאורך קו הליקווידוס, והפאזה המוצקה משתנה לאורך קו הסולידוס.

בטמפרטורות מתחת לקו המוצק, הרכב הפאזה של כל הסגסוגות של המערכת הנבדקת מורכב מגרגרים משני המרכיבים: A + B. ישנם גרגרים קטנים A ו-B בכל סגסוגת, המרכיבים את האאוטקטית, וגרגירים גדולים של פאזות עודפות - רכיבים A או B, בהתאמה, בסגסוגות היפו-אוקטיות והיפר-אוקטיות.

באמצעות המיקום השני של כלל המקטעים, קבע את היחס הכמותי של השלבים עבור כל טמפרטורה. מספר (מסה) של שלבים הוא פרופורציונלי הפוך למקטעים של הקונוד המוליך.

כלל המקטעים (מנוף) מאפשר לך לקבוע את הרכב וכמות השלבים המוצקים והנוזליים של הסגסוגת הממוקמת בטווח ההתגבשות. מתרשים הפאזות ניתן לקבוע לא רק את מספר השלבים של סגסוגת מסוימת בטמפרטורה נתונה, אלא גם את הכמות היחסית של כל שלב. כדי לקבוע את מספר השלבים, למשל, סגסוגת Pb - Sb המכילה 72% Sb, בטמפרטורה נתונה, יש צורך לצייר מאונך מנקודה על ציר הריכוז התואמת לתוכן של 72% Sb ואופקי. קו המתאים לטמפרטורה נתונה t_בטלן. כתוצאה מחיתוך הקווים נקבל נקודה K. נמשיך את הקו האופקי העובר דרך נקודה K עד שהוא נחתך עם קווי התרשים, נקבל נקודות l ו-S. נקודה l מתאימה לשלב הנוזלי של ה- סגסוגת (שוכבת על קו הליקווידוס), טמפרטורות של אנטימון טהור).

כלל מנוף.

1. כמות הפאזה המוצקה שווה ליחס בין אורך הזרוע הסמוכה לפאזה הנוזלית לאורך הידית כולה.

2. כמות הפאזה הנוזלית שווה ליחס בין אורך הזרוע הסמוכה לפאזה המוצקה לאורך הידית כולה.

25. תלות של תכונות מכניות ופיזיקליות בהרכב במערכות מסוגים שונים

תכונה היא מאפיין כמותי או איכותי של חומר הקובע את המשותף או השוני שלו עם חומרים אחרים.

ישנן שלוש קבוצות עיקריות של מאפיינים: תפעולי, טכנולוגי ועלות, העומדות בבסיס בחירת החומר, קובעות את ההיתכנות הטכנית והכלכלית של השימוש בו.

מאפייני הביצועים הם החשובים ביותר. הביצועים של חלקים רבים של מכונות ומוצרים מספקים רמה של תכונות מכניות.

תכונות מכניות מאפיינות את ההתנהגות של חומר תחת פעולת עומס חיצוני. מכיוון שתנאי הטעינה של חלקי המכונה מגוונים ביותר, המאפיינים המכניים כוללים קבוצה גדולה של אינדיקטורים.

הביצועים של קבוצה נפרדת של חלקי מכונה תלויים לא רק בתכונות מכניות, אלא גם בעמידות להשפעות של סביבת עבודה פעילה מבחינה כימית. אם השפעה כזו הופכת משמעותית, אז המאפיינים הפיזיקליים הכימיים של החומר - עמידות בחום ועמידות בפני קורוזיה - הופכות מכריעות.

תכונות מכניות מאפיינות את העמידות של חומר בפני דפורמציה, הרס או תכונה של התנהגותו בתהליך ההרס. קבוצת מאפיינים זו כוללת אינדיקטורים של חוזק, קשיחות (אלסטיות), פלסטיות, קשיות וצמיגות. הקבוצה העיקרית של אינדיקטורים כאלה היא המאפיינים הסטנדרטיים של תכונות מכניות, הנקבעות בתנאי מעבדה על דגימות בגדלים סטנדרטיים. האינדיקטורים של מאפיינים מכניים שהושגו במהלך בדיקות כאלה מעריכים את התנהגות החומרים בעומס חיצוני מבלי לקחת בחשבון את העיצוב של החלק ותנאי הפעולה שלהם. בנוסף, נקבעים בנוסף מדדי החוזק המבני, אשר נמצאים בקורלציה הגדולה ביותר עם תכונות השירות של מוצר מסוים ומעריכים את ביצועי החומר בתנאי הפעלה.

התכונות המכניות של חומרים מאפיינות את האפשרות להשתמש בהם במוצרים המופעלים תחת השפעת עומסים מכניים. האינדיקטורים העיקריים של מאפיינים כאלה הם פרמטרי חוזק, קשיות ומאפיינים טריבולוגיים. הם אינם קבועים "טהורים" של חומרים, אך הם תלויים באופן משמעותי בצורה, ממדים ומצב פני השטח של הדגימות, כמו גם מצבי בדיקה, בעיקר קצב הטעינה, הטמפרטורה, החשיפה למדיה וגורמים נוספים. הקשיות הגבוהה של המתכת חשובה בייצור מוצרי חיתוך. לרוב, פלדות כלי משמשים למוצרים כאלה.

חוזק - התכונה של חומרים להתנגד להרס, כמו גם שינוי בלתי הפיך בצורה בהשפעת עומסים חיצוניים. זה נובע מכוחות האינטראקציה של חלקיקים אטומיים המרכיבים את החומר. עוצמת האינטראקציה של שני אטומים שכנים תלויה במרחק ביניהם, אם נזניח את השפעת האטומים שמסביב.

דפורמציה היא שינוי בסידור היחסי של חלקיקים בחומר. הסוגים הפשוטים ביותר שלו הם: מתח, דחיסה, כיפוף, פיתול, גזירה. דפורמציה היא שינוי בצורת ובגודל של דגימה או חלקיה כתוצאה מעיוות.

גבול המידתיות הוא המתח שבו הסטייה מהקשר הליניארי בין מתחים ומתחים מגיעה לערך מסוים שנקבע במפרט.

תכונות פיזיקליות חשובות של חומרים הנלקחות בחשבון בעת ​​שימוש בחומרים הן צפיפות, קיבולת חום, מוליכות תרמית, התפשטות תרמית, מוליכות חשמלית. התכונות המגנטיות המיוחדות של ברזל, ניקל, קובלט וסגסוגותיהם, כמו גם פריטים, מבדילות אותם לקבוצות של חומרים בעלי ערך יוצא דופן - פרומגנטים ופרימגנטים.

תכונות פיזיקליות נקבעות לפי סוג הקשר הבין-אטומי וההרכב הכימי של החומרים, הטמפרטורה והלחץ. עבור רוב תהליכי עיבוד החומרים, הלחצים אינם עולים על 500 MPa. לחצים כאלה למעשה אינם משפיעים על ערכי התכונות הפיזיקליות. ישנן תכונות פיזיקליות התלויות ובלתי תלויות במבנה החומר. הערכים של האחרונים נקבעים רק על ידי ההרכב הכימי של החומר והטמפרטורה.

תכונות פיזיקליות של מתכות - צבע, צפיפות, נקודת התכה, מוליכות תרמית וחשמלית, יכולת להתמגנט וכו'. נחושת, למשל, היא מתכת אדומה, ורודה כשהיא נשברת; אלומיניום כסוף-לבן; עופרת בצבע אפור בהיר. מאפיין חשוב של תכונות פיזיקליות הוא מוליכות חשמלית. לנחושת המוליכות החשמלית הגבוהה ביותר (אחרי הכסף). לאלומיניום יש צפיפות נמוכה, ולכן חלקים העשויים מאלומיניום וסגסוגות המבוססות עליו נמצאים בשימוש נרחב בבניית מכוניות וטרקטורים. נחושת ואלומיניום, בעלי מוליכות חשמלית גבוהה, משמשים לייצור מוליכים (פיתולי שנאי, קווי מתח). משקל המוצר או החלק משחק גם הוא תפקיד חשוב ומהווה את המאפיין העיקרי.

26. בחירת סגסוגות למטרה מסוימת בהתבסס על ניתוח דיאגרמות מצבים

מתכות טהורות משמשות בהנדסת חשמל ורדיו (מוליך, אלקטרווואקום). רָאשִׁי

החומרים המבניים הם סגסוגות מתכת. סגסוגת היא חומר המתקבל על ידי מיזוג של שני יסודות (רכיבים) או יותר. סגסוגת העשויה בעיקר מיסודות מתכתיים ובעלת תכונות מתכתיות נקראת סגסוגת מתכת. Pseudoalloys הם סגסוגות שנוצרו על ידי סינטר, סובלימציה ואלקטרוליזה.

ניתן להשיג סגסוגות מתכת על ידי מטלורגיית אבקה, דיפוזיה ושיטות אחרות. השימוש השולט בסגסוגות מתכות בטכנולוגיה מוסבר על ידי העובדה שיש להן קומפלקסים יקרי ערך של תכונות מכניות, פיזיות וטכנולוגיות מאשר מתכות טהורות. המושגים העיקריים בתורת הסגסוגות הם: מערכת, רכיב, פאזה, שונות.

מערכת - קבוצת גופים המוקצים להתבוננות ולימוד. במדעי המתכת, מערכות הן מתכות וסגסוגות מתכת. מתכת טהורה היא מערכת פשוטה. סגסוגות מורכבות משני רכיבים או יותר והן מערכות מורכבות.

רכיבים נקראים חומרים היוצרים מערכת, נלקחים במספר קטן יותר. בסגסוגות מתכת, הרכיבים יכולים להיות יסודות (מתכות ולא מתכות) ותרכובות כימיות.

פאזה היא חלק הומוגני של המערכת, המופרד מחלק אחר של המערכת (פאזה) באמצעות ממשק, כאשר עוברים דרכו ההרכב הכימי או המבנה משתנה בפתאומיות. לדוגמה, במהלך התגבשות של מתכת טהורה, ישנם שני שלבים במערכת: נוזלי (מתכת מותכת) ומוצק (גרגרי מתכת מוצקה). בסגסוגות קשות, שלבים יכולים להיות גרגרי מתכת טהורים, גרגרי תמיסה מוצקה ודגנים תרכובות כימיות.

שונות - מספר הגורמים הפנימיים והחיצוניים שניתן לשנות עם מספר קבוע של פאזות במערכת.

כל המתכות במצב נוזלי מתמוססות אחת לתוך השנייה בכל יחס. כתוצאה מהמסה, נוצרת תמיסה נוזלית הומוגנית עם חלוקה אחידה של אטומים של מתכת אחת בין האטומים של מתכת אחרת. בשל אינטראקציה זו, בפועל, על מנת להפיץ באופן אחיד את החומרים בסגסוגת, ככלל, הם פונים להמסתם. רק מעט מאוד מתכות, בעיקר כאלה בעלות גודל שונה מאוד של אטומים, אינן מתמוססות במצב נוזלי. כמו כן, מעט מתכות מתמוססות במצב נוזלי במידה מוגבלת. בהיווצרות סגסוגות במהלך התמצקותן, אפשריות אינטראקציות שונות של הרכיבים. אם בתהליך ההתגבשות מתברר שכוח האינטראקציה בין אטומים הומוגניים גדול מכוח האינטראקציה בין אטומים הטרוגניים, הרי שלאחר ההתגבשות נוצרת תערובת מכנית המורכבת מגרגרי מתכות טהורות. במקרה זה, בסגסוגת הקשה יהיו גרגרים של מתכת טהורה אחת ולידם גרגירים של מתכת טהורה אחרת. צורה זו של אינטראקציה מתרחשת כאשר יש הבדל גדול בתכונות המתכות הכלולות בסגסוגת.

צורה נוספת של אינטראקציה בין החומרים המרכיבים את הסגסוגת היא יצירת תמיסות מוצקות.

פתרונות מוצקים הם אותם שלבים מוצקים שבהם היחסים בין הרכיבים יכולים להשתנות. בתמיסה מוצקה, ממש כמו במתכות טהורות, אטומים מסודרים באופן קבוע בחלל, ויוצרים סריג גבישי. כך הם שונים מתמיסות נוזליות. בתמיסה מוצקה, אחד החומרים הכלולים בסגסוגת שומר על הסריג הגבישי המובנה שלו, והחומר השני, לאחר שאיבד את המבנה הגבישי שלו, מופץ בצורה של אטומים בודדים בסריג הגבישי של הראשון. החומר הראשון הוא ממס, והשני מסיס. בהתאם לאופי ההתפלגות של האטומים של היסוד המסיס, מבחינים בין פתרונות מוצקים, תחליפים וחיסורים.

גם תמיסות מוצקות מחולקות בהתאם למידת המסיסות של הרכיבים לתמיסות עם מסיסות מוגבלת של הרכיבים ועם מסיסות בלתי מוגבלת.

בניית דיאגרמות מצב מתבצעת בשיטות ניסוי שונות. השיטה הנפוצה ביותר היא ניתוח תרמי. המהות הניסיונית של שיטה זו היא כדלקמן. מספר סגסוגות של מערכת זו נבחרות עם יחסי מסה שונים של מרכיביהן.

יש סגסוגות - תערובות מכניות שנוצרות כשאי אפשר להמיס את הרכיבים שנמצאים במצב מוצק. רכיבים אלו אינם יכולים ליצור תרכובות באמצעות תגובה כימית. תערובות מכניות כוללות אלמנטים בעלי תכונות ומבנה שונים. הרכב הסגסוגת כולל גבישים של רכיבים היוצרים סריג קריסטל.

תרכובות כימיות הן סגסוגות שנוצרות מיסודות שונים המכילים אטומים לא דומים, שכוח האינטראקציה ביניהם גבוה בהרבה מאשר בין אטומים הומוגניים.

27. מבנה ותכונות של ברזל; דיאגרמות פאזות מטא-יציבות ויציבות של ברזל-פחמן. היווצרות המבנה של פלדות פחמן. קביעת תכולת הפחמן בפלדה לפי מבנה

סגסוגות ברזל-פחמן הן החומרים המתכתיים הנפוצים ביותר. דיאגרמת הפאזות של ברזל-פחמן נותנת מושג על המבנה של סגסוגות ברזל-פחמן - פלדות וברזל יצוק.

ברזל טהור הוא מתכת כסופה-קלה שכמעט ואינה רגישה לחמצון. מספר אטומי 26, משקל אטומי 55,85. ברזל טהור מבחינה טכנית מכיל 0,10-0,15% מכל הזיהומים. תכונות הברזל תלויות במידת הטוהר שלו. נקודת התכה - 1539 מעלות צלזיוס, צפיפות - 7,85 גרם/ס"מ³. לברזל קשיות וחוזק נמוכים וגמישות טובה. ברזל טהור פחות עמיד מברזל יצוק או פלדה.

ברזל יוצר תמיסות עם אלמנטים רבים: עם מתכות - תמיסות החלפה, עם פחמן, חנקן ומימן - תמיסות בין-סטיות. מסיסותו של פחמן בברזל תלויה בצורה הגבישית שבה קיים הברזל.

כאשר פחמן מומס בברזל, נוצרות תמיסות מוצקות. פריט הוא תמיסה המתקבלת על ידי המסת פחמן בשינוי בטמפרטורה נמוכה של ברזל. זה מאופיין בקשיות נמוכה וגמישות גבוהה. פחמן, מתמוסס בשינוי בטמפרטורה גבוהה של ברזל, יוצר אוסטניט פלסטי.

פחמן מתרחש בטבע בצורה של שני שינויים: בצורת יהלום, בעל סריג מעוקב מורכב, ובצורת גרפיט, בעל סריג משושה פשוט.

צמנטיט הוא קרביד ברזל המכיל 6,67% פחמן. שביר וקשה. במקרה שיש כמות גדולה של סיליקון במתכת, לא מתרחשת היווצרות צמנטיט. במקרה זה, פחמן הופך לגרפיט (ברזל יצוק אפור).

תכולת הפחמן בתרשים Fe - C (צמנטיט) מוגבלת ל-6,67%, שכן בריכוז זה נוצרת תרכובת כימית - קרביד ברזל (Fe_зC) או צמנטיט, שהוא המרכיב השני בתרשים זה.

מערכת Re - Fe₃C הוא מטסטביל. היווצרות צמנטיט במקום גרפיט נותנת רווח קטן יותר באנרגיה חופשית, אך היווצרות קינטית של קרביד ברזל סביר יותר.

נקודה A (1539 מעלות צלזיוס) תואמת לנקודת ההיתוך של ברזל, נקודה D (1500 מעלות צלזיוס) לנקודת ההיתוך של צמנטיט, נקודות N (1392 מעלות צלזיוס) ו-G (910 מעלות צלזיוס) מתאימות לטרנספורמציה הפולימורפית.

סגסוגות ברזל-פחמן הן פלדות וברזל יצוק, שהם החומרים העיקריים המשמשים בהנדסת מכונות ובטכנולוגיה מודרנית.

פלדה היא חומר המתכת העיקרי בשימוש נרחב לייצור חלקי מכונות, מטוסים, מכשירים, כלים שונים ומבני בניין. השימוש הנרחב בפלדות נובע ממכלול של תכונות מכניות, פיזיקוכימיות וטכנולוגיות.

פלדות משלבות קשיחות גבוהה עם חוזק סטטי ומחזורי. פרמטרים אלה משתנים על ידי שינוי ריכוז הפחמן, יסודות סגסוגת וטכנולוגיות של טיפול תרמי וכימי-תרמי. על ידי שינוי ההרכב הכימי מתקבלות פלדות בעלות תכונות שונות ומשתמשות בהן בענפי טכנולוגיה רבים ובכלכלה הלאומית.

פלדות פחמן מסווגות לפי תכולת פחמן, מטרה, איכות, דרגת דה-oxidation ומבנה במצב שיווי משקל.

לפי תכולת הפחמן, הפלדות מחולקות לפחמן נמוך (< 0,3% C), פחמן בינוני (0,3-0,7% C) ופחמן גבוה (> 0,7% C).

לפי ייעודם, פלדות מסווגות לפלדות מבניות וכלי עבודה. פלדות מבניות מייצגות את הקבוצה הנרחבת ביותר, המיועדת לייצור מבני בניין, חלקי מכונות והתקנים. פלדות אלו כוללות פלדה מבוטנת, משופרת, בעלת חוזק גבוה ועמוסות קפיצים. פלדות כלי עבודה מחולקות לפלדות לחיתוך, כלי מדידה, מתים של עיוות קר וחם (עד 200 מעלות צלזיוס).

פלדות מסווגות לפי איכות לאיכות רגילה, איכותית ואיכותית. איכות הפלדה היא קבוצה של מאפיינים שנקבעים על ידי התהליך המתכתי של ייצורה. אחידות ההרכב הכימי, המבנה והמאפיינים של הפלדה, כמו גם יכולת הייצור שלה, תלויים במידה רבה בתכולת הגזים (חמצן, מימן, חנקן) וזיהומים מזיקים - גופרית וזרחן. גזים הם זיהומים נסתרים שקשה לכמתם, ולכן תקנים לתכולת זיהומים מזיקים משמשים כאינדיקטורים העיקריים להפרדת פלדות לפי איכות. פלדות איכותיות רגילות הן רק פחמן (עד 0,5% C), פלדות איכותיות ואיכותיות הן פחמן וסגסוגת. לפי מידת ההתחמצנות ואופי ההתמצקות, פלדות מסווגות לרגועה, רגועה למחצה ורותחת.

פלדות סגסוגת מיוצרות רגועות, פלדות פחמן - רגועות, חצי שקטות ורוחות.

לפי המבנה במצב שיווי המשקל, הפלדות מחולקות ל:

1) hypoeutectoid, בעל פריט ופרליט במבנה;

2) אוטקטואיד, שמבנהו מורכב מפרליט;

3) hypereutectoid, בעל פרליט וצמנטיט משני במבנה.

28. פלדות פחמן מבניות וכלי עבודה. סימון, יישום

פלדות מבניות פחמן מחולקות לפלדות איכותיות רגילות ופלדות באיכות גבוהה.

דרגות פלדה באיכות רגילה St0, St1, St2, ..., St6 (ככל שהמספר גדל, תכולת הפחמן עולה). פלדות באיכות רגילה, במיוחד רותחות, הן הזולות ביותר. מפלדות באיכות רגילה מייצרים פלדה רגילה מגולגלת חמה: קורות, סורגים, יריעות, צינורות. פלדות משמשות בבנייה למבנים מרותכים ומוברגים. ככל שתכולת הפחמן בפלדה עולה, יכולת הריתוך מתדרדרת. פלדות St5 ו-St6, בעלות תכולת פחמן גבוהה יותר, משמשות לאלמנטים של מבני בנייה שאינם נתונים לריתוך.

ההתכה של פלדת פחמן איכותית מתבצעת בתנאים מחמירים לגבי הרכב המטען והתנהלות ההיתוך והיציקה. פלדות פחמן איכותיות מסומנות במספרים 08, 10, 15, ..., 85, המציינים את תכולת הפחמן הממוצעת במאות האחוז.

פלדות פחמן נמוכות בעלות חוזק גבוה וגמישות גבוהה. פלדות שאינן מטופלות תרמית משמשות לחלקים בעומס קל, למבנים מרותכים קריטיים, לחלקי מכונות שהוקשו על ידי קרבוריזציה. פלדות פחמן בינוניות (0.3-0.5% C) 30, 35, ..., 55 משמשות לאחר נורמליזציה, שיפור והתקשות פני השטח. פלדות אלה בעלות חוזק גבוה עם משיכות נמוכה יותר, הן משמשות לייצור חלקים קטנים או גדולים שאינם דורשים התקשות דרך. פלדות עם תכולת פחמן גבוהה בעלות חוזק גבוה ועמידות בפני שחיקה. קפיצים וקפיצים, מנעולים מנעולים, גלילים מתגלגלים עשויים מפלדות אלה.

חוזק מבני הוא קבוצה של תכונות מכניות המבטיחות פעולה ארוכת טווח ואמינה של החומר בתנאי ההפעלה שלו. חוזק מבני הוא חוזק חומר הבנייה, תוך התחשבות בגורמים מבניים, מתכתיים, טכנולוגיים ותפעוליים.

נלקחים בחשבון ארבעה קריטריונים: חוזק החומר, אמינות ועמידות החומר בתנאי ההפעלה של המבנה הנתון. חוזק הוא היכולת של הגוף להתנגד לדפורמציה והרס.

