Контрольна 2008, 2
Для кристалічних грат танталу визначте координаційне число і розрахуйте коефіцієнт укладання. Вкажіть площини та напрямки найлегшого ковзання у решітці танталу.
Усього існує 14 типів кристалічних грат, але основними є три:
Атом тантал має об'ємно-центровану кубічну решітку, тобто. містить у кожній вершині одиничного осередку і один атом знаходиться в центрі кубічних ґрат (рис.1).
Додатковими характеристиками кристалічних грат, що випливають з її геометрії і відбивають щільність упаковки елементарних частинок в кристалі, є координаційне число і коефіцієнт компактності.
Координаційне число - це число найближчих атомів в структурі кристала, що регулярно повторюється(рис.1).
Рис.1 Координаційне число в об'ємно-центрованій решітці (К8).
Коефіцієнт компактності - це відношення об'єму атомів в елементарному осередку до всього її об'єму.Атоми розглядаються як «тверді кульки» радіусу r.
Таким чином, в ОЦК, постійна решіткиапов'язана з атомним радіусом r співвідношенням:
Коефіцієнт компактності розраховується за такою формулою:
У чому сутність і яке призначення дробоструминної обробки? Наведіть приклади практичного застосування цього виду обробки.
Дробеструминна обробка є процесом поверхневого зміцнення металу, що призводить до підвищення міцності та довговічності деталей машин, що працюють в умовах змінної напруги.
Сутність процесу дробоструминної обробки полягає в тому, що абсолютно готову деталь будь-якої конфігурації після всіх операцій механічної та термічної обробки піддають короткочасним ударам по поверхні металевим дробом. В результаті такийобробки, що проводиться в спеціальних установках, поверхневі шари деталей зміцнюються і створюється сприятлива залишкова напруженість. Процес дробоструминної обробки особливо ефективний для деталей, що мають так звані концентратори напруг (галтелі, надрізи, напресовані втулки), а також для деталей, що працюють в умовах корозії. Дробеструменева обробка усуває шкідливий вплив обезуглерожування поверхні і може частково паралізувати початкові тріщини втоми, уповільнюючи або зупиняючи їх розвиток.
Обробку дробом можна застосовувати для багатьох деталей зі сталі, алюмінієвих сплавів, високоміцного магнієвого чавуну та ін., а також деталей, що працюють при циклічному ударному навантаженні або при статичному, але в умовах корозійного середовища.
Дробеструменева обробка особливо ефективна при комплексному поверхневому зміцненні, наприклад, у поєднанні з високочастотним загартуванням, цементацією, а також перед хромуванням і т.д.
Використовується у таких випадках:
- за необхідності підвищення твердості поверхневого шару металу;
- при підвищенні міцності втоми і, отже, збільшення довговічності машин, що працюють в умовах змінного положення навантаження;
- для обробки деталей, що мають «концентратори напруг» - напресовані втулки, жолобники, виточки, знеуглерожування, грубе обточування і т.п.
У цих випадках спостерігається значне зміцнення (зокрема велике підвищення межі витривалості) після обробки дробом.
З метою підвищення ефективності обробки дробом застосовується наклеп деталей у напруженому стані.
Викресліть діаграму стану заліза-карбід заліза, вкажіть структурні складові у всіх галузях діаграми, опишіть процеси кристалізації таперетворень у твердому стані, для сплаву містить 1,4%, напишіть для цих процесів фазові реакції із зазначенням складів реагуючих фаз і температурних інтервалів перетворень, зобразіть схему кривої охолодження заданого сплаву і обґрунтуйте її вигляд із застосуванням правила фаз. Яка структура цього сплаву за кімнатної температури і як такий сплав називається?
Для встановлення залежності між числом ступенів свободи, числом компонентів та числом фаз використовуємо правило фаз, це правило виражається рівнянням:
С -число ступенів свободи (під числом ступенів свободи (варіантністю) системи розуміють кількість зовнішніх та внутрішніх факторів (температура, тиск і концентрація), яку можна змінювати без зміни числа фаз у системі)
k-число компонентів (компонентами називаються речовини, що утворюють систему)
f-число фаз (фаза - це однорідна частина системи, відокремлена від інших частин системи (фаз) поверхня розділу, при переході через яку хімічний склад або структура речовини змінюється стрибком)
Правило фаз для ділянки t0-t1:
Два ступеня свободи означають, що в однофазній ділянці незалежно можна змінювати температуру та хімічний склад фази. Зміна температури в цьому інтервалі не викликає зміни хімічного складу рідкого розчину. Отже, кристалізація не протікає, сплав поступово охолоджується. Тому на кривих охолодження однофазної рівноваги відповідає похила пряма, що характеризує рівномірне охолодження.
Правило фаз для ділянки t1-t2:
У рівновазі є дві фази. Це означає, що у сфері двофазного рівноваги незалежно можна змінювати лише одне параметр: чи температуру металу, чи хімічний склад фаз, тобто. кожною заданоютемпературі відповідає певний хімічний склад фаз.
Таким чином, у двофазних областях при зміні температури змінюється хімічний склад рідкої фази у зв'язку із процесом кристалізації. Який супроводжується виділенням теплоти, тому швидкість охолодження сплаву сповільнюється, на кривій охолодження з'являється перегин і двофазної рівноваги відповідає опукла ділянка на кривій охолодження.
В інтервалі температур t2 - t3 первинна кристалізація аустеніту закінчується і подальше охолодження сплаву, аж до точки t3 ніякими перетвореннями аустеніту не супроводжується.
Правило фаз для ділянки t2-t3:
Кристалізація не протікає, сплав поступово охолоджується. Тому на кривих охолодження однофазної рівноваги відповідає похила пряма, що характеризує рівномірне охолодження.
При подальшому охолодженні нижче точки t3 лінії SE відбувається розпад аустеніту з виділенням з нього цементиту, званого вторинним на відміну первинного цементиту, що випадає з рідкого розплаву лінії CD. Так як виділяється вторинний цементит містить 6,67% С, то концентрація вуглецю в аустеніті, що залишається, постійно змінюється по лінії SE аж до складу точки S (0,8% С) при 723º. Таким чином, у цьому інтервалі температур сплав складається з двох складових.
Правило фаз для ділянки t3-t4:
На кривій охолодження з'являється перегин і двофазної рівноваги відповідає опукла ділянка на кривій охолодження.
На лінії PSK у точці t4 відбувається розпад аустеніту з одночасним виділенням з нього фериту та цементиту, що утворюють евтектоїдну суміш перліт. Сплав має С=2+1-3=0. Це означає, що ні хімічний склад фаз, ні температура металу змінитися що неспроможні, тобто. кристалізація протікає при постійнійтемпературі. На кривій охолодження трифазної рівноваги відповідає горизонтальна ділянка. Далі цей сплав охолоджується, зміна температури до кімнатної не викликає змін хімічного складу. Тому на кривій охолодження цій рівновазі відповідає пряма, що характеризує рівномірне охолодження.