אמינות היא היכולת של מוצר לבצע פונקציות מוגדרות ולשמור על מאפייני הביצועים שלו למשך פרק הזמן הנדרש. האמינות של עיצוב היא היכולת שלו לפעול מחוץ לסיטואציה העיצובית. המדד העיקרי לאמינות הוא צמיגות המילואים של החומר, התלויה בהרכב, בטמפרטורה, בתנאי העמסה ובעבודה הנספגת במהלך התפשטות הסדקים.

ההתנגדות של חומר לשבר שביר היא המאפיין החשוב ביותר הקובע את מהימנות המבנים.

עמידות - תכונת המוצר לשמור על ביצועים עד למצב הגבול (חוסר האפשרות להמשך פעולתו). העמידות תלויה בתנאי פעולתו (אלה הם עמידות בלאי בזמן חיכוך וחוזק מגע, עמידות החומר בפני בלאי פני השטח המתרחש במהלך חיכוך גלגול עם החלקה).

פלדות כלי עבודה מיועדות לייצור כלי חיתוך, מדידה ופורמטים לעיוות קר וחם. המאפיינים העיקריים של הכלי הם עמידות בפני שחיקה ועמידות בחום. כדי להבטיח עמידות בפני שחיקה של כלי, נדרשת קשיות משטח גבוהה, וכדי לשמור על צורת הכלי, הפלדה חייבת להיות חזקה, קשה וקשיחה. טמפרטורת החימום האפשרית של כלי החיתוך תלויה בעמידות החום של הפלדה. פלדות כלי פחמן הן הזולות ביותר. הם משמשים בעיקר לייצור כלי חיתוך בעלי ערך נמוך ולהטבעה וכלי עבודה בגדלים מוסדרים.

אנו מייצרים (GOST 1435-74) פלדות פחמן באיכות גבוהה (U7, U8, U9) ואיכותית (U7A, U8A, U9A). האות U במותג מציינת שהפלדה היא פחמן, והמספר הוא תכולת הפחמן הממוצעת בעשיריות האחוז. האות A בסוף הסימון מעידה על איכות הפלדה. פלדות פחמן מסופקות לאחר חישול על פני פרליט גרגירי. בשל הקשיות הנמוכה במצב המסירה (HB 187-217), פלדות פחמן מעובדות היטב על ידי חיתוך ועיוות, מה שמאפשר שימוש בפיתול, חריצים ושיטות אחרות בעלות ביצועים גבוהים של ייצור כלים.

דרגות פלדה U7, U8, U9 נתונות להתקשות מוחלטת ולמזג ב-275-350 מעלות צלזיוס עבור קנה; מכיוון שהם צמיגים יותר, הם משמשים לייצור כלי עבודה בעץ, אינסטלציה, נפחות וכבישה.

דרגות פלדה Hypereutectoid U10, U11, U12 נתונות להתקשות לא מלאה. הכלי של מותגים אלה הגדיל את עמידות הבלאי וקשיות גבוהה.

פלדות היפראוקטואידיות משמשות לייצור כלי מדידה (מדדים), כלי חיתוך (קבצים, מקדחות) ופורני כותרת וציור קר הפועלים בעומסים נמוכים.

החיסרון של פלדות פחמן בכלי הוא אובדן החוזק בחימום מעל 200 מעלות צלזיוס (חוסר עמידות בחום). כלים העשויים מפלדות אלו משמשים לעיבוד חומרים רכים ובמהירויות חיתוך או עיוות נמוכות.

29. ברזל יצוק לבן, אפור, חצי, רקיע וניתן לגימור

ברזל יצוק הוא סגסוגת של ברזל ופחמן. ברזל יצוק מכיל פחמן - 2,14% והוא חומר זול יותר מפלדה. יש לו נקודת התכה נמוכה ותכונות יציקה טובות. אפשר לעשות יציקות של צורות מורכבות יותר מברזל יצוק מאשר מפלדות. המבנה היצוק של ברזל יצוק מכיל רכזי מתח, שיכולים להיות פגמים: נקבוביות, הטרוגניות הפרדה, מיקרו-סדקים.

ברזל יצוק לבן מקבל את שמו מדגם השבר הלבן המט שלו. כל הפחמן בברזל יצוק זה נמצא במצב קשור בצורה של צמנטיט. טרנספורמציות פאזה ממשיכות לפי דיאגרמת הפאזות (Fe - Fe_зעם). בהתאם לתכולת הפחמן, ברזל יצוק לבן הם: hypoeutectic (perlite + ledeburite); אוקטי (ledeburite); היפראוטקטי (צמנטיט ראשוני + ledeבוריט). לברזל יצוק אלה קשיות רבה יותר בשל תכולת הצמנטיט שלהם; הם שבירים מאוד ואינם משמשים לייצור חלקי מכונות. יציקות ברזל לבנות משמשות לייצור חלקי ברזל רקיעים באמצעות חישול גרפיט. לברזל יצוק מולבן שכבות פני השטח (12-30 מ"מ) במבנה של ברזל יצוק לבן, וליבה של ברזל יצוק אפור. קשיות פני השטח הגבוהה מאפשרת לו לפעול היטב נגד שחיקה. תכונות אלו של ברזל יצוק מולבן משמשות לייצור גלילי טחנת גיליון, גלגלים, כדורי טחינה, רפידות בלמים וחלקים אחרים.

ברזל יצוק לבן מתגבש בהתאם לתרשים המצב של מערכת סגסוגת הברזל-צמנטיט. תכולה משמעותית של צמנטיט קשה ושביר בהרכב של ברזל יצוק לבן הוא הסיבה שקשה לעיבוד של ברזלים יצוקים אלה. הם משמשים ליציקת חלקים עם חישול לאחר מכן עבור ברזל יצוק קשיר, כמו גם ליציקת גלילים מתגלגלים וגלגלי עגלה.

ברזל יצוק אפור (טכני) קיבל את שמו מסוג השבר, שצבעו אפור. גרפיט קיים במבנה של ברזל יצוק אפור. המבנה של ברזל יצוק מורכב מבסיס מתכת וגרפיט, ותכונותיו תלויות בשני המרכיבים הללו. לגרפיט תכונות מכניות נמוכות.

עם קירור איטי של סגסוגות ברזל-פחמן, גרפיט משתחרר.

בתעשייה משתמשים בברזל יצוק אפור (יציקה) hypoeutectic. ברזל יצוק אפור, המורכב מפריט וגרפיט, נקרא פריטי, שכן בסיס המתכת שלו הוא פריט. כל הפחמן בצורת גרפיט משתחרר במהלך קירור איטי מאוד של הסגסוגת; אם קצב הקירור במהלך ההתגבשות (הן הראשונית והן המשנית) עולה, לא משתחרר גרפיט אלא צמנטיט. ברזל יצוק, המכיל עד 1,2% זרחן, משמש ליציקה אמנותית, צינורות.

סימון ברזל יצוק אפור. על פי GOST, ברזל יצוק ביציקות מסומן באותיות SCh בתוספת של שני מספרים: המספר הראשון מציין את חוזק המתיחה (σ_pch) שניה - התארכות (σ) ב-%. חצי ברזל יצוק מורכב מפרליט, לידבוריט וגרפיט פתיתים. משלב שני צבעים - אפור ולבן.

ברזל רקיע הוא ברזל יצוק שבו הגרפיט הוא כדורי. עלייה בחוזק ובמשיכות של ברזל יצוק מושגת על ידי שינוי, המבטיח ייצור של גרפיט כדורי (כדורי) במקום למלרי. למשטח הגרפיט הכדורי יש יחס קטן יותר לנפח והוא קובע את ההמשכיות הגדולה ביותר של בסיס המתכת ואת חוזק הברזל היצוק. צורה זו של גרפיט מתקבלת על ידי הוספת מגנזיום (M) או cerium (Ce) לברזל יצוק נוזלי.

לברזל רקיע יש בסיס פריטי או פניני. לברזל יצוק פריטי יש גמישות מוגברת.

על פי GOST, ברזל יצוק מסומן במספרים: המספר הראשון מציין את חוזק המתיחה (σ_pch), השני הוא התארכות (σ) ב-%. חוזק גבוה עוד יותר מושג על ידי שינוי ברזל יצוק מסגסוגת.

ברזל רקיע משמש במקום פלדה לייצור חלקי מכונות, ציוד פרזול ולחיצה הפועלים במיסבים בלחצים גבוהים וגבוהים; גלי ארכובה, גלגלי שיניים, צימודים ובמקום ברזל רקיע לייצור סרנים אחוריים-מכוניות.

ברזל יצוק רקיע - ברזל פתיתי גרפיט, שם הקוד של ברזל יצוק רך וגמיש, המתקבל מברזל יצוק לבן בטיפול חום מיוחד; הוא אינו נתון לזיוף, יש לו גמישות גבוהה. ברזל רקיע מורכב מבסיס פלדה ומכיל פחמן בצורת גרפיט. הגרפיט הוא בצורת תכלילים של צורה מעוגלת, הממוקם מבודד אחד מהשני ובסיס המתכת מופרד פחות, ולסגסוגת יש קשיחות וגמישות משמעותיים.

התכונות של ברזל רקיע תלויות בגודל של תכלילי גרפיט (ככל שתכלילים אלה קטנים יותר, הברזל היצוק חזק יותר), אך הם נקבעים על ידי מבנה בסיס המתכת שלו, שיכול להיות פריטי, פניני או מעורב.

בהתאם להרכב הברזל היצוק ושיטת הטיפול בחום, מתקבלים שני סוגים של ברזל רקיע: לב שחור ולבן לב. ברזל יצוק ניתן לעיבוד הוא חומר זול יותר, יש לו תכונות מכניות טובות והוא משמש בהנדסה חקלאית, בתעשיית הרכב, בבניית מכוניות ובבניית כלי מכונות.

30. תפקידו של טיפול בחום בשיפור איכות החומרים המבניים

התנאים המוקדמים העיקריים להשגת הסט ההכרחי של מאפיינים מכניים ואחרים לסגסוגות מבניות מונחים במהלך הפיתוח וההתכה שלהם.

יישום המאפיינים הנדרשים מתבצע בשלבים הבאים של העיבוד, במטרה לתת לסגסוגת לא רק את הצורה והמידות המפורטות בשרטוט, אלא גם מבנה פנימי רציונלי, שיש להבין אותו כהרכב השלב המבני. ומבנה נקע, שבו קבוצת המאפיינים הנדרשים תלויה ישירות. השלבים החשובים ביותר של עיבוד סגסוגת הם טיפול בחום והתקשות פני השטח. טיפול בחום מבטיח רמת תכונות נתונה בכל נפח החלק, והתקשות פני השטח רק במקומות מסוימים הטעונים והשחוקים ביותר על פני החלק.

הכללים הבסיסיים לטיפול בחום פותחו על ידי D.K. צ'רנוב ובתוספת א.א. בוכווארוב, G.V. קורדיומוב, א.פ. Gulyaev.

טיפול בחום מובן כמכלול של פעולות של חימום וקירור סגסוגת, המתבצע על פי משטר מסוים על מנת לשנות את המבנה שלה ולקבל תכונות רצויות. הבסיס לטיפול בחום הוא השינוי בהרכב השלב המבני ובמבנה הנקע של הסגסוגת, שניתן להשיג על ידי שימוש בגורמי מפתח כגון נוכחות של טרנספורמציות אלוטרופיות בה או המסיסות ההדדית המוגבלת של הרכיבים בהתאם לטמפרטורה .

כל הסוגים הקיימים של טיפול בחום שמטרתם לשנות באופן משמעותי את מבנה השלב והפריקה של סגסוגות וקבלת מערך אופטימלי של מאפיינים תפעוליים מבוססים על שימוש באחד מהגורמים לעיל. בהיעדרם, ניתן להשיג רק תוצאות מוגבלות מאוד על ידי טיפול בחום. שני הסוגים הנפוצים ביותר של טיפול בחום. אחת מהן מבוססת על שימוש במפרט של טרנספורמציות בסגסוגות עקב הימצאותן של טרנספורמציות אלוטרופיות בהן, והשנייה מבוססת על מסיסות משתנה של הרכיבים זה בזה במהלך החימום והקירור.

בשני המקרים, הבסיס הבסיסי של טכנולוגיית הטיפול בחום, המבטיח את התוצאות הצפויות, הוא המצב שלה. הוא כולל את האלמנטים הבאים: טמפרטורת חימום, קצב חימום לטמפרטורה נתונה, זמן החזקה בטמפרטורה זו וקצב קירור.

טיפול בחום יכול להיות ראשוני או סופי. טיפול חום מקדים משמש במקרים בהם יש צורך להכין את החומר להשפעות טכנולוגיות נוספות - לחץ, חיתוך וכו'. טיפול סופי בחום משמש להכנת תכונות החומר המוגמר.

הערכים הספציפיים המאפיינים כל אחד מהמרכיבים של מצב טיפול בחום תלויים בהרכב הכימי של הסגסוגת המעובדת, בגודל החלק ובמטרת סוג הטיפול בחום המתבצע. על ידי שינוי ערכים אלו, ניתן לשנות באופן משמעותי את מבני הפאזה והפריקה של הסגסוגת ולהקנות לה תכונות רצויות.

אופי התמורות המתרחשות בסגסוגת ועצם האפשרות לקבל את המבנה הנדרש לאחר טיפול בחום תלויים בטמפרטורת החימום. הוא נבחר בהתאם להרכב הכימי של הסגסוגת ולמטרת הטיפול בחום.

קצב החימום נבחר בצורה כזו שתבטיח הפסדי זמן חימום מינימליים, ובמקביל, ערכו צריך לשלול את התרחשותם של מתחים תרמיים מסוכנים בחומר העבודה שעלולים להוביל לעיוות ולסדק של החלק, אשר נצפה כאשר החימום מהיר מדי.

קצב החימום תלוי במוליכות התרמית של הסגסוגת המעובדת, אשר, בתורה, נקבעת על ידי ההרכב הכימי שלה. עם הסיבוך של ההרכב, מוליכות תרמית מתדרדרת. לכן, החימום של סגסוגות שאינן חיוביות בהרכבן לטמפרטורות מסוימות מתבצע לאט מאוד, ולאחר מכן מואץ.

זמן ההחזקה של החלק בהגיעו לטמפרטורה שצוינה אמור להספיק לחימום שלו מהמשטח אל הליבה בקטע הגדול ביותר, כמו גם להשלמת הסגסוגת של אותם טרנספורמציות שלבים מבניים שיש להם אופי דיפוזיה, שאמור להתרחש בו בטמפרטורה נתונה.

קצב הקירור במהלך טיפול בחום הוא מרכיב חשוב מאוד במשטר, שבו תלויות התכונות של מבנה השלב והפריקה שנרכשו על ידי הסגסוגת. זה צריך להספיק שהטרנספורמציות הנדרשות יתרחשו בסגסוגת, אך לא גדולות מדי על מנת למנוע מתחים תרמיים ופאזיים מסוכנים שעלולים לגרום לסדק או עיוות (עיוות) של החלק.

טיפול בחום משמש לשיפור חומרים מבניים, במיוחד פלדה. זמן הטיפול בחום תלוי ישירות בגודל החומרים והחלקים המעובדים.

31. השימוש בטיפול בחום בטכנולוגיה של ייצור ריקים ומוצרים מחומרים מבניים

התהליך האופייני והנחקר ביותר הוא טיפול בחום של פלדה. תהליך זה מבוסס על נוכחות של טרנספורמציות אלוטרופיות בו, המתרחשות במהלך חימום וקירור באזור של טמפרטורות קריטיות מסוימות. תהליכי שלב מבניים מבוקרים בפלדה, המספקים את מבנה הפאזה והפריקה הנדרשים, מתרחשים עקב נוכחות אלוטרופיה.

חוזק מבני הוא קבוצה מסוימת של תכונות מכניות המבטיחות פעולה ארוכת טווח ואמינה של החומר בתנאי ההפעלה שלו. חוזק מבני הוא חוזק חומר הבנייה, תוך התחשבות בגורמים מבניים, מתכתיים, טכנולוגיים ותפעוליים, כלומר מדובר בקונספט מורכב. הוא האמין כי יש לקחת בחשבון לפחות ארבעה קריטריונים: קשיחות מבנית, חוזק חומר, אמינות ועמידות של החומר בתנאי ההפעלה של המבנה הנתון.

קשיחות מבנית. עבור אלמנטים מבניים כוח רבים - מסגרות, מיתרים, לוחות שטוחים, קונכיות גליליות וכו' - המצב הקובע את ביצועיהם הוא קשיחות (יציבות) מקומית או כללית, הנקבעת על פי צורתם המבנית, סכימת מצבי המתח וכו', וכן תכונות החומר.

אינדיקטור לקשיחות של חומר הוא מודול האלסטי האורך E (מודול קשיחות) - מאפיין לא רגיש מבחינה מבנית שתלוי רק באופי החומר. בין החומרים המבניים העיקריים, לפלדה יש ​​את המודול E הגבוה ביותר, ולסגסוגות מגנזיום ופיברגלס יש את הנמוך ביותר. עם זאת, ההערכה של חומרים אלה משתנה באופן משמעותי כאשר נלקחת בחשבון הצפיפות שלהם ומשתמשים בקריטריונים הספציפיים של קשיחות ויציבות.

כאשר מוערכים על פי קריטריונים אלה, שנבחרו על פי צורה ומצב מתח, במקרים רבים החומרים המועילים ביותר הם סגסוגות מגנזיום ופיברגלס, בעוד שהפחות מועילים הם פלדות פחמן וסגסוגת.

חוזק - היכולת של גוף להתנגד לעיוות ולהרס. רוב מפרטי החוזק נקבעים על ידי בדיקת מתיחה סטטית.

מאפיינים אלה תלויים במבנה ובטיפול בחום.

כאשר מעריכים את החוזק האמיתי של חומר מבני, יש לקחת בחשבון את מאפייני הפלסטיות, את הצמיגות של החומר, שכן אינדיקטורים אלה קובעים בעיקר את האפשרות של שבר שביר.

זה חל גם על חומרים בעלי חוזק גבוה, אשר, בעלי חוזק גבוה, נוטים לשבר שביר.

אמינות היא היכולת של מוצר לבצע פונקציות מוגדרות, לשמור על ביצועיו בגבולות מוגדרים למשך פרק הזמן הנדרש או זמן הפעולה הנדרש. האמינות של מבנה היא גם היכולת שלו לפעול מחוץ למצב התכנון, למשל, לעמוד בעומסי זעזועים. המדד העיקרי לאמינות הוא צמיגות המילואים של החומר, התלויה בהרכב, בטמפרטורה (סף שבירות קר), בתנאי העמסה ובעבודה הנספגת במהלך התפשטות הסדקים.

ההתנגדות של חומר לשבר שביר היא המאפיין החשוב ביותר הקובע את מהימנות המבנים.

עמידות - תכונת המוצר לשמור על ביצועים עד למצב הגבול (חוסר האפשרות להמשך פעולתו).

עמידות המבנה תלויה בתנאי עבודתו. קודם כל, אלו עמידות בפני שחיקה בזמן חיכוך וחוזק מגע (התנגדות של החומר לבלאי פני השטח המתרחש במהלך חיכוך גלגול עם החלקה). בנוסף, עמידות המוצר תלויה במגבלת הסיבולת, אשר בתורה תלויה במצב המשטח ועמידות החומר בפני קורוזיה.

במהלך טיפול בחום של חומרים, נעשה שימוש בציוד מיוחד: תנורים חשמליים, תנורי להבות גז ומעליות, מיכלי התקשות, אמבטיות מלח וכו'.

הסוגים העיקריים של טיפול בחום: נפחי, משטח, התקשות מקומית; מנורמל, הומוגנית, חישול מחדש, טיפול כימי-תרמי וטיפול חימום בלייזר; התקשות על ידי שדה דופק חשמלי; טיפול בחום בעת יישום דפורמציה פלסטית, כמו גם טיפול בקור.

פלדות מבניות הן פלדות המשמשות לייצור חלקי מכונות שונים ומבנים כלשהם. אותן פלדות המשמשות בבניית מבנים או מבנים נקראות פלדות בניין. פלדות מבניות כוללות גם פלדות סגסוגות וגם פלדות פחמן.

בהנדסת מכונות, פלדות סגסוגת מבנית GOST 4543-71 נמצאים בשימוש נרחב, שהם: כרום, מנגן, כרום-סיליקון, כרום-סיליקון-מנגן, כרום-ניקל וכו 'בהתאם למאפיינים הטכניים, פלדות אלה מחולקות לקרבוריזציה. פלדות, פלדות לניטרידינג, פלדות משופרות באמצעות טיפול בחום, פלדות מוקשות באוויר וכו'.

32. חישול מהסוג ה-1. התגבשות ללא שיווי משקל

סוג זה של טיפול בחום אפשרי עבור כל מתכות וסגסוגות. יישומו אינו נובע מתמורות פאזה במצב מוצק. חימום במהלך חישול מהסוג הראשון, הגברת הניידות של האטומים, מבטל חלקית או מלאה אי-הומוגניות כימית, מפחית מתחים פנימיים, כלומר, תורם להשגת מצב שיווי משקל רב יותר. במהלך חישול כזה יש חשיבות עיקרית לטמפרטורת החימום וזמן ההחזקה בטמפרטורה זו, שכן פרמטרים אלו הם שקובעים את קצב התהליכים המבטלים סטיות ממצב שיווי המשקל. לקצב החימום והקירור עבור חישול מסוג 1 יש חשיבות משנית.

ישנם סוגים הבאים של חישול מהסוג הראשון: חישול דיפוזיה (הומוגנית) משמש לביטול ההטרוגניות הכימית המתרחשת במהלך התגבשות הסגסוגת (הפרדה דנדרטית).

יישור ההרכב הכימי מתרחש עקב תהליכי דיפוזיה, שקצבם תלוי בטמפרטורה.

חישול מחדש משמש לאחר דפורמציה פלסטית קרה (עבודה קרה על ידי לחץ) כדי להסיר את התקשות העבודה ולהשיג מצב שיווי משקל של הסגסוגת. כתוצאה מהתגבשות מחדש, נוצרים גרגרים חדשים במתכת המעוותת, מתקלים ומתחים ומשחזרים את הפלסטיות של המתכת.

חישול כדי להקל על מתחים המתרחשים במהלך חישול, ריתוך, יציקה, שעלולים לגרום לעיוות, כלומר, שינוי בצורה, גודל ואפילו הרס של מוצרים.

התגבשות ללא שיווי משקל. תהליך הדיפוזיה ממשיך לאט, לכן, בתנאי קירור אמיתיים, ההרכב בתוך כל גביש וגבישים שונים אין זמן להשתוות ולא יהיה זהה.

אם הפירוק של תמיסה מוצקה אפשרי במהלך הקירור, אז דיאגרמת המצב מציגה את תחילתו של תהליך זה בקירור האיטי ביותר.

עם עלייה בקצב הקירור, הטמפרטורה בה מתחילים משקעים של השלב העודף יורדת, כמות השלב המשקע יורדת, וכאשר נקבע קצב קירור גבוה יותר, התמיסה המוצקה ללא משקעים מקוררת לחלוטין לטמפרטורת החדר.

על ידי התאמת קצב הקירור, ניתן להגיע לדרגות שונות של פירוק עד לדיכוי מוחלט.

פתרונות על רוויים כאלה אינם יציבים.

אם הניידות התרמית של האטומים של התמיסה המקוררת-על אינה מספקת, אזי מצב רווית-העל יכול להימשך ללא הגבלת זמן.

אחרת, לאורך זמן, יתרחש פירוק הדרגתי של התמיסה העל-רוויה עם שחרור שלב עודף. תהליך זה יואץ ככל שהטמפרטורה תעלה.

שלבים משניים, הנוצרים בטמפרטורה גבוהה, במהלך קירור איטי של התמיסה המוצקה או חימום משני גבוה של התמיסה המוצקה המרוווה (העל-רוויה), אינם רק גדולים יותר בגודלם, אלא אינם קשורים מבחינה אוריינטציונית לשלב האם. שכבת האטומים השייכת לפאזה הישנה גובלת בשכבת האטומים השייכת לסריג של הפאזה החדשה.

במקרה של משקעים בטמפרטורה נמוכה, שלב ה-β החדש מכוון בצורה מסוימת ביחס לזה ההתחלתי, כך ששכבת הגבול של האטומים שייכת באותה מידה לשני הסריגים.

ניסוח כזה של סריג קריסטל נקרא קוהרנטי. בממשק עם צימוד קוהרנטי, מתחים נוצרים ונשארים גדולים יותר, ככל שההבדל במבנה (במישור הממשק) של הסריג המצומד גדול יותר.

אם הטמפרטורה של הסגסוגת מוגברת, אז עקב עלייה בניידות התרמית של אטומים ונוכחות של מתחים בגבולות הפאזה, הקשר הקוהרנטי נשבר (תופעת התמוטטות הקוהרנטיות), השלבים המט-יציבים עוברים ל-β יציב. -פאזה, גבישים למלריים של שלב ה-β גדלים, נוטים לקבל צורה מעוגלת. כאשר תהליכים אלו יסתיימו, המבנה והרכב הפאזות יהיו זהים למקרה של קירור איטי.

תהליך קיבוע המצב הלא יציב על ידי קירור מהיר נקרא מרווה, והתהליך הבא של התקרבות הדרגתית למצב שיווי המשקל (על ידי חימום או חשיפה ארוכה) נקרא מזג והזדקנות. שינוי כה מגוון במבנה, המושג על ידי דרגות שונות של קירוב של הסגסוגת למצב שיווי המשקל, מוביל לשינוי מגוון בתכונות, וזו הסיבה לשימוש הנרחב בטיפול בחום, המבוסס על תהליכי אי שיווי משקל. הִתגַבְּשׁוּת.

סגסוגות הן חומרים המורכבים משני יסודות או יותר של הטבלה המחזורית. הם מתקבלים על ידי סינטר או היתוך. רכיב - חומר היוצר סגסוגת.

פאזה היא חלק מוגבל מבחינה מרחבית ושונה של המערכת, שיש לו סריג קריסטל משלו ותכונות משלו. לחומרים הומוגניים יש פאזה אחת, ולחומרים הטרוגניים יש כמה פאזות.

מבנה - מבנה המתכת, בו ניתן להבחין בין שלבים בודדים, צורתם, גודלם ומיקומם היחסי. מבנה משפיע על תכונות.

מצב שיווי המשקל הוא כאשר בסגסוגת נוצרים כל השלבים הטמונים במערכת זו. מצב זה מובטח על ידי קירור איטי; ניתן להבחין בין הגדלים והצורות של השלבים.

מצב לא שיווי משקל - תהליך היווצרות והפרדת שלבים לא הסתיים, הוא נוצר במהלך קירור מהיר.

33. חישול הומוגניזציה, שינוי במבנה ובמאפיינים במהלך חישול הומוגניזציה. התקשות עם טרנספורמציה פולימורפית. התקשות ללא טרנספורמציה פולימורפית

חישול - פעולות של חימום וקירור איטי של פלדה על מנת להשוות את ההרכב הכימי, לקבל מבנה שיווי משקל, להפיג מתחים.

חישול משמש להשגת מבנה שיווי משקל, ולכן במהלך החישול החלקים מתקררים באיטיות. פלדות פחמן - במהירות של 200°C/h, פלדות סגסוגת - 30-100°C/h.

חישול דיפוזיה (הומוגנית) משמש לביטול הפרדה (פילוס ההרכב הכימי). זה מבוסס על דיפוזיה. במקביל, ההרכב מפולס ועודפי קרבידים מומסים. חישול זה מתבצע בטמפרטורה גבוהה עם חשיפה ארוכה. פלדות סגסוגת נתונות לחישול הומוגנית. זה מוסבר בעובדה שקצב הדיפוזיה של פחמן המומס באוסטניט בשיטת השילוב גדול בכמה סדרי גודל מקצב הדיפוזיה של יסודות סגסוגת המומסים באוסטניט בשיטת ההחלפה. הומוגניזציה של פלדות פחמן מתרחשת למעשה במהלך תהליך החימום. מצב חישול הומוגניזציה: חימום לטמפרטורה של 1050-1200 מעלות צלזיוס, זמן החזקה הוא 8-10 שעות. טמפרטורת ההומוגנית צריכה להיות גבוהה מספיק, אך אין לאפשר שריפה והמסה של הגרגרים. בעת שריפה, החמצן באוויר מתחבר עם חלקיקי מתכת, נוצרות קליפות תחמוצת המפרידות בין הגרגרים. לא ניתן לבטל שחיקה במתכת. מתכת שרופה היא פגם סופי. חישול דיפוזיה מייצר בדרך כלל גרגרים גסים, אותם יש לתקן על ידי חישול מלא לאחר מכן.

חישול מלא קשור להתגבשות שלב ועידון גרגרים. פלדה בשיווי משקל מכילה פרליט והיא הרקיעה ביותר. המטרה של חישול מלא היא לשפר את מבנה הפלדה כדי להקל על העיבוד הבא על ידי חיתוך, הטבעה או התקשות, השגת מבנה שיווי משקל עדין בחלק המוגמר.

סוגי (שיטות) של חישול מלא: חישול (רגיל ואיזוטרמי) על פרליט למלרי (תכלילים של צמנטיט בצורת לוחות) וחישול על פרליט גרגירי (תכלילים של צמנטיט בצורת גרגרים).

בעת חישול על פרליט למלרי, החסר מקורר יחד עם הכבשן, לרוב עם אספקת דלק חלקית, כך שקצב הקירור הוא בטווח של 10-20 מעלות צלזיוס לשעה.

חישול משיג עידון תבואה. מבנה גס מתקבל במהלך התקשות הפלדה עקב צמיחה חופשית של גרגרים, כתוצאה מהתחממות יתר של הפלדה; מבנה כזה גורם לירידה בתכונות המכניות של החלקים.

התקשות עם טרנספורמציה פולימורפית. התקשות ללא טרנספורמציה פולימורפית

התקשות היא טיפול בחום בו הפלדה מקבלת מבנה לא שיווי משקל, המתבטא בעיקר בעלייה בקשיות הפלדה. התקשות כוללת: טיפול בחום לסורביטול, טרוסטיט ומרטנזיט. מידת אי-שיווי המשקל של מוצרי התקשות עולה עם עליית קצב הקירור ועולה מסורביט למרטנזיט.

היתרון של התקשות אמיתית הוא האפשרות להשיג מוצרים ממרטנזיט עקב חיסום לאחר מכן של מוצרים בעלי סטים של תכונות שלא ניתן להשיג על ידי סוגים אחרים של טיפול בחום.

התקשות אמיתית הייתה בשימוש נרחב כטיפול מקדים לפני הטיהור.

מהירות מרווה קריטית חשובה. יכולת ההתקשות של הפלדה תלויה בה, כלומר, היכולת להתקשות לעומק מסוים. קצב ההתקשות הקריטי תלוי ביציבות האוסטניט, אשר נקבעת על פי כמות הפחמן והיסודות מתגזרים המומסים בו. החדרת יסודות פחמן וסגסוגת לפלדה מגבירה את יכולת ההתקשות, המוערכת באמצעות דגימות גליליות לפי עומק שכבת החצי-מרטנזיט שבהן. השכבה החצי מרטנסיטית של פלדה מכילה 50% M ו-50% T.

הפרמטרים העיקריים במהלך התקשות הם טמפרטורת החימום וקצב הקירור. טמפרטורת החימום לפלדות נקבעת מתוך דיאגרמות מצבים, קצב הקירור נקבע מתוך דיאגרמות של פירוק איזותרמי של אוסטניט.

זמן החימום תלוי בגודל החלק ובמוליכות התרמית של הפלדה, שנקבע בניסוי.

אחת המטרות של סגסוגת פלדות מבניות היא להפחית את קצב ההמרה הקריטי ולהשיג יכולת התקשות של חלקים העשויים מהם במהלך ההמרה לא רק במים, אלא גם במדיות קירור רכות יותר. רמת הלחצים התרמיים והפאזיים וההסתברות להיווצרות סדקים בחלק תלויים בחדות מצע הקירור. בהקשר לאמור לעיל, בעת המרווה, מעדיפים חומרי המרווה רכים. בעת הקשחת כלי חיתוך העשוי מפלדה עתירת פחמן, על מנת להפחית מתחים פנימיים, נעשה שימוש בקירור בשתי סביבות.

עבור פלדות עתירות פחמן, ובמיוחד עבור פלדות עם תכולה גבוהה מספיק של יסודות סגסוגת, נקודת ה-M נמצאת מתחת לטמפרטורת החדר, ולעתים קרובות מתחת ל-0 מעלות צלזיוס. בהקשר זה, במהלך התקשות קונבנציונלית, הרבה אוסטניט שיורי נשמר בהם. נוכחותו מפחיתה את קשיות הפלדה המוקשה ואת המוליכות התרמית שלה, דבר שאינו רצוי במיוחד עבור כלי חיתוך.

עם הזמן, שארית האוסטניט עוברת טרנספורמציות פאזה, מה שמוביל לשינוי במידות המוצר. זה מאוד לא מקובל עבור כלי מדידה (סיכות, תקעים).

34. שינויים במבנה המיקרו ובתכונות המכניות של מתכות במהלך חימום לאחר עבודה חמה וקרה בלחץ

עיבוד מתכות בלחץ מתבסס על יכולתן להתעוות פלסטית בתנאים מסוימים כתוצאה מכוחות חיצוניים הפועלים על גוף שניתן לעיוות (חומר עבודה).

אם במהלך עיוותים אלסטיים הגוף הניתן לעיוות משחזר לחלוטין את צורתו וממדיו המקוריים לאחר הסרת כוחות חיצוניים, הרי שבמהלך עיוותים פלסטיים השינוי בצורה ובמידות הנגרמים כתוצאה מפעולת כוחות חיצוניים נמשך לאחר סיום הכוחות הללו.

דפורמציה אלסטית מתאפיינת בעקירה של אטומים זה לזה בכמות הנמוכה מהמרחקים הבין-אטומיים, ולאחר הסרת כוחות חיצוניים, האטומים חוזרים למיקומם המקורי. במהלך עיוותים פלסטיים, האטומים נעקרו זה לזה בערכים גדולים יותר מהמרחקים הבין-אטומיים, ולאחר הסרת כוחות חיצוניים, הם אינם חוזרים למיקומם המקורי, אלא תופסים עמדות שיווי משקל חדשות.

בהתאם לתנאי הטמפרטורה והמהירות של עיוות, מובחנים עיוות קר וחם.

דפורמציה קרה מתאפיינת בשינוי בצורת הגרגרים, המתארכים לכיוון זרימת המתכת האינטנסיבית ביותר. במהלך דפורמציה קרה, השינוי בצורה מלווה בשינוי בתכונות המכניות והפיזיקוכימיות של המתכת. תופעה זו נקראת התקשות (התקשות). השינוי בתכונות המכניות הוא שבמהלך דפורמציה פלסטית קרה, ככל שהוא עולה, מאפייני החוזק גדלים, בעוד שמאפייני הפלסטיות יורדים. המתכת הופכת קשה יותר, אבל פחות רקיעה. התקשות מתרחשת עקב סיבוב של מטוסי החלקה ועלייה בעיוותים של סריג הגביש במהלך דפורמציה קרה (הצטברות של נקעים בגבולות התבואה). השינויים המוכנסים על ידי דפורמציה קרה למבנה ולמאפייני המתכת אינם בלתי הפיכים. ניתן לבטל אותם, למשל, על ידי טיפול בחום (חישול). במקרה זה, מתרחש ארגון מחדש פנימי, שבו, עקב אנרגיה תרמית נוספת המגבירה את הניידות של אטומים, גדלים גרגרים חדשים ממרכזים רבים במתכת המוצקה ללא טרנספורמציות פאזה, ומחליפים גרגרים מוארכים ומעוותים. מכיוון שבשדה טמפרטורה אחיד קצב צמיחת התבואה לכל הכיוונים זהה, הגרגרים החדשים שנראים מחליפים את המעוותים הם בעלי אותם גדלים בערך בכל הכיוונים. התופעה של גרעין וגדילה של גרגרים חדשים בעלי שווי ציר במקום גרגרים מעוותים ומוארכים, המתרחשת בטמפרטורות מסוימות, נקראת התגבשות מחדש. עבור מתכות טהורות, התגבשות מחדש מתחילה בטמפרטורה מוחלטת השווה ל-0,4 מטמפרטורת ההיתוך המוחלטת של המתכת. ההתגבשות מחדש ממשיכה במהירות מסוימת, והזמן הנדרש להתגבשות מחדש קצר יותר, ככל שטמפרטורת החימום של חומר העבודה המעוות גבוה יותר. בטמפרטורות הנמוכות מהטמפרטורה שבה מתחיל ההתגבשות מחדש, נצפית תופעה הנקראת התאוששות. בעת החזרה (מנוחה), הצורה והממדים של הגרגרים המעוותים והמוארכים אינם משתנים, אך הלחצים השיוריים מוקלים בחלקם. מתחים אלו נוצרים עקב חימום או קירור לא אחיד (במהלך יציקה ועיבוד לחץ), חלוקת מתחים לא אחידה במהלך דפורמציה פלסטית. מתחים שיוריים יוצרים מערכות של כוחות מאזנים הדדית וממוקמים בחומר העבודה, לא מועמסים על ידי כוחות חיצוניים. הסרת מתחים שיוריים במהלך ההחזרה כמעט ואינה משנה את התכונות המכניות של המתכת, אלא משפיעה על חלק מהתכונות הפיזיקליות והכימיות שלה. דפורמציה חמה היא דפורמציה המתאפיינת ביחס בין שיעורי העיוות וההתגבשות, שבה יש זמן להתרחש התגבשות מחדש בכל נפח חומר העבודה והמיקרו-מבנה לאחר טיפול בלחץ מתברר כשווי ציר, ללא עקבות של התקשות.

כדי להבטיח את התנאים לעיוות חם, יש צורך להגדיל את טמפרטורת החימום של חומר העבודה עם עלייה בקצב שלו (כדי להגביר את קצב ההתגבשות מחדש).

אם למתכת בסוף העיוות יש מבנה שאינו מתגבש לחלוטין, עם עקבות של התקשות, אז דפורמציה כזו נקראת דפורמציה חמה לא מלאה. דפורמציה חמה לא מלאה מובילה למבנה הטרוגני, ירידה בתכונות מכניות ובפלסטיות.

בדפורמציה חמה, ההתנגדות לעיוותים קטנה בערך פי 10 מאשר בדפורמציה קרה, והיעדר התקשות מוביל לכך שההתנגדות לעיוות (חוזק תפוקה) משתנה מעט במהלך תהליך ההיווצרות. נסיבות אלו מסבירות בעיקר את העובדה שעבודה חמה משמשת לייצור חלקים גדולים, שכן היא דורשת פחות כוחות דפורמציה (ציוד פחות חזק).

במהלך דפורמציה חמה, הפלסטיות של המתכת גבוהה יותר מאשר במהלך דפורמציה קרה.

ניתן להשתמש בהשפעת דפורמציה קרה על תכונות מתכת כדי להשיג את תכונות הביצועים הטובות ביותר של חלקים, וניתן להשיג את השליטה בשינוי המאפיינים בכיוון הנדרש ולפי הערך הרצוי על ידי בחירה בשילוב רציונלי של דפורמציה קרה וחמה. , כמו גם מספר ואופני טיפולי החום בתהליך ייצור החלק.

35. חזרה, גיבוש ראשוני וקולקטיבי. חישול מחדש

כ-10-15% מכלל האנרגיה המושקעת על דפורמציה פלסטית נספגת במתכת ומצטברת בה בצורה של אנרגיה פוטנציאלית מוגברת של אטומים עקורים, מתחים. המתכת המעוותת נמצאת במצב לא שיווי משקל, לא יציב. המעבר למצב יותר שיווי משקל קשור לירידה בעיוותים בסריג הגביש, הסרת הלחצים, שנקבעת על ידי האפשרות להזיז אטומים. בטמפרטורות נמוכות, הניידות של האטום קטנה, ובמצב של התקשות קרה היא יכולה להימשך ללא הגבלת זמן.

עם עליית הטמפרטורה, הדיפוזיה של האטומים עולה ומתחילים להתפתח תהליכים במתכת, מה שמוביל אותה למצב יותר שיווי משקל. זו תופעת החזרה.

השלב הראשון של החזרה - מנוחה, הוא ציין עם חימום נמוך. בזמן מנוחה חלה ירידה במספר המשרות הפנויות, ירידה בצפיפות הנקעים ושחרור חלקי של מתחים.

השלב השני של ההחזרה הוא פוליגוניזציה, חלוקת הגרגרים לחלקים – מצולעים (תתי גרגרים).

מצולע מתרחשת כתוצאה מהחלקה וטיפוס של נקעים, וכתוצאה מכך נקעים של אותו סימן יוצרות "קירות" המפרידים גרגירים למצולעים. במצב מצולע, לגביש יש פחות אנרגיה מאשר למעוות, ויצירת מצולעים היא תהליך חיובי מבחינה אנרגטית. טמפרטורת התחלת המצולע אינה קבועה. קצב המצולע תלוי באופי המתכת, במידת העיוות הקודם ובתכולת הזיהומים. בעת החזרה, לא נצפים שינויים בולטים במבנה המיקרו, המתכת שומרת על המבנה הסיבי שלה. במקרה זה, הקשיות והחוזק מופחתים במקצת, והגמישות עולה.

התגבשות מחדש. כאשר מחומם לטמפרטורות גבוהות מספיק, ניידות האטומים עולה ותהליך ההתגבשות מחדש מתרחש.

התגבשות מחדש היא תהליך היווצרות וצמיחה של גרגרים חדשים כאשר מתכת בעיבוד קר מחומם לטמפרטורה מסוימת. תהליך זה מתרחש בשני שלבים. יש גיבוש ראשוני (עיבוד) וקולקטיבי.

התגבשות ראשונית (עיבוד) מורכבת מהיווצרות גרעינים וצמיחה של גרגרי שיווי משקל חדשים עם סריג גביש לא מעוות. סביר להניח שגרגרים חדשים מופיעים בגבולות הבלוקים והגרגרים, חבילות מחליקות בתוך גרגירים, היכן שסריג המתכת היה מעוות בצורה החזקה ביותר במהלך דפורמציה פלסטית. מספר הגרגירים החדשים גדל בהדרגה ובסופו של דבר, לא נותרו גרגרים ישנים מעוותים במבנה.

מתכת מעוותת שנמצאת במצב לא יציב נוטה להיכנס למצב יציב עם הכמות הקטנה ביותר של אנרגיה חופשית. מצב זה מתאים לתהליך היווצרותם של גרגרים חדשים עם סריג קריסטל לא מעוות. במקומות שבהם הסריג מעוות ביותר וכתוצאה מכך הפחות יציב, כאשר מחומם, האטומים נעים, הסריג משוקם ומופיעים גרעיני שיווי משקל חדשים. הגרעינים של גרגרים חדשים יכולים להיות גם נפחים (בלוקים) עם הסריג המעוות הכי פחות, שבו עוברים אטומים מנפחים שכנים עם סריג מעוות.

התגבשות קולקטיבית - השלב השני בתהליך ההתגבשות מורכב מגידול גרגרים חדשים שנוצרו. הכוח המניע של התגבשות קולקטיבית הוא אנרגיית פני השטח של הגרגרים. צמיחת הגרגרים מוסברת בכך שבנוכחות מספר רב של גרגרים קטנים, פני השטח הכוללים שלהם גדולים מאוד, ולכן למתכת יש אספקה ​​גדולה של אנרגיית פני השטח. עם התגבשות של גרגרים, האורך הכולל של גבולותיהם הופך קטן יותר, מה שמתאים למעבר של המתכת למצב יותר שיווי משקל.

עם תחילת ההתגבשות מתרחש שינוי משמעותי בתכונות המתכת, בניגוד לשינוי בתכונות בזמן התקשות. חוזק המתכת יורד. גמישות, צמיגות, מוליכות תרמית ותכונות נוספות עולות, אשר פוחתות במהלך ההתקשות.תכונות המתכת מושפעות רבות מגודל הגרגרים הנובעים מהתגבשות מחדש. גודל הגרגיר גדל עם זמן ההחזקה. הגרגרים הגדולים ביותר נוצרים לאחר עיוות ראשוני קל. דרגת דפורמציה זו נקראת קריטית.

חישול מחדש. סוג זה של חישול מתבצע כדי למנוע התקשות של מתכת מעוותת בקור. המתכת המעובדת בקור היא קשה מאוד ושבירה; סריג הגביש שלה נמצא במצב לא שיווי משקל, ויש לו אספקה ​​גדולה של עודף אנרגיה חופשית. במתכת מוקשה בכבדות, עקב מיזוג נקעים במקומות שבהם הם מצטברים, נצפים פגמים מסוכנים - גרעיני סדק. במקרים מסוימים, יש לבטל התקשות. זה דורש חימום כדי לעורר תהליכי דיפוזיה. עם זאת, חישול מחדש עדיף בשל הטמפרטורה הנמוכה משמעותית שלו ומשך הזמן הקצר בהרבה עם תוצאות כמעט זהות.

36. חישול מהסוג השני. חישול ונורמליזציה של פלדות; אופנים ומטרת חישול ונורמליזציה

חישול הוא חימום וקירור איטי של פלדה. חישול מהסוג השני - שינוי מבנה הסגסוגת על מנת לקבל מבני שיווי משקל; חישול מהסוג השני כולל חישול מלא, לא שלם ואיזוטרמי.

חישול מחדש מבוסס על גיבוש מחדש פאזה, כלומר הוא חישול מהסוג השני. מטרתו העיקרית היא שינוי מוחלט בהרכב הפאזה. טמפרטורת החימום וזמן ההחזקה חייבים להבטיח את הטרנספורמציות המבניות הנחוצות; קצב הקירור נבחר כך שהטרנספורמציות של שלב דיפוזיה הפוכה יספיקו להתרחש. לאחר החישול, מתקבל מבנה דק-גרגיר הומוגני, הקשיות יורדת, הגמישות עולה, חישול מסוג II משמש כטיפול חום מקדים ולפני עיבוד חלקי פלדה במכונות חיתוך מתכת.

בהתאם לטמפרטורת החימום, מבחינים בין חישול מלא לבלתי שלם.

חישול מלא משמש עבור פלדה hypoeutectoid. המוצרים מחוממים כדי להבטיח התגבשות מלאה - הפיכת מבנה הפריט-פרלייט המקורי לאוסטניט. מטרתו היא לשפר את מבנה הפלדה כדי להקל על העיבוד הבא על ידי חיתוך, הטבעה או התקשות, כמו גם להשיג מבנה פרלייט שיווי משקל עדין בחלק המוגמר.

חישול לא שלם קשור לגיבוש מחדש בשלב, הוא משמש לאחר עבודה חמה בלחץ, כאשר לחומר העבודה יש ​​מבנה עדין.

לאחר הקירור יתקבל מבנה מחוספס המורכב מגרגרי פריט ופרליט גדולים. פלדה בעלת משיכות נמוכה. ייצור צמנטיט גרגירי מקודם על ידי דפורמציה פלסטית חמה לפני חישול, שבו רשת הצמנטיט נמחצת. פלדה עם צמנטיט גרגירי מעובדת טוב יותר על ידי כלי חיתוך ורוכשת מבנה טוב לאחר התקשות.

על מנת לחסוך זמן, מתבצע חישול איזותרמי. במהלך חישול איזותרמי, במהלך תהליך ההחזקה, הטמפרטורה משתווה על פני החתך של המוצר. זה תורם למבנה אחיד יותר ולמאפיינים אחידים. פלדות סגסוגת נתונות לחישול כזה. בעת חישול פלדות סגסוגות, לא רק משך החימום והאחזקה עולה, אלא גם משך הקירור. פלדות סגסוגת גבוהה מקוררות בקצב נמוך בשל היציבות הגדולה יותר של האוסטניט המסוגג. הקשיות שלהם נשארת גבוהה לאחר חישול, מה שפוגע ביכולת העיבוד של כלי החיתוך.

נורמליזציה היא טיפול בחום של פלדה, שבו המוצר מחומם למצב אוסטני ומקורר באוויר שקט. ההבדל בין נורמליזציה לבין חישול מלא עבור פלדות hypoeutectoid הוא רק בקצב הקירור. כתוצאה מנורמליזציה מתקבל מבנה עדין יותר של האוטקטואיד, מתחים פנימיים מופחתים, פגמים שנוצרו בתהליך עיבוד קודם של מוצרים מסולקים. קשיות וחוזק גבוהים יותר מאשר לאחר חישול. נורמליזציה משמשת כפעולת ביניים המשפרת את המבנה. המאפיינים של סוג זה של טיפול בחום הם טמפרטורת החימום והקירור באוויר דומם. תכונות אלה נובעות מהמטרות הספציפיות של נורמליזציה. לגבי פלדות hypoeutectoid, במיוחד פלדות דלת פחמן, נורמליזציה בזמן קצר יותר ועם פשטות גדולה יותר של משטר הקירור מאפשרת להשיג את אותן תוצאות כמו בחישול.

קירור באוויר מספק רמה גבוהה של קירור-על של אוסטניט מאשר במהלך חישול, תוצרי הפירוק שלו מתבררים כמפוזרים יותר, וצפיפות הנקעים שנוצרו מתקרבת ל-108 סמ"ר, וכתוצאה מכך מבנה פלדה עדין גרגר נוח יותר עם עלייה ניתן להשיג תכונות חוזק על ידי נורמליזציה.

במקרים מסוימים, כאשר תכונות חוזק מוגברות אינן נדרשות מחומר המוצר, נורמליזציה מחליפה התקשות. זה נכון במיוחד עבור חלקים העשויים מפלדה דלת פחמן, שעבורם השימוש בהקשחה אינו נכלל בשל המהירות הקריטית הגבוהה מאוד של התקשות. במהלך הנורמליזציה של פלדות היפראוטקטואידיות, עקב ההפרדה המואצת של עודף צמנטיט (משני) מאוסטניט, לא נוצרת רשת צמנטיט לא רצויה סביב גרגרי פרלייט. בהקשר זה, אחת ממטרות הנורמליזציה היא הרס הרשת המוזכרת בפלדות היפר-אוטקטואידיות.

חישול מחדש (גיבוש מחדש) של פלדה מתרחש בטמפרטורות של 500-550 מעלות צלזיוס; חישול להפגת מתח פנימי - בטמפרטורות של 600-700°. סוגים אלה של חישול מקלים על מתח פנימי ביציקות עקב קירור לא אחיד של חלקיהם ובחלקי עבודה המעובדים בלחץ בטמפרטורות נמוכות מהקריטיות.

חישול דיפוזיה משמש במקרים בהם נצפית הפרדה תוך גבישית בפלדה. יישור ההרכב בגרגרי האוסטניט מושג על ידי דיפוזיה של פחמן וזיהומים אחרים במצב מוצק, יחד עם פיזור עצמי של ברזל. כתוצאה מכך, הפלדה הופכת להומוגנית בהרכבה (הומוגנית), ולכן חישול דיפוזיה נקרא גם הומוגניזציה.

טמפרטורת ההומוגניזציה צריכה להיות גבוהה מספיק, אך אין לשרוף את הגרגירים.

37. חופשת פלדות. טרנספורמציות בפלדה במהלך חיסום, שינויים במבנה המיקרו ובמאפיינים

טמפרור הוא הפעולה של חימום פלדה מוקשה כדי להפחית מתחים שיוריים ולהקנות קבוצה של תכונות מכניות הנחוצות לפעולה ארוכת טווח של המוצר. הטמפרור מתבצע על ידי חימום חלקים שהוקשו עבור מרטנזיט לטמפרטורה מתחת לטמפרטורה הקריטית. במקרה זה, בהתאם לטמפרטורת החימום, ניתן לקבל את המצבים של מרטנזיט, טרוסטיט או מזג סורביט. מצבים אלו שונים ממצבי ההתקשות במבנה ובמאפיינים: במהלך התקשות מתקבל צמנטיט (בטרווסטיט וסורביט) בצורת לוחות מוארכים, כמו בפרליט למלרי. וכשאתה עוזב אותו, מתברר שהוא גרגירי או מנוקד, כמו בפרליט גרגירי.

בעת מזגת פלדה שהתקשה למרטנזיט, מתרחשות בה טרנספורמציות, אשר מובילות לפירוק של מרטנזיט ולהיווצרות הרכב שלב מבני בשיווי משקל. העוצמה והתוצאה של טרנספורמציות אלה תלויות בטמפרטורת החיסום. טמפרטורת החיסום נבחרת בהתאם למטרה התפעולית הפונקציונלית של המוצר.

במהלך שנים רבות של תרגול תפעולי וייצור, התפתחו שלוש קבוצות עיקריות של מוצרים הדורשות קומפלקסים ספציפיים "שלהם" של תכונות חוזק צמיגות להפעלתם המוצלחת.

הקבוצה הראשונה: חיתוך כלי מדידה ומטות להטבעה קרה. החומר שלהם דורש קשיות גבוהה ושוליים קטנים של צמיגות. הקבוצה השנייה מורכבת מקפיצים וקפיצים, שהחומר שלהם דורש שילוב של גבול אלסטי גבוה עם צמיגות מספקת. הקבוצה השלישית כוללת את רוב חלקי המכונה שחווים עומסים סטטיים ובעיקר דינמיים או מחזוריים. עם פעולה ארוכת טווח של מוצרים, החומר שלהם דורש שילוב של תכונות חוזק משביעות רצון עם צמיגות מקסימלית.

בהתאם לטמפרטורת החימום, ישנם שלושה סוגי מזג: טמפרטורה נמוכה (נמוכה), טמפרטורה בינונית (בינונית) וטמפרטורה גבוהה (גבוהה). היתרון של מבנה הנקודה הוא שילוב נוח יותר של חוזק ומשיכות.

בטמפרור נמוך (חימום לטמפרטורה של 200-300 מעלות צלזיוס), מרטנזיט נשאר בעיקר במבנה הפלדה, בנוסף, מתחילה הפרדת קרבידי ברזל מתמיסה מוצקה של פחמן ב-XNUMX-ברזל והצטברות ראשונית שלהם בקבוצות קטנות. . הדבר כרוך בירידה קלה בקשיות ועלייה בתכונות הפלסטיות והרקיעות של פלדה, כמו גם ירידה בלחצים פנימיים בחלקים.

עבור מזג נמוך, חלקים נשמרים לזמן מסוים, בדרך כלל באמבטיות שמן או מלח. חיתוך נמוך משמש לחיתוך, מדידה של כלים וגלגלי שיניים. במהלך מזג אוויר בינוני וגבוה, הפלדה עוברת ממצב מרטנזיט למצב טרוסטיט או סורביטול. ככל שהטמפרור גבוה יותר, הקשיות של הפלדה המחוסמת נמוכה יותר והגמישות והקשיחות שלה גבוהות יותר. עם מזג גבוה, פלדה מקבלת שילוב של תכונות מכניות, חוזק מוגבר, גמישות וקשיחות, ולכן טשטוש גבוה של פלדה לאחר התקשותה למרטנזיט נקרא תבנית פרזול, קפיצים, קפיצים וגבוה - עבור חלקים רבים החשופים ללחצים גבוהים.

עבור כמה ציוני פלדה, מזג מתבצע לאחר נורמליזציה. הכוונה היא לפלדה היפואווטקטואידית סגסוגת עדינה (במיוחד ניקל) בעלת קשיחות גבוהה ולכן יכולת עיבוד ירודה על ידי כלי חיתוך. כדי לשפר את יכולת העיבוד, הפלדה מנורמלת בטמפרטורות גבוהות (עד 950-970 מעלות), וכתוצאה מכך היא רוכשת מבנה גדול (שקובע יכולת עיבוד טובה יותר) ובמקביל קשיות מוגברת (בשל השיעור הקריטי הנמוך של התקשות של פלדת ניקל). על מנת להפחית את הקשיות, פלדה זו מחוסמת גבוה.

מטרת הטמפרור אינה רק להעלים מתחים פנימיים בפלדה המוקשה. בטמפרור נמוך, מרטנזיט משוחרר חלקית מאטומי הפחמן המרווים את הסריג שלו, והמרטנסיט הממזג מבוסס על תמיסה מוצקה על-רוויה של פחמן.

טמפרטורת טמפרטורה בינונית (בינונית) מתבצעת בטמפרטורה של 350 עד 450 מעלות צלזיוס. עם חימום כזה, פירוק מרטנזיט הושלם, מה שמוביל להיווצרות של פריט וצמנטיט נורמלי בהרכב ובמבנה הפנימי. בשל העוצמה הלא מספקת של תהליכי הדיפוזיה, גודל הגרגירים של השלבים המתקבלים מתברר כקטן מאוד.

טמפרטורת טמפרטורה גבוהה (גבוהה) מתבצעת ב-500-650 מעלות צלזיוס. בתנאי חימום כאלה, עם תהליכי דיפוזיה מוגברים, מתרחשת היווצרותם של גרגרי פריט וצמנטיט גדולים יותר, המלווה בירידה בצפיפות הנקע ובביטול מוחלט של מתחים שיוריים.

תוצר הפירוק של מרטנזיט, הנקרא טמפר סורביט, המתקבל במזג גבוה, הוא בעל הצמיגות הגבוהה ביותר עבור פלדה.

קומפלקס כזה הוא אידיאלי עבור חלקי מכונות הנתונים לעומסים דינמיים. בשל יתרון זה, טיפול בחום המשלב מרווה ומזג גבוה נקרא כבר מזמן שיפור.

38. טיפול כימי-תרמי בפלדה. מטרה, סוגים ודפוסים כלליים. ריוויון דיפוזיה של סגסוגות עם מתכות ולא מתכות

טיפול כימי-תרמי (CHT) - עיבוד בשילוב של השפעות תרמיות וכימיות לשינוי ההרכב, המבנה והמאפיינים של שכבת פני השטח של החלק בכיוון הנדרש, שבו רווית פני השטח של חומר המתכת עם האלמנט המתאים (C, T, B, Al, Cr, Si) מתרחשת , T וכו') על ידי דיפוזיה במצב האטומי מהסביבה בטמפרטורה גבוהה.

טיפול כימי במתכות ובסגסוגות, הן לצורך התקשות פני השטח והן להגנה מפני קורוזיה, מגביר את האמינות והעמידות של חלקי המכונה.

CTO כולל את השלבים העיקריים הקשורים זה בזה:

1) היווצרות אטומים פעילים בתווך רווי ופיזורם אל פני המתכת המטופלת;

2) אטומים פעילים שנוצרו בספיחה על ידי משטח הרוויה;

3) תנועת דיפוזיה של אטומים נספחים בתוך המתכת. התפתחות תהליך הדיפוזיה מביאה להיווצרות שכבת דיפוזיה - החומר של החלק על פני הרוויה, השונה מהמקור בהרכב הכימי, במבנה ובתכונות.

החומר של החלק שמתחת לשכבת הדיפוזיה, שאינו מושפע מהמדיום הפעיל הרווי, נקרא הליבה. העובי הכולל של שכבת הדיפוזיה הוא המרחק הקצר ביותר ממשטח הרוויה לליבה. העובי האפקטיבי של שכבת הדיפוזיה הוא המרחק הקצר ביותר ממשטח הרוויה לקטע המדידה, אשר שונה על ידי הערך הנומינלי המרבי שנקבע של הפרמטר הבסיסי.

הפרמטר הבסיסי של שכבת הדיפוזיה הינו פרמטר חומרי המשמש קריטריון לשינוי האיכות בהתאם למרחק ממשטח הרוויה. אזור המעבר של שכבת הדיפוזיה הוא החלק הפנימי של שכבת הדיפוזיה הצמוד לליבה, שמידתו נקבעת לפי ההבדל בעובי הכולל והיעיל.

Stage XTO - דיפוזיה. במתכות, במהלך היווצרות תמיסות מוצקות חלופיות, הדיפוזיה מתרחשת בעיקר לפי מנגנון הפנוי. בהיווצרות של פתרונות מוצקים אינטרסטיציאליים, מנגנון הדיפוזיה לאורך המעיים מתממש.

קרבוריזציה של פלדה - CTO, המורכבת מרוויה של דיפוזיה של שכבת פני השטח של פלדה עם פחמן כאשר היא מחוממת בקרבורטור, מתבצעת ב-930-950 מעלות צלזיוס, כאשר האוסטניט יציב, ממיס פחמן בכמויות גדולות.

לפחמימות משתמשים בפלדות סגסוגות דלת פחמן. חלקים מסופקים לקרבור לאחר עיבוד עם קצבת שחיקה.

סוגי הדיוס העיקריים הם מוצקים וגז. קרבורור בגז הוא תהליך טכנולוגי מתקדם יותר מקרבור מוצק. במקרה של הקרבור בגז, ניתן לקבל ריכוז נתון של פחמן בשכבה; משך התהליך מצטמצם; ניתנת אפשרות של מיכון מלא ואוטומציה של התהליך; מפשט טיפול בחום של חלקים.

יש צורך בטיפול בחום כדי: לתקן את המבנה ולחדד את גרגר הליבה ושכבת המלט; להשיג קשיות גבוהה בשכבת המלט ותכונות מכניות טובות של הליבה. לאחר הקרבוריזציה, טיפול החום מורכב מהמרווה כפולה וטמפרור. החיסרון של טיפול בחום כזה הוא המורכבות של התהליך הטכנולוגי, האפשרות של חמצון ו-decarbonization.

הפעולה הסופית היא טמפרור נמוך ב-160-180 מעלות צלזיוס, מה שהופך את המרטנסיט המוקשה בשכבת פני השטח למרטנזיט מחוסמ, משחרר מתח ומשפר תכונות מכניות.

Nitriding של פלדה - XTO, המורכב רוויה דיפוזיה של שכבת פני השטח של פלדה עם חנקן כאשר מחומם במדיום מתאים. הקשיות של שכבת הפלדה המנוטרת גבוהה מזו של השכבה המקוררת ונשמרת בחימום לטמפרטורות גבוהות (450-500 מעלות צלזיוס), בעוד שהקשיות של השכבה המקוררת, בעלת מבנה מרטנסיטי, נשמרת עד 200 -225 מעלות צלזיוס. ניטרידינג מתבצע לרוב ב-500-600 מעלות צלזיוס.

ריוויון דיפוזיה של סגסוגות עם מתכות ולא מתכות

בורידינג הוא הרוויה של פני השטח של מתכות וסגסוגות עם בורון על מנת להגביר את הקשיות, העמידות בפני שחיקה ועמידות בפני קורוזיה. בורידינג מיושם על פלדות מדרגות פרליטיות, פריטיות ואוסטניטיות, מתכות עקשנות וסגסוגות ניקל.

סיליקוניזציה. כתוצאה מרוויה של דיפוזיה של פני השטח עם סיליקון, עמידות בפני קורוזיה, עמידות בחום, קשיות ועמידות בפני שחיקה של מתכות וסגסוגות עולה.

ציפוי כרום - רוויה של פני השטח של מוצרים עם כרום. ברזל יצוק, פלדות ממעמדות שונים, סגסוגות המבוססות על ניקל, מוליבדן, טונגסטן, ניוביום, קובלט וחומרים מתכת-קרמיים נתונים לציפוי כרום דיפוזיה. ציפוי כרום מתבצע בתאי ואקום ב-1420 מעלות צלזיוס.

אלומיניזציה היא תהליך של רוויה בדיפוזיה של פני השטח של מוצרים עם אלומיניום על מנת להגביר עמידות בחום, עמידות בפני קורוזיה ושחיקה. בעת הדלקת ברזל ופלדות, נצפית ירידה הדרגתית בריכוז האלומיניום על פני עובי השכבה.

מטרת התקשות פני השטח היא להגביר את הקשיות, עמידות הבלאי וגבול הסיבולת של פני השטח של חלקי העבודה. יחד עם זאת, הליבה נשארת צמיגה והמוצר קולט עומסי הלם.

39. הזדקנות. מטרה, שינוי במבנה המיקרו ובמאפיינים של סגסוגות במהלך ההזדקנות

טמפרור והזדקנות הם סוגים של טיפול בחום המשנים את התכונות של סגסוגות מוקשות.

המונח חיסום מיושם בדרך כלל רק על אותן סגסוגות שעברו כיבוי עם טרנספורמציה פולימורפית, והמונח הזדקנות - במקרה של כיבוי ללא טרנספורמציה פולימורפית (לאחר כיבוי כזה מתקבעת תמיסה מוצקה על-רוויה).

מטרת חיסום הפלדה היא לשפר את תכונותיה. טשטוש פלדה מרכך את השפעת ההתקשות, מפחית או מסיר מתחים שיוריים, מגביר את הקשיחות, מפחית את הקשיות והשבירות של הפלדה. הטמפרור מתבצע על ידי חימום חלקים שהוקשו עבור מרטנזיט לטמפרטורה מתחת לטמפרטורה הקריטית.

בניגוד לטמפרור לאחר ההזדקנות, החוזק והקשיות עולים, והגמישות פוחתת.

התהליך העיקרי במהלך ההזדקנות הוא פירוק של תמיסה מוצקה רוויה, המתקבלת כתוצאה מהמרווה.

לפיכך, ההזדקנות של סגסוגות קשורה למסיסות משתנה של השלב העודף, והתקשות במהלך ההזדקנות מתרחשת כתוצאה ממשקעים מפוזרים במהלך פירוק תמיסה מוצקה רוויה והלחצים הפנימיים הנובעים מכך.

בסגסוגות מזדקנות, משקעים מתמיסות מוצקות רוויות מתרחשות בצורות העיקריות הבאות: לוחית דקה (בצורת דיסק), שוות-צירים (בדרך כלל כדוריות או מעוקבות) ועגולות. האנרגיה של עיוותים אלסטיים היא מינימלית עבור משקעים בצורה של לוחות דקות - עדשות. המטרה העיקרית של ההזדקנות היא להגביר את החוזק ולייצב תכונות.

מבחינים בין הזדקנות טבעית, הזדקנות מלאכותית ולאחר דפורמציה פלסטית.

הזדקנות טבעית היא עלייה ספונטנית בחוזק (וירידה בגמישות) של סגסוגת מוקשה, המתרחשת בתהליך החזקתה בטמפרטורה רגילה. חימום הסגסוגת מגביר את הניידות של האטומים, מה שמאיץ את התהליך.

תמיסות מוצקות בטמפרטורות נמוכות לרוב מתפרקות לשלב היווצרות האזור. אזורים אלו הם אזורים מפוזרים המועשרים במרכיב עודף. הם שומרים על המבנה הגבישי שהיה לפתרון המקורי. האזורים נקראים על שם גינייה ופרסטון. בעת שימוש במיקרוסקופ אלקטרוני, ניתן לראות אזורים אלו בסגסוגות Al - Ag, אשר בעלות צורה של חלקיקים כדוריים בקוטר של ~10A. לסגסוגות Al - Cu יש לוחות אזורים בעלי עובי של <10A.

הזדקנות מלאכותית היא עלייה בחוזק המתרחשת במהלך ההזדקנות בטמפרטורות גבוהות. אם סגסוגת מוקשה בעלת מבנה של תמיסה מוצקה על-רוויה נתונה לעיוות פלסטי, הדבר מאיץ את התהליכים המתרחשים במהלך ההזדקנות. סוג זה של הזדקנות נקרא הזדקנות דפורמציה. טיפול בחום בסגסוגות אלומיניום מורכב משני מחזורים - התקשות והתיישנות. ההזדקנות מכסה את כל התהליכים המתרחשים בתמיסה מוצקה על-רוויה - תהליכים המכינים לתהליכי הפרדה והפרדה. הטרנספורמציה שבה מתרחשים רק תהליכי משקעים נקראת התקשות משקעים.

לתרגול יש חשיבות רבה לתקופת הדגירה - הזמן בו מתבצעים תהליכי הכנה בסגסוגת המוקשה, הזמן בו הסגסוגת המוקשה שומרת על גמישות גבוהה. זה מאפשר לבצע דפורמציה קרה מיד לאחר ההמרה.

אם במהלך ההזדקנות מתרחשים רק תהליכי משקעים, ללא תהליכי הכנה מורכבים, אזי תופעה זו נקראת התקשות משקעים.

המשמעות המעשית של תופעת ההזדקנות של סגסוגות גבוהה מאוד. לכן, לאחר ההזדקנות, החוזק עולה והמשיכות של פלדה דלת פחמן פוחתת כתוצאה ממשקעים מפוזרים בפריט של צמנטיט וניטרידים שלישוניים.

הזדקנות היא הדרך העיקרית להקשיח סגסוגות אלומיניום, חלק מסגסוגות נחושת וסגסוגות רבות בטמפרטורה גבוהה וסגסוגות אחרות. כיום, סגסוגות מריג'ינג נמצאות בשימוש נרחב יותר ויותר.

כיום, לעתים קרובות למדי, במקום המונח "הזדקנות טבעית", משתמשים במונח "הזדקנות בטמפרטורה נמוכה", ובמקום "הזדקנות מלאכותית" משתמשים ב"הזדקנות בטמפרטורה גבוהה". המתכות הראשונות שהתחזקו בהזדקנות היו סגסוגות אלומיניום. ההתקשות בוצעה בטמפרטורות מעל 100 מעלות צלזיוס.

הבדלים בתהליך הפירוק נצפים במרווחי טמפרטורות שונים. לכן, כדי לקבל סט אופטימלי של מאפיינים בסגסוגות, נעשה שימוש בהזדקנות מורכבת, המתרחשת ברצף מסוים, בטמפרטורות נמוכות וגבוהות יותר.

ההזדקנות של סגסוגות, הנגרמת מתהליך הפירוק של תמיסה מוצקה רוויה, היא החשובה ביותר. לאחר קירור הסגסוגות, מופיע מצב של רוויה-על של התמיסה המוצקה. זאת בשל העובדה כי בטמפרטורות גבוהות עולה המסיסות של זיהומים ורכיבי סגסוגת.

40. סיווג וסימון פלדות סגסוגות. השפעת אלמנטים מתגזרים על טרנספורמציות, מיקרו-מבנה ותכונות של פלדה; עקרונות לפיתוח פלדות סגסוגת

פלדת סגסוגת היא פלדה המכילה, בנוסף לפחמן ולזיהומים קונבנציונליים, אלמנטים נוספים המשפרים את תכונותיה.

כרום, ניקל, מנגן, סיליקון, טונגסטן, מוליבדן, ונדיום, קובלט, טיטניום, אלומיניום, נחושת ואלמנטים אחרים משמשים לסגסוגת פלדה. מנגן נחשב לרכיב סגסוג רק כאשר תכולתו בפלדה היא יותר מ-1%, וסיליקון נחשב כאשר תכולתו היא יותר מ-0,8%.

לפלדה מכניסים יסודות סגסוגת המשנים את תכונותיה המכניות, הפיזיקליות והכימיות, ובהתאם לייעוד הפלדה מכניסים לתוכה יסודות המשנים את התכונות בכיוון הנכון.

פלדת סגסוגת בדרגות רבות רוכשת תכונות פיזיות ומכאניות גבוהות רק לאחר טיפול בחום.

לפי הכמות הכוללת של יסודות סגסוגת הכלולים בפלדה, היא מחולקת לסגסוגת נמוכה (התכולה הכוללת של יסודות סגסוגת היא פחות מ-2,5%), סגסוגת בינונית (מ-2,5 עד 10%) וסגסוגת גבוהה (יותר מ-10). אחוזים.

החיסרון של פלדת פחמן הוא שלפלדה זו אין את השילוב הרצוי של תכונות מכניות. עם עלייה בתכולת הפחמן, החוזק והקשיות גדלים, אך במקביל, המשיכות והקשיחות יורדות בחדות, והשבריריות עולה. כלי חיתוך מפלדת פחמן הם שבירים מאוד ואינם מתאימים לפעולות העמסת השפעה על הכלי.

פלדת פחמן לרוב לא מצליחה לעמוד בדרישות של בניית מכונות אחראית וייצור כלים. במקרים כאלה יש צורך להשתמש בפלדה סגסוגת.

יסודות סגסוגת ביחס לפחמן מחולקים לשתי קבוצות:

1) יסודות היוצרים תרכובות כימיות יציבות עם פחמן - קרבידים (כרום, מנגן, מוליבדן, טונגסטן, טיטניום); קרבידים יכולים להיות פשוטים (לדוגמה, Cr₄ ג) או סגסוגות מורכבות (לדוגמה, ((FeСг)7С3); הקשיות שלהם בדרך כלל גבוהה יותר מהקשיות של קרביד ברזל, ושבריריותם נמוכה יותר;

2) יסודות שאינם יוצרים קרבידים בנוכחות ברזל ונכללים בתמיסה המוצקה - פריט (ניקל, סיליקון, קובלט, אלומיניום, נחושת).

בתיאום מראש, פלדה סגסוגת מחולקת למבנה, כלי ופלדה עם תכונות פיזיקליות וכימיות מיוחדות.

פלדה מבנית משמשת לייצור חלקי מכונות; הוא מחולק למלט (בכפוף למלט) ומשופר (בכפוף לשיפור - התקשות ומזג גבוה). פלדות בעלות תכונות מיוחדות כוללות: נירוסטה, עמידות בחום, עמידות לחומצות, עמידות בפני שחיקה, בעלות תכונות מגנטיות וחשמליות מיוחדות.

סימון על פי GOST לציון יסודות סגסוגת: X - כרום, N - ניקל, G - מנגן, C - סיליקון, B - טונגסטן, M - מוליבדן, K - קובלט.

עבור פלדת סגסוגת מבנית אומץ סימון שבו שתי הספרות הראשונות מציינות את תכולת הפחמן הממוצעת במאות האחוז, האותיות מציינות את נוכחותם של יסודות הסגסוגת המתאימים, והמספרים שלאחר האותיות מציינים את אחוז הרכיבים הללו. בפלדה. אם אין מספר אחרי כל אות, אז התוכן של אלמנט זה בפלדה הוא בערך 1%. אם המספר חסר, אז הפלדה מכילה בערך או יותר מ-1% פחמן.

לציון פלדה איכותית מוסיפים בסוף הסימון האות A. פלדה איכותית מכילה פחות גופרית וזרחן מפלדה איכותית רגילה.

לפלדות למטרות מיוחדות יש סימון מיוחד של אותיות המונחות מלפנים: Ш - מיסב כדורי, R - מהיר, Zh - נירוסטה כרום מהמעמד הפרריטי, I - נירוסטה כרום-ניקל מהמעמד האוסטניטי, E - פלדה חשמלית.

ניתן לסווג פלדות רבות כחומרים הנדסיים בעלי תכונות חוזק גבוהות למדי. פלדות אלו כוללות: פלדות פחמן, פלדות סגסוגת נמוכה, פלדות סגסוגת בינונית חוזק גבוה, פלדות סגסוגת גבוהה בחוזק גבוה (יישון מרטנסיטי).

ניתן לחלק את כל הפלדות הסגסוגות לקבוצות בהתאם לארבע תכונות: לפי מבנה שיווי המשקל של הפלדה, לפי המבנה לאחר קירור הפלדה באוויר, לפי הרכב הפלדה, לפי ייעוד הפלדה.

בהתאם לכמות הפחמן הכלול בפלדה, נבדלים הסוגים הבאים: פחמן נמוך עד 0.1-0.2%, פחמן בינוני ופחמן גבוה 0.6-1.7% C.

מבנה הפלדות יכול להיות פלדה היפואווטקטואידית (פריט + פרלייט), אווטקטואידית (פרלייט) והיפראווטקטואידית (פרלייט + צמנטיט).

ישנן שלוש דרכים להתכת פלדה: שיטות רותחות, חצי רגועות, רגועות. בשיטת הרתיחה, מבנה הפלדה מכיל מספר רב של בועות גז, שהן תוצאה של דה חמצון של פלדה בתבניות ושחרור CO.

פלדות מתקבלות גם באמצעות ממירים, תנורים חשמליים ומתקני יציקה רציפה.

41. פלדות מבניות: בנייה, הנדסה, חוזק גבוה. פלדות כלי עבודה: פלדות כלי עבודה, פלדות מיסבים, פלדות למות

פלדות כלי פחמן U8, U10, U11, U12, בשל היציבות הנמוכה של אוסטניט המצונן, בעלות התקשות נמוכה, הן משמשות לכלים קטנים.

פלדות U10, U11, U12 משמשות לכלי חיתוך (מקדחות, קבצים), U7 ו-U8 - לכלי עיבוד עץ. ניתן להשתמש בפלדות ככלי חיתוך רק לחיתוך במהירויות נמוכות, מכיוון שהקשיות הגבוהה שלהן (U10-U12-62-63НРС) מופחתת מאוד בחימום מעל 190-200 מעלות צלזיוס.

פלדות סגסוגת בעלות התקשות מוגברת שאין להן עמידות בחום (11HF, 13X, HVSG, 9XS, X, V2F) מתאימות לחיתוך חומרים בעלי חוזק נמוך, הם משמשים לכלים שאינם נתונים לחום במהלך הפעולה. לפלדות סגסוגת יכולת התקשות גבוהה יותר מפלדות פחמן.

פלדות מהירות (R6M5, R12F3, R8M3) בעלות עמידות גבוהה בחום ובעלות קשיות, חוזק ועמידות בפני שחיקה בטמפרטורות גבוהות המתרחשות בקצה החיתוך בעת חיתוך במהירות גבוהה. מרכיבי הסגסוג העיקריים של פלדות אלה הם טונגסטן, מוליבדן, קובלט ונדיום.

פלדת פחמן מחולקת לפלדה מבנית (רכה ובינונית קשה) ולפלדה לכלי (קשה).

פלדה מבנית על פי GOST מחולקת ל:

1) פלדת פחמן באיכות רגילה, מגולגלת חמה, מותכת בשיטת האח הפתוח או בססמר;

2) פלדת פחמן איכותית, בניית מכונות, מגולגלת חמה ומחושלת, מותכת באח פתוח או תנורים חשמליים. פלדה זו משמשת לייצור חלקים קריטיים יותר של מכונות ומנגנונים.

פלדה סגסוגת מבנית משמשת לייצור חלקי מכונות קריטיים ומבני מתכת.

פלדה מסגסוגת משולשת. כרום כרכיב מתג מסייע להגביר את חוזק הפלדה והוא זול יחסית. הכרום מקנה עמידות בפני שחיקה טובה לפלדה, ועם עלייה בכמות הפחמן, קשיות גבוהה עקב היווצרות קרבידים.

פלדת כרום סגסוגת נמוכה ובינונית נמצאת בשימוש נרחב בבניית מטוסים, רכב וטרקטורים, כמו גם בענפי הנדסה אחרים לייצור סרנים, פירים, גלגלי שיניים וחלקים אחרים.

פלדת כרום עם תכולה של 0,4-1,65% Cr ו-0,95-1,15% C יוצרת קבוצה של פלדות כדוריות. פלדת כרום סגסוגת נמוכה משמשת גם לייצור כלים. פלדת כרום מסגסוגת גבוהה היא אל חלד ועמידה בפני קורוזיה לא רק באוויר, אלא גם בסביבות אגרסיביות. הוא שומר על חוזק בטמפרטורות גבוהות ומשמש לייצור להבי טורבינה, צילינדרים בלחץ גבוה וצינורות חימום-על.

ניקל הוא יסוד סגסוג מצוין, אבל הוא יקר מאוד ודל. הם מנסים להשתמש בו בשילוב עם כרום ומנגן. ניקל מגביר את החוזק, הקשיחות והקשיות (לאחר כיבוי) של פלדה, מפחית מעט את הגמישות ומגביר מאוד את יכולת ההתקשות ועמידות בפני קורוזיה. לאחר כיבוי וחידוד נמוך, לפלדת ניקל יש קשיות גבוהה אך ללא שבירות.

פלדת ניקל בעלת סגסוגת נמוכה ובינונית משמשת בתעשיות הרכב ובתעשיות ההנדסה הקריטיות. פלדת ניקל מסגסוגת גבוהה יש תכונות מיוחדות. עם תכולת סיליקון של יותר מ-0,8%, החוזק, הגמישות והקשיחות של הפלדה גדלים, ומפחיתים את הקשיחות שלה.

פלדת סיליקון דלת פחמן משמשת לבניית גשרים ואינה נתונה לטיפול בחום.

פלדה 55C2, 6 °C2 משמשת לייצור קפיצים וקפיצים. לאחר כיבוי וטיטול, לפלדה זו חוזק מתיחה וגמישות גבוהים.

מנגן מגביר את הקשיות והחוזק של הפלדה, מגביר את יכולת ההתקשות שלה ומשפר את יכולת הריתוך. פלדת מנגן סגסוגת נקראת פלדה, המכילה לפחות 1% Mn. בפועל משתמשים בפלדת מנגן בעלת סגסוגת נמוכה וסגסוגת גבוהה.

פלדה סגסוגת גבוהה בדרגה G13, בעלת צמיגות גבוהה מאוד ועמידות בפני שחיקה בפגיעה, הפכה לנפוצה: היא משמשת לייצור מתגי רכבת וצלבים, מצחי מחפר.

כלי פלדה מסגסוגת. לכל סוג כלי יש צורך להשתמש בפלדה המתאימה ביותר מבחינת איכויותיה לתנאי העבודה הנתונים.

פלדה סגסוגת נמוכה לכלי חיתוך אינה שונה ביכולת החיתוך שלה מפלדת פחמן ומשמשת במהירויות חיתוך נמוכות.

דרגות נפוצות של פלדה מסגסוגת נמוכה לכלי חיתוך הן:

1) פלדה כיתה X - כרום (לייצור חותכים, מקדחות);

2) כיתה פלדה 9XC - כרום-סיליקון (לייצור חותכים, מקדחות);

3) דרגת פלדה B1 - טונגסטן (לייצור מקדחות טוויסט, רימרים).

42. פלדות אל חלד, עמידות בחום ועמידות בחום, עמידות בפני קור, חשמליות ועמידות בפני שחיקה

עמידות הקורוזיה של פלדה גדלה אם תכולת הפחמן מופחתת לכמות המינימלית האפשרית ומכניסים אלמנט מתג היוצר תמיסות מוצקות עם ברזל בכמות כזו שפוטנציאל האלקטרודה של הסגסוגת גדל. פלדה עמידה בפני קורוזיה אטמוספרית נקראת נירוסטה. פלדה או סגסוגת בעלת עמידות גבוהה בפני קורוזיה על ידי חומצות, מלחים, אלקליות ואמצעים אגרסיביים אחרים נקראים עמידים לחומצה.

קורוזיה היא הרס של מתכות עקב האינטראקציה של האינטראקציה האלקטרוכימית שלהן עם הסביבה. לחומרים מבניים עמידות גבוהה בפני קורוזיה. פלדות פחמן וסגסוגת נמוכה אינן יציבות בפני קורוזיה באטמוספרה, במים ובאמצעים אחרים. עמידות בפני קורוזיה הן מתכות וסגסוגות המסוגלות להתנגד להשפעות הקורוזיביות של הסביבה.

כרום הוא אלמנט הסגסוג העיקרי שהופך את הפלדה לעמידה בפני קורוזיה בסביבות מחמצנות.

עמידות בחום היא היכולת של מתכות וסגסוגות להתנגד להשפעות הקורוזיביות של גזים בטמפרטורות גבוהות. ההשפעות הקורוזיביות של גזים מובילות לחמצון פלדה בטמפרטורות גבוהות. עוצמת החמצון מושפעת מההרכב והמבנה של סרט התחמוצת. אם הסרט נקבובי, אז החמצון מתרחש באופן אינטנסיבי, אם הוא צפוף, הוא מאט או מפסיק לחלוטין.

כדי להשיג סרט תחמוצת צפוף, המונע חדירת חמצן לעומק הפלדה, הוא מסויג בכרום, סיליקון או אלומיניום. ככל שאלמנט מתגזר בפלדה, כך עמידות החום שלו גבוהה יותר.

עמיד לחום. עבור חומר כלי, הוא נקבע על ידי הטמפרטורה הגבוהה ביותר שבה הוא שומר על תכונות החיתוך שלו. עמידות החום של חומרי הכלים המשומשים נעה בין 200 ל- 1500 מעלות צלזיוס. לפי מידת הירידה בעמידות החום, החומרים מסודרים בסדר הבא: סופר קשיח, קרמיקה חיתוך, סגסוגות קשות, מהירות גבוהה, סגסוגת, פחמן פלדות. גם כאשר נחשפים לטמפרטורות במשך זמן רב, תכונות עמידות בחום גבוהות חייבות להישאר באותה רמה. המתכת של המתכות החמות חייבת להציע התנגדות יציבה לחסום.

עמידות בחום היא היכולת של פלדה להתנגד ללחץ מכני בטמפרטורות גבוהות. פלדות וסגסוגות עמידות בחום הן אלו שיכולות לעבוד תחת עומס בטמפרטורות גבוהות לאורך זמן. פלדות עמידות בחום הן בדרך כלל עמידות בחום בו זמנית.

זחילה היא דפורמציה שמתגברת בפעולה ממושכת של עומס קבוע וטמפרטורה גבוהה. עבור פלדות מבניות פחמן וסגסוגת, זחילה מתרחשת בטמפרטורות מעל 350 מעלות צלזיוס.

זחילה מאופיינת בגבול הזחילה, המובן כמתח הגורם לפלדה להתעוות בכמות מסוימת בזמן מסוים בטמפרטורה נתונה.

סגסוגות עמידות בחום. הפיתוח של סגסוגות ניקל עמידות חום החל בתוספות קטנות של טיטניום ואלומיניום לניקרום רגיל. תוספת של פחות מ-2% טיטניום ואלומיניום ללא טיפול בחום מגדילה משמעותית את ביצועי הזחילה של nichrome בטמפרטורות סביב 700 מעלות צלזיוס.

סגסוגות ניקל עמידות חום מחולקות לסגסוגות מחושלות וסגסוגות יצוק. תכונות עמידות החום של סגסוגות מחושלות נוצרות במהלך טיפול בחום. סגסוגות ניקל יצוקות בטמפרטורה גבוהה דומות בהרכבן לסגסוגות מחושלות, אך בדרך כלל מכילות כמות גדולה יותר של אלומיניום וטיטניום.

התנגדות לקור - היכולת של מתכת להתנגד לעיוות והרס, שיכולים להתרחש בהשפעת טמפרטורות נמוכות.

פלדה חשמלית היא יריעה דקה של פלדה עדינה. הליבות של ציוד חשמלי עשויות ממנו. פלדה זו מכילה סיליקון. ישנן פלדה חשמלית מגולגלת קרה וחמה, וכן פלדת דינמו ושנאי. עבור סגסוגת פלדה חשמלית, 0,5% Al משמש.

פלדה עמידה בפני שחיקה. עבור חלקים הפועלים בתנאים של בלאי שוחק, לחצים גבוהים ופגיעות (מסילות של רכבי זחל, לסתות של מגרסה, נקודות מיתוג של פסי רכבת וחשמלית), פלדה יצוקה גבוהה מנגן 110G13L של מבנה אוסטניטי המכילה 0,9% C ו-11,5% Mn is בשימוש.

במצב היצוק, מבנה הפלדה מורכב מאוסטניט וקרבידים מסוג (Fe, Mn)3C, המשקעים לאורך גבולות גרגרי האוסטניט, וחוזקו וחוזק ההשפעה שלו מופחתים מאוד, כך שחלקים יצוקים נתונים לכיבוי עם חימום עד 1100 מעלות צלזיוס וקירור במים. בטמפרטורה זו, הקרבידים מתמוססים באוסטניט והפלדה מקבלת מבנה אוסטניטי יציב יותר.

בתנאי פגיעה ובלאי שוחקים נוצרים בשכבת פני השטח של הפלדה פגמים במבנה הגבישי (נקעים, תקלות הערימה), מה שמוביל להתקשות פני השטח. עלייה בקשיות ובהתנגדות לבלאי כתוצאה מהתקשות העבודה אפשרית בעומסי פגיעה ועיוות פלסטי קר.

עקב התקשות, פלדה 110G13L מעובדת בצורה גרועה על ידי חיתוך, ולכן רצוי לייצר חלקים או מוצרים מפלדה זו על ידי יציקה ללא עיבוד שבבי. האות L בסוף המותג של פלדה זו פירושה "יציקה".

43. סימון, מבנה, תכונות ויישומים של מתכות לא ברזליות וסגסוגותיהן

מתכות לא ברזליות כוללות נחושת, אלומיניום, מגנזיום, טיטניום, עופרת, אבץ ודיל, בעלות תכונות יקרות ערך ומשמשות בתעשייה למרות מחירן הגבוה יחסית. לפעמים, כשאפשר, מתכות לא ברזליות מוחלפות במתכות ברזליות או בחומרים לא מתכתיים (כגון פלסטיק).

נבדלות בין הקבוצות הבאות של מתכות וסגסוגות לא ברזליות: מתכות קלות וסגסוגות (בצפיפות של 3.0 גרם/סמ"ק); סגסוגות נחושת וסגסוגות מיוחדות לא ברזליות - קופרוניקל, כסף סטרלינג, סגסוגות יקרות וכו'.

ביישומים תעשייתיים, הנחושת תופסת את אחד המקומות הראשונים בין המתכות הלא ברזליות. המאפיינים של נחושת הם משיכות גבוהה, מוליכות חשמלית, מוליכות תרמית, עמידות בפני קורוזיה מוגברת. נחושת משמשת בהנדסת חשמל, ייצור כבלים וחוטים להעברת חשמל ומשמשת בסיס לייצור סגסוגות שונות בשימוש נרחב בהנדסת מכונות.

אלומיניום היא מתכת קלת משקל בעלת משיכות גבוהה, מוליכות חשמלית טובה ועמידות בפני קורוזיה. הוא משמש לייצור חוטי חשמל, כלים, ולהגנה על מתכות וסגסוגות אחרות מפני חמצון על ידי חיפוי. אלומיניום טהור משמש לעתים רחוקות בהנדסת מכונות מכיוון שיש לו תכונות מכניות נמוכות. אלומיניום הוא הבסיס לייצור סגסוגות רבות בשימוש נרחב בבניית מטוסים, בניית רכבים וקרונות, וייצור מכשירים. ניתן לעוות סגסוגות אלומיניום (להתקשות בטיפול בחום ולא להתקשות) וליצוק. Duralumin היא הסגסוגת הנפוצה ביותר, המשמשת בצורה מעוותת ומחוזקת על ידי טיפול בחום.

מגנזיום היא המתכת הנפוצה ביותר וצבעה לבן כסוף. היתרון הגדול של מגנזיום הוא שמדובר במתכת קלה מאוד. החיסרון העיקרי הוא עמידות נמוכה בפני קורוזיה. מגנזיום טהור לא מצא תפוצה בטכנולוגיה, אך משמש כבסיס לייצור סגסוגות קלות.

הוקמו הדרגות הבאות של מתכות לא ברזליות (GOST):

אלומיניום - AB1, AB2, AOO, AO, A1, A2 ו-A3;

נחושת - MO, M1, M2, ME, M4;

פח - 01, 02, OE ו-04; עופרת - CB, CO, C1, C2, C3, C4;

אבץ - TsV, TsO, Ts1, Ts2, Ts3, Ts4;

מגנזיום - Mg1, Mg2.

פליז. בהשוואה לנחושת טהורה, לפליז יש חוזק, משיכות וקשיות גדולים יותר, הם עמידים יותר בפני נוזלים וקורוזיה.

בנוסף לפליז פשוט, נעשה שימוש בפליז מיוחד עם תוספות של ברזל, מנגן, ניקל, פח וסיליקון. כמות רכיבי הסגסוגת בפליז מיוחד אינה עולה על 7-8%. לפליז מיוחד יש תכונות מכניות משופרות; חלקם אינם נחותים בחוזקם מפלדת פחמן בינונית.

לפי GOST, פליז מסומן באות L ומספר המציין את כמות הנחושת בסגסוגת.

ייעודם של רכיבי סגסוגת הוא כדלקמן: F - ברזל; N - ניקל; O - פח; K - סיליקון; C - עופרת. כמות רכיב הסגסוגת מצוינת במספרים.

פליז הם יציקה (משמשים ליציקה מעוצבת) ונתונים לטיפול בלחץ. פליז משמש לייצור סדינים, חוטים, שרוולים, אביזרי חותמת, כלים.

ברונזה הם: פח, אלומיניום, סיליקון, ניקל. לברונזה מפח יש עמידות גבוהה בפני קורוזיה, נזילות טובה ותכונות אנטי חיכוך משופרות. מהם מייצרים יציקות. רק לעתים רחוקות נעשה שימוש בברונזה מפח פשוט, שכן הכנסת אלמנטים נוספים (אבץ, עופרת, ניקל) יכולה להשיג תכונות טובות יותר עם תכולה נמוכה יותר של פח נדיר.

על פי GOST, ברונזה מפח מסומנים באותיות BrO ומספר המציין את תוכן הפח; האותיות והמספרים הבאים מראים את נוכחותם וכמותם של אלמנטים נוספים בברונזה. כדי לייעד אלמנטים נוספים, משתמשים באותיות זהות כמו בעת סימון פליז מיוחד; אבץ מסומן באות C, וזרחן באות F.

פח היא מתכת יקרה וממעטת להשתמש בה בפועל. תחליפים לברונזה פח הם אלומיניום, סיליקון, מנגן וברונזה נוספים.

נעשה שימוש ברונזה מאלומיניום עם תכולה של עד 11% A1. לפי המבנה, ברונזה היא בעיקר (עד 9,7% אל) חד פאזי והיא תמיסה מוצקה של אלומיניום בנחושת. מבחינת תכונות מכניות, ברונזה אלומיניום עדיפה על ברונזה מפח, יש לה גמישות, עמידות בפני קורוזיה ועמידות בפני שחיקה.

החיסרון הוא ההתכווצות הגדולה עם התקררות מהמצב הנוזלי, כמו גם היווצרות קלה של תחמוצות אלומיניום בברונזה נוזלית, הפוגעת בנזילות שלה. אלמנטים נוספים (ברזל, מנגן) מגבירים את תכונותיו המכניות. ברונזה סיליקון שייכת לסגסוגות הומוגניות - פתרונות מוצקים, בעלת תכונות מכניות ויציקה גבוהות. מחליף ברונזה פח. כדי לשפר את התכונות, מנגן וניקל מוכנסים לברונזה סיליקון.

44. אלומיניום; השפעת זיהומים על תכונות האלומיניום; סגסוגות אלומיניום מחושלות ויציקות

אלומיניום מובחן בצפיפות נמוכה, מוליכות תרמית וחשמלית גבוהה, עמידות טובה בפני קורוזיה בסביבות רבות עקב היווצרות סרט תחמוצת אל צפוף על פני המתכת.₂0₃. אלומיניום חישול טכני ADM מוקשה על ידי עיוות פלסטי קר.

האלומיניום הוא גמיש ביותר ומעובד בקלות בלחץ, אולם בעת חיתוך נוצרים סיבוכים, שאחת הסיבות להם היא היצמדות המתכת לכלי.

תלוי באילו זיהומים קיימים באלומיניום, נצפים שינויים בקורוזיה שלו, בתכונות הפיזיקליות, המכניות והטכנולוגיות שלו. רוב הזיהומים משפיעים לרעה על המוליכות החשמלית של האלומיניום. הזיהומים הנפוצים ביותר הם ברזל, סיליקון. ברזל, יחד עם מוליכות חשמלית, מפחית משיכות ועמידות בפני קורוזיה, ומגביר את תכונות החוזק של האלומיניום. הנוכחות של ברזל בסגסוגות של אלומיניום עם סיליקון ומגנזיום משפיעה לרעה על תכונות הסגסוגת. רק בסגסוגות האלומיניום שבהן קיים ניקל, ברזל נחשב לטומאה שימושית.

הטומאה הנפוצה ביותר בסגסוגות אלומיניום היא סיליקון. מתכת זו, כמו גם נחושת, מגנזיום, אבץ, מנגן, ניקל וכרום, מוכנסים לסגסוגות האלומיניום כמרכיבים העיקריים. תרכובות CuAl₂, מג₂סי, CuMgAl₂- לחזק ביעילות סגסוגות אלומיניום.

יסודות סגסוגת בסיסיים בסגסוגות אלומיניום. מנגן משפר את עמידות בפני קורוזיה. סיליקון הוא היסוד המסגסוג העיקרי במספר סגסוגות אלומיניום יצוק (סילומינים), שכן הוא מעורב ביצירת eutectics.

Ni, Ti, Cr, Fe מגבירים את עמידות החום של סגסוגות על ידי עיכוב תהליכי דיפוזיה ויצירת שלבי חיזוק יציבים בעלי סגסוגת מורכבת. ליתיום בסגסוגות תורם לעלייה במודול האלסטי שלהן. במקביל, מגנזיום ומנגן מפחיתים את המוליכות התרמית והחשמלית של האלומיניום, וברזל מפחית את עמידות הקורוזיה שלו.

סימון סגסוגות אלומיניום. נכון לעכשיו, שני סימני סגסוגת משמשים בו זמנית: האלפאנומרי הישן והדיגיטלי החדש. יחד עם זה, קיים סימון אלפאנומרי של העיבוד הטכנולוגי של מוצרים ומוצרים חצי מוגמרים, המשקף באופן איכותי את התכונות המכניות, הכימיות ואחרות של הסגסוגת.

סיווג סגסוגות אלומיניום. סגסוגות אלומיניום מחולקות בעיקר לסגסוגות אלומיניום מחושלות וסגסוגות אלומיניום יצוק, שכן תהליכי דפורמציה פלסטיים ויציקה משמשים בייצור סגסוגות אבקה וחומרים מרוכבים.

סגסוגות אלומיניום מחולקות לפי יכולתן להתקשות בטיפול בחום למוקשות ולא מוקשות. הם יכולים להיות נתונים להומוגניות, גיבוש מחדש וריכוך חישול.

סגסוגות של מערכת Al-Cu-Mg - duralumins D1, D16, D18, D19 וכו' - בעלות שילוב טוב של חוזק ומשיכות.טיפול בחום מחזק את ה-duralumins ומגביר את יכולת הריתוך שלהם באמצעות ריתוך נקודתי. ניתן לעבד אותם בצורה משביעת רצון, אך הם נוטים לקורוזיה בין-גרגירית לאחר חימום. עלייה משמעותית בהתנגדות קורוזיה של סגסוגות מושגת על ידי חיפוי.

בתעופה, duralumins משמשים לייצור להבי מדחף (D1), אלמנטים כוח של מבני מטוסים (D16, D19).

סגסוגות חוזק גבוה של מערכת Al-Zn-Mg-Cu (V93, V95, V96Ts) מאופיינות בערכים גבוהים של חוזק מתיחה (עד 700 MPa). יחד עם זאת, פלסטיות מספקת, עמידות בפני סדקים ועמידות בפני קורוזיה מושגות על ידי הזדקנות שלבית של קרישה (T2, T95), וכן על ידי שימוש בסגסוגות בעלות טוהר גבוה (V95kch) ומיוחד (VXNUMXoch).

לסגסוגת המודולוס הגבוה 1420, עקב סגסוגת אלומיניום עם ליתיום ומגנזיום (מערכת Al-M-Li), יש צפיפות מופחתת (ב-11%) ובמקביל מודול גמישות מוגבר (ב-4%). .

לסגסוגות פרזול AK6 ו-AK8 (מערכת Al-M-Si-Cu) יש פלסטיות גבוהה במהלך עבודה חמה. הם מרותכים בצורה משביעת רצון, מעובדים היטב, אך מועדים לקורוזיה תחת לחץ. כדי להבטיח עמידות בפני קורוזיה, חלקים העשויים מסגסוגות AK6 ו-AK8 עוברים אנודייז או מצופים בצבעים ולכות. סגסוגות פרזול משמשות לייצור חלקי מטוסים מחושלים ומוטבעים הפועלים תחת עומס. סגסוגות אלו מסוגלות לפעול בטמפרטורות קריוגניות.

סגסוגות אלומיניום עמידות חום של מערכות A1-Cu-Mn (D20, D21) ו-Al-Cu-Mg-Fe-Ni (AK4-1) משמשות לייצור חלקים (בוכנות, ראשי צילינדר, דיסקים) הפועלים ב- טמפרטורות גבוהות (עד 300 מעלות צלזיוס). עמידות בחום מושגת על ידי סגסוגות של ניקל, ברזל וטיטניום, אשר מעכבות תהליכי דיפוזיה ויוצרות שלבי חיזוק מפוזרים דק מורכבים ועמידים בפני קרישה בעת חימום. לסגסוגות יש גמישות גבוהה ויכולת עבודה במצב חם.

סגסוגות אלומיניום יצוק.

הדרישות העיקריות לסגסוגות ליציקות מעוצבות הן שילוב של תכונות יציקה טובות (נזילות גבוהה, התכווצות נמוכה, פיצוח חם ונקבוביות נמוכה) עם תכונות מכניות וכימיות אופטימליות (עמידות בפני קורוזיה). לסגסוגות אוטקטיות יש את תכונות היציקה הטובות ביותר.

45. נחושת; השפעת זיהומים על תכונות הנחושת. סגסוגות פליז, ברונזה, נחושת-ניקל

נחושת היא מתכת אדומה, בשבר ורוד, בעלת נקודת התכה של 1083 מעלות צלזיוס. סריג הגביש FCC עם תקופה של 0,31607 בורות. צפיפות הנחושת היא 8,94 גרם/סמ"ק. לנחושת מוליכות חשמלית ותרמית גבוהה. ההתנגדות החשמלית הספציפית של נחושת היא 3 μOhm m.

דרגות נחושת: M00 (99,99% Cu), MO (99,97% Cu), M1 (99,9% Cu), M2 (99,7% Cu), M3 (99,50% Cu). לזיהומים הקיימים בנחושת יש השפעה רבה על תכונותיה.

על פי אופי האינטראקציה של זיהומים עם נחושת, ניתן לחלק אותם לשלוש קבוצות.

1. זיהומים היוצרים תמיסות מוצקות עם נחושת: Ni, Zn, Sb, Fe. P ואחרים. זיהומים אלה (במיוחד Sb) מפחיתים בחדות את המוליכות החשמלית ואת המוליכות התרמית של נחושת, לכן נחושת M0 ו-M1 משמשים עבור מוליכים זרם. אנטימון מקשה על עבודה חמה.

2. זיהומים Pb, Bi ואחרים, כמעט בלתי מסיסים בנחושת, יוצרים בו אוקטיקה נמסה נמוכה, אשר, בהפרדה לאורך גבולות התבואה, מקשה על העיבוד בלחץ.

בתכולה של 0,005% Bi, נחושת נהרסת במהלך עבודה חמה בלחץ; בתכולת ביסמוט גבוהה יותר, הנחושת הופכת לשבירה קרה; לזיהומים אלה יש השפעה מועטה על המוליכות החשמלית.

3. זיהומים של חמצן וגופרית, יוצרים תרכובות כימיות שבירות Cu עם נחושת₂O ו-Cu₂S, שהם חלק מהאוקטיקה. אם חמצן נמצא בתמיסה, אז זה מפחית את המוליכות החשמלית, וגופרית לא משפיעה עליה. גופרית משפרת את יכולת העיבוד של הנחושת על ידי חיתוך, וחמצן, אם קיים בנחושת, יוצר תחמוצת קופרוס וגורם ל"מחלת מימן".

כאשר נחושת מחוממת באטמוספירה המכילה מימן, היא מתפזרת לעומק הנחושת. אם יש תכלילי Cu בנחושת₂אה, אז הם מגיבים עם מימן, וכתוצאה מכך היווצרות אדי מים. שתי קבוצות עיקריות של סגסוגות נחושת: פליז - סגסוגות של נחושת ואבץ; ברונזה הם סגסוגות של נחושת עם אלמנטים אחרים.

פליז היא סגסוגת מרובת רכיבים המבוססת על נחושת, כאשר המרכיב העיקרי הוא אבץ. פליז טכני מכיל עד 40-45% Zn. פליז B חד פאזי, שמתעוותים בקלות בתנאים קרים וחמים, כוללים את L96 (tompak), L80 (חצי טומפק), L68, בעל השיכות הגבוהה ביותר. דו פאזי (α + β) - פליז, L59 ו-L60 הם פחות רקיעים במצב קר והם נתונים לטיפול בלחץ חם.

על בסיס הטכנולוגיה, פליז מחולק לשתי קבוצות: מעוות ויציקה. פליז יצוק אינם נוטים מאוד לחיסול ויש להם תכונות אנטי חיכוך.

לפליז יצוק יש תכונות קורוזיביות גבוהות בתנאים אטמוספריים.

פליז המיועד ליציקה מעוצבת מכילים מספר רב של תוספים מיוחדים המשפרים את תכונות היציקה שלהם.

ברונזה מפח. סגסוגות עשירות בדיל הן פריכות מאוד. ברונזה מפח מסוגגת בדרך כלל עם Zn, Pe, P, Pb, Ni ואלמנטים אחרים. אבץ משפר את התכונות הטכנולוגיות של הברונזה ומוזיל את עלות הברונזה. זרחן משפר את תכונות היציקה. ניקל מגביר את התכונות המכניות, עמידות בפני קורוזיה וצפיפות היציקות ומפחית את ההפרדה. ברזל טוחן גרגרים, אך מחמיר את התכונות הטכנולוגיות של ברונזה ועמידות בפני קורוזיה.

ישנן ברונזה מפח מחושלת ויציקה, בעלת תכונות יציקה טובות. לברונזה דו פאזי יש תכונות אנטי חיכוך גבוהות. הם משמשים לייצור חלקים נגד חיכוך.

סגסוגות ניקל נמצאות בשימוש נרחב בהנדסת מכונות. ניקל מעניק לנחושת עמידות מוגברת בפני קורוזיה ומשפר את תכונותיו המכניות והיציקה. ברונזה המכילה ניקל בלבד אינה משמשת בשל העלות הגבוהה של הניקל. ניקל מוצג בשילוב עם אלמנטים אחרים.

סגסוגות ניקל נפוצות בתעשייה, להן שמות: cupronickel (סגסוגת של נחושת עם 18-20% ניקל) - משמשת לשרוולים, בעלת צבע לבן ועמידות בפני קורוזיה גבוהה; konstantan הוא סגסוגת של נחושת עם 39-41% ניקל. לקונסטנטן יש התנגדות חשמלית גבוהה והוא משמש בצורה של חוטים וסרטים לריאוסטטים ומכשירי מדידה חשמליים.

נחושת וסגסוגותיה נמצאים בשימוש נרחב בהנדסת חשמל, אלקטרוניקה, מכשור, יציקה ובניית מנועים. לפיכך, 50% מהנחושת המיוצרת נצרכת על ידי תעשיות החשמל והאלקטרוניקה. היא נמצאת במקום השני (אחרי האלומיניום) מבחינת ייצור בקרב מתכות לא ברזליות.

תכונות טכניות וטכנולוגיות של הנחושת: מוליכות חשמלית ותרמית גבוהה, עמידות בפני קורוזיה מספקת, יכולת עבודה טובה בלחץ, ריתוך בכל סוגי הריתוך, יכולת הלחמה טובה, ליטוש קל. לנחושת טהורה יש חוזק נמוך וגמישות גבוהה. החסרונות של נחושת כוללים:

- מחיר גבוה;

- צפיפות משמעותית;

- הצטמקות גדולה במהלך היציקה;

- שבירות חמה;

- המורכבות של חיתוך.

46. ​​מגנזיום וסגסוגותיו

מגנזיום הוא מתכת תגובתית: סרט תחמוצת MgO הנוצר באוויר, בשל צפיפותו הגבוהה מזו של המגנזיום עצמו, נסדק ואין לו תכונות הגנה; אבקת מגנזיום ושבבים דליקים מאוד; מגנזיום חם ומותך מתפוצץ במגע עם מים.

מגנזיום וסגסוגותיו עמידים בצורה גרועה בפני קורוזיה, בעלי נזילות נמוכה במהלך היציקה, והם מעוותים פלסטית רק בטמפרטורות גבוהות (225 מעלות צלזיוס או יותר). זה האחרון נובע מהעובדה שהשינוי בסריג המשושה של מגנזיום בטמפרטורות נמוכות מתרחש רק לאורך מישור הבסיס (בסיס הפריזמה המשושה). חימום ל-200-300 מעלות צלזיוס מוביל להופעת מטוסי החלקה נוספים ובהתאם לעלייה בפלסטיות. ניידות הדיפוזיה הנמוכה של אטומים בסגסוגות מגנזיום מאטה את התמרות הפאזות בהם. לכן, טיפול בחום (חישול דיפוזיה או התגבשות מחדש, התקשות, יישון) דורש חשיפה ארוכה (עד 24 שעות).

יחד עם זאת, סגסוגות מגנזיום מאופיינות בחוזק ספציפי גבוה, סופגות רעידות היטב ואינן מקיימות אינטראקציה עם אורניום. הם מעובדים היטב על ידי חיתוך והם מרותכים בצורה משביעת רצון על ידי קשת ארגון ומגע

הַלחָמָה. יסודות הסגסוג העיקריים בסגסוגות מגנזיום הם Mn, Al ו-Zn.

מנגן מגביר את עמידות בפני קורוזיה ואת יכולת הריתוך של סגסוגות מגנזיום. לאלומיניום ואבץ יש השפעה רבה על החוזק והגמישות של סגסוגות מגנזיום: הערכים המרביים של מאפיינים מכניים מושגים כאשר 6-7% אלומיניום או 4-6% אבץ מוכנסים לסגסוגת. יסודות אלה (Al, Zn) יוצרים שלבי התקשות עם מגנזיום, אשר משקעים בצורה מפוזרת דק לאחר כיבוי עם ההזדקנות.

מתכות זירקוניום, טיטניום, אדמה אלקליין (Ca) ואדמה נדירה (Ce, 1a) ותוריום טוחנים את התבואה, משחררים את הסגסוגת ומגבירים את עמידות החום שלה.

על פי טכנולוגיית הייצור של מוצרים, סגסוגות מגנזיום מחולקות ליציקה (סימון "ML") ויצוק ("MA"). סגסוגות מגנזיום נתונות לטיפול בחום מסוגים שונים.

לכן, כדי לבטל הפרדה בסגסוגות יצוק (המסת שלבים עודפים המשתחררים במהלך היציקה והשוואת ההרכב הכימי לפי נפח גרגרים), מתבצע חישול דיפוזיה (הומגניזציה) של יציקות מעוצבות ומטילים (400-490 מעלות צלזיוס, 10-24 שעות) . התקשות מוסרת על ידי חישול מחדש בטמפרטורה של 250-350 "C, שבמהלכו פוחתת גם האניזוטרופיה של תכונות מכניות שנוצרה במהלך דפורמציה פלסטית.

ניתן להקשיח סגסוגות מגנזיום, בהתאם להרכב, על ידי כיבוי (לעתים קרובות עם קירור באוויר) והזדקנות לאחר מכן ב-150-200 מעלות צלזיוס (מצב Tb). מספר סגסוגות מתקשות כבר בתהליך של קירור יציקות או פרזול וניתנות להתקשות מיידית על ידי יישון מלאכותי (עקיפת התקשות). אבל ברוב המקרים, הם מוגבלים רק להומוגניזציה (מרווה) ב-380-540 מעלות צלזיוס (מצב T4), שכן ההזדקנות שלאחר מכן, הגדלת החוזק ב-20-35%, מובילה לירידה במשיכות הסגסוגות. סגסוגות יצוק.

בסגסוגות מגנזיום יצוק, עלייה בתכונות המכניות מושגת על ידי טחינת הדגן על ידי חימום יתר של ההמסה או שינוי שלה עם גיר או תוספי מגנזיט.

במקרה זה, חלקיקים מוצקים נוצרים בהמסה, והופכים למרכזי התגבשות. כדי למנוע התלקחות של סגסוגות מגנזיום, הם מומסים בכור היתוך ברזל מתחת לשכבת שטף, והיציקה מתבצעת באדי דו תחמוצת הגופרית הנוצרים כאשר גופרית מוכנסת לזרם המתכת. בעת יציקה בתבניות חול מוסיפים לתערובת תוספים מיוחדים (פלואורידים מאלומיניום) להפחתת חמצון המגנזיום. בין יציקת סגסוגות מגנזיום, נעשה שימוש נרחב בסגסוגות ML5 ו-ML6, המאופיינות בשיפור יציקה ותכונות מכניות. ניתן לחזק אותם על ידי הומוגניזציה והתקשות באוויר (T4), או על ידי התיישנות נוספת (T6).

סגסוגות מחושלות.

למגנזיום מעוות (דחוס) יש סט גבוה יותר של תכונות מכניות מאשר מגנזיום יצוק.

סגסוגות מחושלות מיוצרות בצורה של חישולים, חלקי מות, רצועות מגולגלות חם, סורגים ופרופילים. טווחי הטמפרטורות של התהליכים הטכנולוגיים של היווצרות סגסוגות מגנזיום נמצאים בגבולות הבאים: לחיצה ב-300-480 מעלות צלזיוס, גלגול ב-440-225 מעלות צלזיוס והטבעה (במשטחים סגורים) ב-480-280 מעלות צלזיוס. עמידות טובה בפני קורוזיה, יכולת ריתוך וגמישות טכנולוגית נבדלות על ידי סגסוגת MA1, השייכת לקבוצת סגסוגות חוזק נמוך.

סגסוגת MA2-1 משלבת סט אופטימלי של מאפיינים מכניים וטכנולוגיים (מרותך היטב, מוטבע), אך נתון לקורוזיה תחת לחץ. עמיד בחום (עד 250 מעלות צלזיוס) הוא סגסוגת של המערכת (Md-Zn-Zr) MA14. הסגסוגת מתקשה על ידי יישון מלאכותי (מצב T5) לאחר לחיצה וקירור באוויר. הוא מאופיין בתכונות מכניות מוגברות, אך נוטה להיווצרות סדקים חמים במהלך הגלגול.

יישום של סגסוגות מגנזיום. סגסוגות מגנזיום משמשות לייצור תאים לרקטות, משאבות, מכשירים, מיכלי דלק וחמצן, מסגרות מנוע ומארזים. לפיכך, סגסוגות ML5 ו-ML6 משמשות ליציקת תופי בלם, גלגלי הגה, תיבות הילוכים, ML10 - חלקים של התקני אטימות גבוהה.

אביזרים, מערכות גז ושמן, כמו גם חלקים מרותכים עשויים מסגסוגות ניתנות לעיוות MA1, חלקים בעלי עומס גבוה עשויים MA14.

47. טיטניום וסגסוגותיו

טיטניום וסגסוגות המבוססות עליו הם בעלי עמידות גבוהה בפני קורוזיה וחוזק ספציפי. החסרונות של טיטניום: האינטראקציה הפעילה שלו עם גזים אטמוספריים, הנטייה להתפרקות מימן.

חנקן, פחמן, חמצן ומימן, מחזקים את הטיטניום, מפחיתים את משיכותו, עמידות בפני קורוזיה ויכולת הריתוך שלו. טיטניום מעובד בצורה גרועה על ידי חיתוך, משביע רצון על ידי לחץ ומרותך באווירה מגינה. יציקת ואקום, כולל התכה חוזרת של ואקום-קשת עם אלקטרודה מתכלה, הפכה לנפוצה.

שינויים אלוטרופיים של טיטניום: טמפרטורה נמוכה וטמפרטורה גבוהה.

קיימות שתי קבוצות עיקריות של יסודות סגסוגת בהתאם להשפעתם על טמפרטורת הטרנספורמציה הפולימורפית של טיטניום (882,5 מעלות צלזיוס): מייצבי b (יסודות המרחיבים את אזור הקיום של שלב b ומגבירים את טמפרטורת הטרנספורמציה - A1 , Oa, C) ו- c- מייצבים (אלמנטים המצמצמים את אזור b ומפחיתים את הטמפרטורה של הטרנספורמציה הפולימורפית - V, Mo, Cr).

יסודות סגסוגת מתחלקים לשתי קבוצות עיקריות: יסודות בעלי מסיסות גבוהה (בגבול - בלתי מוגבלת) ומוגבלת בטיטניום. יסודות בעלי מסיסות מוגבלת, יחד עם טיטניום, יכולים ליצור תרכובות בין-מתכתיות, סיליקידים ופאזות בין-סטיות.

אלמנטים סגסוגת משפיעים על תכונות הביצועים של טיטניום (Fe, Al, Mn, Cr), מגבירים את חוזקו, אך מפחיתים את הגמישות והקשיחות; A1, Zr מגבירים את עמידות החום, ו-Mo, Zr, Ta מגבירים את העמידות בפני קורוזיה.

סיווג סגסוגות טיטניום. המבנה של סגסוגות טיטניום תעשייתיות הוא פתרונות מוצקים של יסודות סגסוגת ב-b-ו-b-modifications של טיטניום.

סוגי טיפול בחום של סגסוגות טיטניום.

חישול מחדש (פשוט) של סגסוגות בצורת קר (650-850 מעלות צלזיוס).

חישול איזותרמי (חימום ל-780-980 מעלות צלזיוס ואחריו קירור בתנור ל-530-680 מעלות צלזיוס, שמירה בטמפרטורה זו וקירור באוויר), מספק גמישות גבוהה ויציבות תרמית של הסגסוגות.

חישול דו-שלבי (שונה מאיזוטרמי בכך שהמעבר מהשלב הראשון לשני מתבצע על ידי קירור הסגסוגת באוויר, ולאחר מכן חימום חוזר לטמפרטורה של השלב השני), מה שמוביל לחיזוק הסגסוגת ו- ירידה בפלסטיות עקב התרחשות חלקית של תהליכי התקשות והזדקנות.

חישול חלקי ב-500-680 מעלות צלזיוס על מנת להקל על מתחים שיוריים הנוצרים במהלך העיבוד.

טיפול בחום מתקשה. רוב סגסוגות הטיטניום סגסוגות באלומיניום, מה שמגביר את הקשיחות, החוזק, העמידות בחום ועמידות החומר בחום, וגם מפחית את צפיפותו.

סגסוגות α-טיטניום אינן מתקשות על ידי טיפול בחום; ההתקשות שלהם מושגת על ידי סגסוגת פתרון מוצק ועיוות פלסטי.

(α + β) - סגסוגות טיטניום מאופיינות במבנה מעורב ומתקשות בטיפול בחום, המורכבת מהתקשות והתיישנות.

סגסוגות פסאודו-β-טיטניום מאופיינות בתכולה גבוהה של מייצבי β והעדר כתוצאה מכך של טרנספורמציה מרטנסיטית. הסגסוגות מאופיינות בגמישות גבוהה במצב מוקשה וחוזק גבוה במצב מיושן; הם מרותכים בצורה משביעת רצון על ידי ריתוך בקשת ארגון.

סגסוגות טיטניום יצוק. בהשוואה לסגסוגות יצוקות, לסגסוגות יצוק יש חוזק, משיכות וסיבולת נמוכים יותר, אך הן זולות יותר. המורכבות של יציקת סגסוגות טיטניום נובעת מהאינטראקציה הפעילה של טיטניום עם גזים וחומרי דפוס. סגסוגות יציקה VT5L, VT14L ו-VTZ-1L תואמות בעצם בהרכבן של סגסוגות יצוק דומות (במקביל, סגסוגת VT14L מכילה בנוסף ברזל וכרום).

לסגסוגת VT5L תכונות טכנולוגיות גבוהות: היא רקיעה, אינה נוטה להיסדק במהלך היציקה ומרתכת היטב. יציקות מעוצבות מסגסוגת VT5L פועלות בטמפרטורות של עד 400 מעלות צלזיוס. החיסרון של הסגסוגת הוא החוזק הנמוך שלה (800 MPa). סגסוגת היצוק הדו-פאזית VT14L מחושלת ב-850 מעלות צלזיוס במקום טיפול בחום מתקשה, מה שמפחית באופן דרסטי את הפלסטיות של היציקות.

אבקת סגסוגות טיטניום. השימוש בשיטות מטלורגיית אבקות לייצור סגסוגות טיטניום מאפשר, עם אותן תכונות תפעוליות כמו של חומר יצוק או עיוות, להשיג הפחתה של עד 50% בעלות ובזמן ייצור המוצרים. סגסוגת אבקת טיטניום VT6 המתקבלת על ידי לחיצה איזוסטטית חמה (HIP) היא בעלת תכונות מכניות זהות לסגסוגת המחושלת לאחר חישול. לסגסוגת המחושלת המוקשה והמיושנה VT6, סגסוגת האבקה נחותה בחוזקה, אך עדיפה בגמישותן.

השימוש בסגסוגות טיטניום: ציפוי של מטוסים, ספינות, צוללות; פגזים של טילים ומנועים; דיסקים ולהבים של טורבינות נייחות ומדחסים של מנועי מטוסים; מדחפים; צילינדרים לגזים נוזליים; מיכלים לסביבות כימיות אגרסיביות וכו'.

48. סוגי חומרים מרוכבים. מבנה, מאפיינים, יישומים

חומרים מרוכבים מורכבים משני רכיבים המשולבים בדרכים שונות לכדי מונוליט תוך שמירה על המאפיינים האישיים שלהם.

תכונות חומר:

- ההרכב, הצורה וההפצה של הרכיבים נקבעים מראש;

- מורכבים משני מרכיבים ועוד הרכב כימי שונה, מופרדים על ידי גבול;

- בעל תכונות השונות מתכונות הרכיבים בנפרד;

- הומוגנית בקנה מידה מקרו והטרוגני בקנה מידה מיקרו;

- אינו מתרחש בטבע, מעשה ידי אדם.

מרכיבי החומר שונים מבחינה גיאומטרית. מטריצה ​​היא רכיב שיש לו המשכיות לאורך כל הנפח שלו. חומר המילוי הוא מרכיב בלתי רציף, מחזק.

בחומרים מרוכבים, מתכות וסגסוגות שלהן, פולימרים אורגניים ואי-אורגניים וחומרים קרמיים משמשים כמטריצות. התכונות תלויות בתכונות הפיזיקוכימיות של הרכיבים ובחוזק הקשר ביניהם. רכיבים לחומר המרוכב נבחרים עם מאפיינים שונים זה מזה. לחומרים כאלה יש קשיחות ספציפית גבוהה וחוזק ספציפי.

חומרים מרוכבים נפוצים עם חומרי מילוי אפס מימדים הם מטריצת מתכת העשויה ממתכת או מסגסוגת. חומרים מרוכבים עם חלוקה אחידה של חלקיקי מקשה נבדלים על ידי תכונות איזוטרופיות. תרכובות מחוזקות בחלקיקים מפוזרים מתקבלות בשיטות מטלורגיית אבקה.

חומרים מרוכבים עם מטריצת אלומיניום המבוססת על אלומיניום מחוזקים על ידי חלקיקי A1203, המתקבלים על ידי לחיצת אבקת אלומיניום עם סינטר לאחר מכן (SAP).

סגסוגות SAP מעוותות בצורה משביעת רצון במצב חם, וסגסוגות SAP-1 מעוותות גם במצב קר. SAP מעובד בקלות על ידי חיתוך וניתן לרתך אותו בצורה משביעת רצון על ידי ריתוך ארגון והתנגדות. SAP מייצרת מוצרים מוגמרים למחצה בצורת יריעות, פרופילים, צינורות ונייר כסף.

חומרים מרוכבים עם מטריצת ניקל.

מרכיב ההתקשות הוא חלקיקים רעילים של תוריום דו חמצני (TI02) או הפניום דו חמצני (Hf02). חומרים אלה מסומנים VDU-1 ו-VDU-2, בהתאמה. חומרים מרוכבים VDU-1 ו-VDU-2 הם פלסטיים, מעוותים בטווח טמפרטורות רחב בשיטות שונות (זיוף, הטבעה, עצבנות, שרטוט עמוק). לחיבור חלקים העשויים מסגסוגות מסוג VDU, נעשה שימוש בהלחמה בטמפרטורה גבוהה או בריתוך דיפוזיה למניעת התכה. סגסוגות VDU-2 משמשות בבניית מנועי מטוסים.

חומרים מרוכבים עם חומרי מילוי חד מימדיים מתחזקים באמצעות אלמנטים חד מימדיים בצורת שפם, סיבים (חוטים).

הסיבים מוחזקים יחד על ידי מטריצה ​​למונוליט בודד. המטריצה ​​משמשת להגנה על סיב החיזוק מפני נזקים, היא תווך המעביר את העומס לסיבים, ומפיצה מחדש מתחים במקרה של קרע של סיבים בודדים.

חומרים מרוכבים על מטריצת ניקל

סגסוגות ניקל עמידות חום נתונות לחיזוק על מנת להגדיל את זמן הפעולה וטמפרטורת הפעולה שלהן עד 1100-1200 מעלות צלזיוס. לחיזוק סגסוגות ניקל, משתמשים במקשיחים: שפם, חוטים של מתכות וסגסוגות עקשניות, סיבי פחמן וסיליקון קרביד.

חומרים מרוכבים אוקטיים - סגסוגות בהרכב אוטקטי. בהם, שלב החיזוק הוא גבישים מכוונים, הנוצרים במהלך התגבשות כיוונית.

שיטות התגבשות מכוונת מייצרות חומרים מרוכבים המבוססים על Al, Md, Cu, Co, Tc

חומרים מרוכבים אוטקטיים על בסיס אלומיניום

בשיטת התגבשות כיוונית מתקבלות ההרכבים Al-A^M ו- Al-CuAl1. הרכב מאופיין ביציבות מבנית גבוהה עד לטמפרטורות התכה.

חומרים מרוכבים אוטקטיים מבוססי ניקל הם חומרים עמידים בחום המשמשים בטכנולוגיית רקטות וחלל. קומפוזיציות למלריות המכילות שבריר נפח משלב ההתקשות של יותר מ-33-35% הם שבירים. הרכבים הפלסטיים כוללים קומפוזיציות על בסיס ניקל עם שבריר נפח של סיבים של 3-15% מטנטלום, ניוביום והפניום קרבידים.

חומרים מרוכבים על בסיס לא מתכתי.

אפוקסי נרפא, פוליאסטר, שרפים פנוליים משמשים כמטריצה.

חומרים מרוכבים מחוזקים באותו סוג של סיבים נקראים על ידי סיב החיזוק. הרכב המכיל חומר מילוי בצורה של סיבי זכוכית ארוכים המסודרים בגדילים בודדים מכוונים נקרא סיבי זכוכית מכוונת.

חומר המילוי של סיבי זכוכית שאינם מכוונים הוא סיבים קצרים. אם החיזוק הוא פיברגלס, החומר נקרא פיברגלס. חומר מרוכב המכיל סיבי פחמן נקרא סיבי פחמן, סיבי בורון נקראים סיבי בורון וסיבים אורגניים נקראים אורגנו-לוקיט. היתרונות של חומרים מרוכבים עם מטריצת פולימר: חוזק ספציפי גבוה ומאפיינים אלסטיים; התנגדות לסביבות אגרסיביות; תכונות אנטי-חיכוך וחיכוך טובות יחד עם תכונות גבוהות של מיגון חום ובלימת זעזועים.

49. הרכב כימי, שיטות להשגת אבקות, תכונות ושיטות לשליטה בהן

חומרי אבקה - חומרים המתקבלים על ידי דחיסה של אבקות מתכת למוצרים בצורת ובגודל הנדרשים ולאחר מכן סינטרה של המוצרים היצוקים בוואקום או באווירת הגנה.

סגסוגות אבקה נגד חיכוך בעלות מקדם חיכוך נמוך, קלות לעיבוד ובעלות עמידות בפני שחיקה טובה.

סגסוגות המבוססות על חומרים לא ברזליים משמשות בייצור מכשירים והנדסת אלקטרוניקה. חומרי אבקה משמשים לייצור חלקים בעלי צורה סימטרית פשוטה, מסה קטנה וגודל.

מטלורגיית אבקות היא ענף טכנולוגיה העוסק בייצור אבקות מתכת וחלקים מהן. אבקת מתכת נלחצת לחסר העוברים טיפול בחום - סינטרה. אבקות מתכת הן: ברזל, נחושת, ניקל, כרום, קובלט, טונגסטן, מוליבדן, טיטניום. ישנן שתי שיטות לייצור אבקות: מכאנית ופיזיקו-כימית.

הנפוצה ביותר היא השיטה של ​​טחינה מכנית של חומר ההזנה (שבבים, גרוטאות). טחנות מכניות משמשות לטחינה. לטחינה מכנית יש את החסרונות שלה. אלה כוללים את העלות הגבוהה של אבקות, הכוללת את עלות ייצור המתכות והסגסוגות היצוקות המקוריות, ואת הפרודוקטיביות הנמוכה יחסית של התהליך.

שיטות פיסיקליות-כימיות להשגת אבקות: הפחתת תחמוצות, משקעים של אבקת מתכת מתמיסת מלח מימית. ייצור האבקה קשור לשינוי בהרכב הכימי של חומר הגלם. שיטות פיזיקוכימיות להשגת אבקות מגוונות יותר מאשר מכניות. בשל השימוש בחומרי גלם זולים, שיטות פיזיקוכימיות חסכוניות.

ההרכב הכימי של אבקות נקבע על פי תכולת המתכת הבסיסית או הרכיב והזיהומים. התכונות הפיזיקליות של אבקות נקבעות על ידי גודל וצורת החלקיקים, מיקרו קשיות, צפיפות ויצירת סריג קריסטל. מאפיינים טכנולוגיים מתאפיינים בנזילות, דחיסה ובהתגבשות של האבקה.

נזילות - יכולתה של אבקה למלא תבנית. לנזילות יש חשיבות רבה בכבישה אוטומטית, שבה ביצועי העיתונות מושפעים ממהירות מילוי העובש. נזילות נמוכה משפיעה על חוסר ההומוגניות של הצפיפות של חלקי העבודה.

דחיסה מתייחסת ליכולת של אבקה להידחס בפעולת עומס חיצוני וחוזק הידבקות של חלקיקים כתוצאה מלחיצה. כושר הדחיסה של האבקה מושפע מהפלסטיות של החומר של החלקיקים, גודלם וצורתם. זה עולה עם החדרת חומרים פעילי שטח להרכב האבקה.

חומרים מבניים המשמשים לייצור ריקים וחלקים מוגמרים מתקבלים בשיטות מטלורגיית אבקה. חומרים מרוכבים בעלי תכונות פיזיות, מכניות וביצועיות מיוחדות נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה.

חומרי cermet נגד חיכוך משמשים לייצור מיסבים רגילים. בחומרים נגד חיכוך, הרכיב הקשיח הוא בסיס מתכת, והרכיב הרך הוא נקבוביות מלאות בשמן או פלסטיק.

חומרים מרוכבים חיכוך הם קומפוזיציות מורכבות המבוססות על נחושת או ברזל. גרפיט או עופרת עוזרים להפחית את הבלאי של הרכב. חומרי חיכוך משמשים כאלמנטים דו-מתכתיים, המורכבים משכבת ​​חיכוך, אשר מושחתת בלחץ עם הבסיס (דיסק).

חומרים נקבוביים מאוד משמשים לייצור מסננים. מסננים יכולים להיות עשויים מאבקות מפלדה עמידה בפני קורוזיה, אלומיניום, טיטניום.

חומרי מתכת נקבוביים מאוד מיוצרים על ידי סינטר אבקה ללא לחיצה מוקדמת. לשחרור גזים במהלך תהליך הסינטרינג, מוסיפים לאבקות חומרים מיוחדים.

סגסוגות קשות מתכת-קרמיקה בעלות קשיות גבוהה, עמידות בחום ועמידות בפני שחיקה. הם משמשים לייצור כלי חיתוך וקידוח, והם מיושמים גם על פני השטח של חלקי שחיקה.

מטלורגיית אבקה מייצרת חומרי יהלום-מתכת. אבקות מתכת (נחושת, ניקל) משמשות כחומר קלסר.

בטכנולוגיה מודרנית של חומרים מרוכבים, חומרים סיביים נמצאים בשימוש נרחב. לייצורם נעשה שימוש בחוטים עשויים טונגסטן, מוליבדן, בורון וגרפיט, בהתאם לתכונות הנדרשות של החומר שנוצר. מטלורגיית סיבים היא ענף של מטלורגיית אבקות המתמחה בפתרון בעיות של מחקר ויצירה של חומרים סיביים.

תהליך הכנת התערובת כולל חישול מקדים, מיון אבקה לפי גודל חלקיקים (ניפוי) וערבוב.

50. יצירת וסינטר של אבקות, תחומי יישום

עוגה היא חוזק ההידבקות של חלקיקים כתוצאה מטיפול בחום של ריקים לחוץ.

אבקות מוכנות מעורבבות בטחנות כדורים ותופים. ריקים מאבקות מתכת נוצרים על ידי לחיצה (קרה, חמה, הידרוסטטית) וגלגול. בהתאם לגודל ולמורכבות של החסר לחוץ, נעשה שימוש בלחיצה חד צדדית. קבלה חד צדדית ריקים בעלי צורה פשוטה וחסר כגון תותבים. על ידי לחיצה דו-צדדית, עיצוב חלקי עבודה בעלי צורה מורכבת מתבצע.

במהלך כבישה חמה משולבים טכנולוגית תהליכי העיצוב והסינטר של חומר העבודה. כתוצאה מכבישה חמה מתקבלים חומרים המתאפיינים בחוזק גבוה, בצפיפות ובאחידות מבנה. גרפיט הוא החומר הטוב ביותר להכנת תבניות.

לחיצה הידרוסטטית משמשת להשגת חלקי cermet. כנוזל עבודה, שמן, מים, גליצרין משמשים.

אקסטרוזיה מייצרת סורגים, צינורות ופרופילים של חתכים שונים. הפרופיל של החלק המיוצר תלוי בצורת חור התבנית המכויל. מכבשים מכניים והידראוליים משמשים כציוד.

גלגול היא אחת השיטות היצרניות והמבטיחות ביותר המשמשות לעיבוד חומרי אבקה. במקרים מסוימים, תהליך הגלגול משולב עם סינטרה ועיבוד סופי של חלקי העבודה המתקבלים.

סינטרה מתבצעת על מנת להגביר את החוזק של חלקי עבודה שהושגו בעבר על ידי לחיצה או גלגול. בחלקי עבודה לחוצים, לחלקיקים בודדים יש חלק קטן של מגע; לכן, סינטרה מלווה בעלייה במגעים בין חלקיקי אבקה בודדים. בהתאם לזמן ולטמפרטורה של סינטר, עלייה בחוזק ובצפיפות מתרחשת כתוצאה מהפעלת תהליך היווצרות משטחי מגע. אם חריגה מהפרמטרים הטכנולוגיים, הדבר עלול להוביל לירידה בחוזק כתוצאה מצמיחת גרגרי התגבשות.

דרישות מוטלות על אטמוספירת sintering - תנאים שאינם מחמצנים לחימום billets.

החסר לאחר תהליך הסינטר עוברים עיבוד נוסף על מנת לשפר את התכונות הפיזיקליות והמכניות, להשיג את הממדים והצורה הסופיים, להחיל ציפויים דקורטיביים ולהגן על פני החלק מפני קורוזיה.

כדי לשפר את התכונות הפיזיקליות והמכניות של ריקים מרוסקים, נעשה שימוש בלחיצה חוזרת וסינטרינג, הספגה בחומרי סיכה, טיפול תרמי או כימי-תרמי.

לחיצה וסינטר חוזרים ונשנים מביאים לחלקים בצפיפות גבוהה יותר. ניתן לזייף, לגלגל, להטביע חומרים מסונטרים בטמפרטורות גבוהות. טיפול בלחץ מפחית את נקבוביות החומרים ומגביר את הפלסטיות שלהם.

חומרי מתכת אבקתית הם חומרים סינטרים המיוצרים בשיטת אצווה, גיבוש וסינטר אבקה. חומרים אלה כוללים סגסוגות קשות, חומרים מרוכבים מחוזקים בפיזור, חומרים נגד חיכוך, פלדות אבקה, מתכות לא ברזליות מחומרות וחומרי מתכת נקבוביים.

על מנת להשיג חלקים מסונטרים מפלדת אבקת, משתמשים בתערובות של אבקות ברזל ואבקות סגסוגות, כמו גם אבקות פחמן וסגסוגת פלדה. שיטות לייצור פלדות אבקה: כבישה קרה וסינטר; לחיצה כפולה וסינטר; כבישה חמה; הטבעה חמה. טיפול בחום של פלדות אבקה מתבצע בסביבות הגנה מיוחדות. על מנת למנוע את תהליך החמצון משתמשים בשמן או במים לקירור פלדות. לפלדות אבקה יש אלמנט מבני אופייני אחד - נקבוביות. ככל שהנקבוביות של החומר גדולה יותר, כך הצפיפות, החוזק והקשיחות של הפלדה נמוכים יותר. אבל מאפיינים רבים של חומרים אינם תלויים באופן מונוטוני בנקבוביות. לפיכך, עמידות הסדקים וקשיחות ההשפעה של אבקת ברזל משתנים באופן לא מונוטוני בהתאם לנקבוביות.

חומרי אנטי-חיכוך מסונטרים באבקה שהוכנו באמצעות מתכות נחושת ופלדה נמצאים בשימוש נרחב בהנדסת מכונות מודרנית. להכנת חומרים עמידים ואיכותיים יותר, נעשה שימוש בתוספים מיוחדים: פלואוריד סידן, גרפיט, טורבוסטראטי בורון ניטריד. כתוצאה מכך, נוצר מבנה נקבובי לאחר תהליך הסינטר. תעלות הנקבוביות של מבנה זה יכולות לשמור על חלקיקי שמן וחומרי סיכה נוזליים אחרים. חומרים בעלי מבנה נקבובי הם המתאימים ביותר להחלפת סגסוגות אנטי-חיכוך של ברונזה ומתכת בביט, שהשימוש בהן יקר למדי.

במטלורגיית אבקות מייצרים קרמיקה מינרלית, המתקבלת באמצעות ברזל, קובלט ומתכות עקשניות אחרות. מוצרי בריליום מיוצרים גם על ידי מטלורגיית אבקה. תהליך ייצור: יציקה וסינטר, דפורמציה פלסטית חמה.

51. כוסות לא אורגניות. קרמיקה טכנית

זכוכית אנאורגנית - חומרים איזוטרופיים אמורפיים מורכבים מבחינה כימית בעלי תכונות של מוצק שביר.

המשקפיים הם:

1. יוצרי זכוכית - בסיס:

א) Si0₂ - זכוכית סיליקט, אם Si02 > 99%, אז זה זכוכית קוורץ;

ב) AI₂O₃ + Si0₂ - זכוכית אלומינוסיליקט;

ג) ב₂0₃ + Si0₂ - זכוכית בורוסיליקט;

ד) AI₂0₃ + ב₂0₃ + Si0₂ - זכוכית אלומינובורוסיליקט;

2. משנים מוכנסים כדי להקנות תכונות מסוימות לזכוכית. החדרת תחמוצות של מתכות אדמה אלקליות (קבוצה I, II: Na, K) מפחיתה את נקודת הריכוך. תחמוצות של כרום, ברזל ונדיום נותנות לזכוכית צבעים מסוימים. תחמוצות עופרת מגדילות את מקדם השבירה. בהתאם לכמות המשתנים, זכוכית יכולה להיות: אלקליין עם תכולת משנה של עד 20-30%, ללא אלקליות - עד 5% מהמשתנים, זכוכית קוורץ - ללא משנה;

3. מפצים, מדכאים את ההשפעה השלילית של משנים. משקפיים במכוניות, פיברגלס, אופטיקה, מוליכות תרמית נמוכה, בלתי מסיסים בחומצות ואלקליות.

תכונות הזכוכית: זכוכית מאופיינת בקשיות ובחוזק מתיחה גבוהים. תיאורטית, חוזק המתיחה מגיע ל-10-12 GPa. מודול אלסטי E = 70 GPa. קשיות Vickers HV ~ 750 kgf/mm2. למעשה, החוזק האולטימטיבי הוא 50-100 MPa. aB נמוך מוסבר על ידי הגורמים הבאים: מקדם התפשטות ליניארי גבוה. כשהזכוכית מתקררת, נוצרים מתחי מתיחה על פני השטח שלה, מה שמוביל להופעת סדקים. זכוכית היא מבודד חום טוב, מה שמוביל גם להיווצרות סדקים. זכוכית אינה עומדת בעומסים דינמיים.

שיטות התקשות זכוכית:

1) כבישה כדי להסיר את שכבת פני השטח הפגומה. חוזק המתיחה עולה ל-3000 MPa. שיטה לא יעילה, שכן בעתיד הזכוכית מקיימת אינטראקציה עם חלקיקים שוחקים או חומרים מוצקים;

2) יצירת מתחי דחיסה על פני השטח. לשם כך, התקשות מתבצעת, חימום מתבצע לטמפרטורה מסוימת, ואז הוא מקורר במצב נתון (טמפרטורת חימום, זמן קירור והחזקה). חוזק המתיחה עולה ל-1000-1500 MPa;

3) יישום של חומרים פולימריים על משטח הזכוכית. קלסר הפולימר מדביק סדקים על משטח הזכוכית.

לזכוכית קוורץ יש חדירות גז גבוהה (הליום, מימן, ניאון) בהשוואה לכוסות סיליקט אחרות, שמכילות בנוסף לסיליקון דו חמצני תחמוצות של מתכות אלקליות ואדמה אלקליין.

ישנם שני פרמטרים המאחדים את המבנה של כוסות פוספט כפולות עם מבנה של כוסות סיליקט כפולות: היחידה המבנית הבסיסית היא קבוצות אלמנט-חמצן טטרהדרליות; תוספת של תחמוצות משתנות מגדילה את מספר אטומי החמצן שאינם מגשרים.

התקשות והתכה של זכוכית מתרחשים בהדרגה על פני טווח טמפרטורות מסוים. לכן, אין טמפרטורת התמצקות או התכה ספציפית. בתהליך הקירור, ההמסה עוברת ממצב נוזלי למצב פלסטי ולאחריו למצב מוצק (תהליך מעבר זכוכית).

כוסות אורגניות הן פולימרים אורגניים - פוליאקרילטים, פוליקרבונטים, פוליסטירן, קופולימרים של ויניל כלוריד עם מתיל מתאקרילט, הנמצאים במצב זגוגי. משקפיים המבוססים על פולימתיל מתאקרילט מצאו את היישום המעשי הגדול ביותר. על פי הטכנולוגיה, מנגנון ההקשחה והמבנה שלהם, כוסות אורגניות שונות מאלו האנאורגניות.

כוסות יסודיות מסוגלות ליצור מספר קטן של יסודות - גופרית, סלניום, ארסן, זרחן, פחמן.

כוסות הליד מיוצרות על בסיס הרכיב היוצר זכוכית BeF2. הרכבים מרובי רכיבים של כוסות פלואורובריללט כוללים אלומיניום, סידן, מגנזיום, סטרונציום ובריום פלואורידים. משקפי פלואורובריללט נמצאים בשימוש נרחב בפועל בשל עמידותם הגבוהה לקרינה קשה, לרבות קרני רנטגן, ואמצעים אגרסיביים כגון פלואור ומימן פלואוריד.

שיטות להשגת כוסות על ידי אידוי ואקום, עיבוי משלב האדים והתזת פלזמה זוכות לחשיבות תעשייתית. במקרים אלה, ניתן להשיג זכוכית משלב הגז, תוך עקיפת המצב המותך.

קרמיקה - חומר לא אורגני המתקבל על ידי יציקת מסות בתהליך שריפה בטמפרטורה גבוהה. לקרמיקה אוקסיד יש חוזק לחיצה גבוה בהשוואה לחוזק מתיחה או כיפוף. מבנים עדינים הם עמידים יותר. עם עליית הטמפרטורה, חוזק הקרמיקה פוחת. קרמיקה תחמוצת טהורה אינה כפופה לתהליך החמצון.

קרמיקה נטולת חמצן. החומרים מאוד שבירים. העמידות בפני חמצון בטמפרטורות גבוהות של קרבידים ובורידים היא 900-1000 מעלות צלזיוס, עבור ניטרידים היא נמוכה יותר. סיליקידים עומדים בטמפרטורות של 1300-1700 מעלות צלזיוס. בטמפרטורות כאלה נוצר סרט סיליקה על פני השטח.

52. פולימרים, פלסטיק

פולימרים הם חומרים שהמאקרומולקולות שלהם מורכבות ממספר יחידות אלמנטריות חוזרות המייצגות את אותה קבוצת אטומים. המשקל המולקולרי של מולקולות נע בין 500 ל-1000000.

במולקולות פולימריות מבחינים בשרשרת ראשית הבנויה ממספר רב של אטומים. השרשראות הצדדיות קצרות יותר.

פולימרים שהשרשרת הראשית שלהם מכילה אטומים זהים נקראים הומוצ'יין, ואם יש אטומי פחמן הם נקראים קרבוצ'יין. פולימרים שהשרשרת הראשית שלהם מכילה אטומים שונים נקראים הטרו-שרשרת.

מקרומולקולות פולימריות מסווגות לפי צורתן ללינארית, מסועפת, שטוחה, סרט, מרחבית או רשתית.

מקרומולקולות פולימריות ליניאריות הן שרשראות זיגזג ארוכות ומפותלות בצורת ספירלה, המתאפיינות בגמישות המוגבלת למקטעים קשיחים - מקטעים המורכבים ממספר יחידות. למקרומולקולות כאלה יש חוזק גבוה לאורך השרשרת הראשית, קשורות זו בזו בצורה חלשה ומספקות גמישות גבוהה של החומר. חימום גורם לריכוך, וקירור לאחר מכן גורם להתקשות הפולימר (פוליאמיד, פוליאתילן).

מקרומולקולה מסועפת מכילה ענפים צדדיים וזה מקשה על מקרומולקולות להתקרב אחת לשנייה ומפחית אינטראקציה בין מולקולרית. פולימרים בעלי צורה זו מאופיינים בחוזק מופחת, התמזגות מוגברת ושבריריות. צורות צולבות של מקרומולקולות אופייניות לפולימרים עמידים יותר, בלתי מסיסים ובלתי ניתנים להתמזגות הנוטים להתנפח בממסים ולהתרכך בעת חימום.

מקרומולקולות פולימריות גמישות.

פלסטיק (פלסטיק) הם חומרים אורגניים המבוססים על פולימרים המסוגלים להתרכך בחימום ובלחץ לקבל צורה יציבה מסוימת. פלסטיק פשוט מורכב מפולימרים כימיים בלבד. פלסטיק מורכב כולל תוספים: חומרי מילוי, פלסטיקאים, צבעים, מקשים, זרזים.

חומרי מילוי מוכנסים לפלסטיק בכמות של 40-70% כדי להגביר את הקשיות, החוזק, הקשיחות ולהקנות תכונות מיוחדות. חומרי מילוי יכולים להיות בדים וחומרים אבקתיים וסיביים.

חומרים פלסטיקאים (סטארין, חומצה אולאית) עוזרים להגביר את הגמישות, הפלסטיות ומקלים על עיבוד הפלסטיק.

מקשים (אמינים) וזרזים (תרכובות פרוקסיד) מתווספים לפלסטיק לצורך ריפוי.

צבעים (פיגמנטים מינרלים, תמיסות אלכוהול של צבעים אורגניים) נותנים לפלסטיק צבע מסוים ומפחיתים את העלות שלהם. הרכב הרכיבים, השילוב והיחס הכמותי שלהם מאפשרים לך לשנות את תכונות הפלסטיק על פני מגוון רחב. פלסטיק מסווג לפי תכונות.

לפי סוג חומר מילוי: עם חומר מילוי מוצק; עם מילוי גזי.

לפי התגובה של פולימר הקושר לחימום חוזר. פלסטיק תרמופלסטי המבוסס על פולימר תרמופלסטי מתרכך בחימום ומתקשה בקירור שלאחר מכן (פולימרים טהורים או קומפוזיציות פולימריות עם חומרים פלסטיים, נוגדי חמצון).

תרמופלסטיקה מאופיינת בהתכווצות נמוכה של 1-3%. הם מאופיינים בשבריריות נמוכה, גמישות גבוהה ויכולת התמצאות.

פלסטיק תרמי המבוסס על פולימרים (שרפים) תרמו-קבועים לאחר טיפול בחום - אשפרה - נכנסים למצב תרמו-יציב והם שבירים, בעלי הצטמקות גבוהה של 10-15% ומכילים חומרי מילוי.

לפי יישום, הם מחולקים לקבוצות: מבניים - עבור חלקי כוח ומבנים, עבור חלקים שאינם כוח; אטמים, איטום; חיכוך ואנטי חיכוך; בידוד חשמלי, בידוד חום שקוף לרדיו; עמיד בפני אש, שמנים, חומצות; פונה ודקורטיבית.

ניתן להשתמש בפוליאתילן לאורך זמן בטמפרטורה של 60-100 מעלות צלזיוס. עמידות לכפור מגיעה ל-70 מעלות צלזיוס ומטה. עמיד כימית ובלתי מסיס בממיסים, הוא משמש לבידוד עטיפות המגן של כבלי תיל, חלקים של מתקנים בתדירות גבוהה ולייצור חלקים עמידים בפני קורוזיה - צינורות, אטמים, צינורות. הוא מיוצר בצורה של סרט, סדינים, צינורות, בלוקים. פוליאתילן נתון להזדקנות.

פוליסטירן הוא פולימר אמורפי, קשיח ושקוף בעל מבנה ליניארי, תכונות דיאלקטריות גבוהות, חוזק מכני משביע רצון, טמפרטורת פעולה נמוכה (עד 100 מעלות צלזיוס), עמידות כימית באלקליות, חומצות מינרליות ואורגניות ושמנים. הוא מתנפח ב-65% חומצות חנקתיות וקרחוניות, בנזין ונפט. בטמפרטורות מעל 200 מעלות צלזיוס הוא מתפרק ויוצר סטירן. פוליסטירן משמש לייצור חלקים בעומס קל ומבודדים בתדירות גבוהה. חסרונות - שבירות בטמפרטורות נמוכות, נטייה להיווצרות הדרגתית של סדקים פני השטח.

פלסטיק נמצא בשימוש נרחב בהנדסת מכונות וייצור מכשירים לייצור חלקים. פלסטיק למטרות חשמל משמשים כחומרי בידוד חשמליים במבני מכונות.

מחבר: Buslaeva E.M.

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף הערות הרצאה, דפי רמאות:

▪ תרבות. עריסה

▪ סוֹצִיוֹלוֹגִיָה. הערות הרצאה

▪ אנטומיה ופיזיולוגיה של גיל. עריסה

ראה מאמרים אחרים סעיף הערות הרצאה, דפי רמאות.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

זיהוי סמים באמצעות טביעות אצבע 22.04.2024

זיהוי פושעים וזיהוי עקבות של פעילותם הפלילית הוא היבט בסיסי בעבודת רשויות אכיפת החוק. מדעני זיהוי פלילי מפתחים כל הזמן טכניקות חדשות לשיפור התהליך הזה. מחקרים עדכניים הובילו ליצירת שיטה חדשנית לאיתור שימוש בסמים וחשיפה לחומרי נפץ באמצעות טביעות אצבע. מדעני זיהוי פלילי פיתחו שיטה שיכולה לזהות שימוש בסמים אנושיים וחשיפה לחומרי נפץ באמצעות טביעות אצבע. גישה זו פותחת אפשרויות חדשות בתחום המדע המשפטי, ומשפרת את יכולתן של רשויות אכיפת החוק לאתר ולדכא פשיעה. החוקרים יצרו לראשונה טביעות אצבע באמצעות כפפות פלסטיק כדי להימנע ממגע עם חומרים מסוכנים. ואז, עם הכפפות, הם הרימו טבליות של כדור השינה זולפידם, הפופולרי בקרב פושעים. לאחר מריחת הדפסים על משטחים שונים ... >>

מסת ניוטרינו במנוחה נמדדה 22.04.2024

ניטרינו, חלקיקי יסוד מסתוריים, ממשיכים להיות קסם עבור חוקרי פיזיקת החלקיקים. הם מייצגים את המפתח להבנת היבטים בסיסיים רבים של הטבע. מדידות אחרונות של מסת הנייטרינים פותחות אופקים חדשים בהבנתנו את תכונותיהם ותפקידם ביקום. צוות של מדענים ממכון מקס פלאנק לפיזיקה גרעינית בהיידלברג, בראשות קלאוס בלאום, ביצע מחקר ציון דרך שמטרתו למדוד את מסת המנוחה של הנייטרינו. מדידה זו הייתה המפתח לקביעת הערך של Q בדיוק גבוה, מה שעוזר לחסל שגיאות שיטתיות אפשריות בהערכת מסת הניטרינו. לנוטרינו, כחלקיקים יסודיים, יש השפעה משמעותית על תהליכים פיזיקליים, והמסה שלהם הופכת לאחד ההיבטים המרכזיים במחקר המדעי. נייטרינו שמש, למשל, הם חלק בלתי נפרד מהקרינה הקוסמית, והאינטראקציות שלהם עם החומר יכולות לספק מידע רב ערך על תכונותיהם של חלקיקים אלה. ... >>

השפעת היחס לזקנה על בריאות האדם 21.04.2024

ההזדקנות היא תהליך טבעי, אך ליחס שלנו אליו יכולה להיות השפעה עמוקה על הרווחה הפיזית והנפשית שלנו. מחקר חדש של טריניטי קולג' דבלין מצא כי השקפה חיובית על ההזדקנות יכולה לעזור לך להישאר פעילים פיזית וקוגניטיבית עד גיל מבוגר. בואו נסתכל מקרוב על תוצאות המחקר הזה. חוקרים ממכללת טריניטי בדבלין ערכו מחקר מקיף על ההשפעה של עמדות לזקנה על בריאות גופנית ונפשית. הם ניתחו נתונים מ-4135 משתתפים במחקר האורך האירי של ההזדקנות (TILDA), ערכו שאלונים ובדקו את היכולות הקוגניטיביות והפרמטרים הפיזיים שלהם. תוצאות המחקר הראו כי אנשים בעלי גישה חיובית לזיקנה נוטים יותר לשמור על פעילותם הגופנית והמנטלית בגיל מבוגר. הם השיגו ציון גבוה יותר במבחנים קוגניטיביים והיו להם ניידות גופנית טובה יותר ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון TRACO TMPS ספקי כוח קומפקטיים במיוחד 24.08.2021 TRACO השיקה לשוק ספקי כוח צמודים PCB קומפקטיים במיוחד. המשפחה כוללת שלוש סדרות בעלות הספק של 3, 5 ו-10 W (סדרות TMPS 03, TMPS 05, TMPS 10, בהתאמה). המאפיין העיקרי של סדרות אלה הוא גודל קטן; לסדרות 3 ו-5 W יש גודל מושב של 1"x1" (25,4x25,4 מ"מ), ולדגמי 10 W יש גודל של 1,5x1" (38,5x25,4 מ"מ). בנוסף, ספקי הכוח מחוזקים בבידוד קלט-פלט של 4000 וולט ואינם דורשים הארקה (דרגת בטיחות חשמלית II), מאופיינים בצריכת חשמל נמוכה ללא עומס (<150 mW) וניתנים לחיבור קבוע לרשת החשמל. לדגמי ה-10 W יש יכולת עומס יתר של עד 130% עד 30 שניות, מה שמקל על התחלת השלבים העיקריים של המכשיר. ה-IP של משפחת TMPS עומדים בתקני הבטיחות של IEC/EN 60335-1 ו-UL 62368-1 (עבור התקני צרכנים וטכנולוגיית מידע). לספק הכוח יש מסנן מסוג B EMC מובנה. המוצרים מיועדים לשימוש רחב ביישומים שונים בהם נדרש גודל מינימלי של IP ודרישות אבטחה גבוהות: יישומי IoT, התקנים למערכות אבטחה, התקני בקרה וניטור אוטומציה תעשייתית, חיישנים. מאפיינים: גודל קומפקטי במיוחד תאימות לבטיחות IEC/EN 60335-1 ו-UL 62368-1 בידוד מחוזק 4000 V EMC Class B קיבולת עומס יתר של עד 130% (עבור TMPS 10) אחריות לשנתיים יישום: יישומי IoT חיישנים אוטומציה תעשייתית מכשירי חשמל ומכשירים ביתיים.

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע אתר ממירי מתח, מיישרים, ממירים. בחירת מאמרים

▪ מאמר ברזל. היסטוריה של המצאות וייצור

▪ מאמר מדוע סמל הצמיג של מישלן ביבנדום לבן במקום שחור? תשובה מפורטת

▪ מאמר משלח חנות. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה

▪ מאמר נטלים אלקטרוניים המופעלים על ידי מקורות מתח נמוך. מִיוּן. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר ניסויים עם פחמימות. ניסיון כימי

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר

www.diagram.com.ua
2000-2024