Материаловедение - [2]
2. Зеренное строение металлов. Границы зерен и субзерен
Металлы – это поликристаллические тела, они состоят из мелких кристаллов. Характеризуются металлическими свойствами и составляют 50 % всех химических элементов. Строение металлов и их сплавов кристаллическое.
В процессе кристаллизации кристаллы приобретают неправильную форму. Их называют зернами. Каждое зерно имеет свою ориентировку кристаллической решетки, которая отличается от ориентировки соседних зерен. Размер зерна металла влияет на его механические свойства. Данные свойства, вязкость и пластичность, значительно выше, если металл имеет мелкое зерно.
Поверхности раздела зерен называются границами зерен, которые могут быть: наклонными при расположении оси вращения в той же плоскости, что и граница; кручеными при перпендикулярно расположенной оси к плоскости. Такой кусок металла является поликристаллом. Границы зерен определяются точками соприкосновения смежных кристаллов. О размерах, структуре и характере строения зерен можно судить по изломам металла.
В поликристаллических материалах размер зерен от 1 до 1000 мкм. Зерна разориентированы, повернуты одни относительно других до десятков градусов. Границы являются основным дефектом в металлах. На границах между зернами атомы не имеют правильного расположения. Существует переходная область шириной в несколько атомных диаметров, в которой решетка одного зерна переходит в решетку другого зерна с иной ориентацией. Строение переходного слоя (границы) способствует скоплению в нем дислокаций, так как при переходе через границу ни плоскость скольжения, ни вектор Бюргерса не сохраняются неизменными. Нарушение правильности расположения способствует тому, что на границах зерен повышена концентрация тех примесей, которые понижают поверхностную энергию. Внутри зерен нарушается правильное кристаллическое строение.
Границы субзерен менее нарушены.
Все металлы имеют общие свойства: пластичность, высокую тепло– и электропроводность, специфический металлический блеск, повышают электросопротивление с ростом температуры.
Из жидкого расплава вырастает монокристалл, который представляет собой один кристалл. Размеры монокристаллов невелики, их используют в лабораториях для изучения свойств какого-либо вещества. Металлы и сплавы, которые получают в самых обычных условиях, состоят из большого количества кристаллов, они имеют поликристаллическое строение.
Изучение строения металлов с помощью рентгеноструктурного анализа и электронного микроскопа позволило установить, что внутреннее кристаллическое строение зерна не является правильным. В кристаллических решетках реальных металлов имеются различные дефекты (несовершенства), которые нарушают связи между атомами и оказывают влияние на свойства металлов. Все дефекты решетки – это нарушения укладки атомов в решетке.
Расположение атомов в решетке может быть в форме центрированного куба (б– и в-железо, б-титан, хром, молибден, вольфрам, ванадий), куба, грани которого центрированы (г-железо, алюминий, медь, никель, свинец, в-кобальт) или гексагональны, или в форме ячейки (магний, цинк).
Зерна в поликристаллах не являются монолитными, а состоят из отдельных субзерен, которые повернуты одно относительно другого на малый угол. Субзерно является многогранником, в котором содержится либо незначительное количество дислокаций, либо их совсем нет. Основные характеристики субзерен: тип, расположение, строение, плотность дислокаций. Многие дислокации образуются в результате механического сдвига.
Границы субзерен и зерен в металлах разделяют на малоугловые и большеугловые. Малоугловые границы наблюдаются между субзернами и имеют дислокационное строение. Малоугловую границу можно представить с помощью ряда параллельных краевых дислокаций. Образование субзерен с малоугловыми дислокациями называется полигонизацией. Структура большеугловых границ более сложная. Субграницы образованы определенными системами дислокаций. В зависимости от того, какой материал и какое воздействие на него оказывает окружающая среда, находится расположение дислокаций. Если металл мало деформирован, то местом скопления дислокаций являются плоскости скольжения. Если же такие металлы, как алюминий, железо подвергаются сильной деформации, то дислокации представлены в виде сложных сплетений: пространств, сетки.
Структура, в которой субзерна разориентированны друг относительно друга на угол 15-300, является блочной или мозаичной.
Плотность дислокаций в металле повышается при увеличении угла разориентации субзерен и уменьшением их величины. Атомы, расположенные на границах зерен, и атомы на поверхности кристалла из-за нескомпенсированности сил межатомного взаимодействия, имеют более высокую потенциальную энергию, по сравнению с атомами в объеме субзерен. Наличие дислокаций влияет на прочностные качества металлов. По теоретическим подсчетам предел упругости чистых металлов в 1000 раз превышает реальный, а предел упругости стали – в 100 раз.
3. Световая микроскопия; количественные характеристики микроструктуры
Самые разнообразные методы применяются для исследования внутреннего строения сплавов, большинство основано на физических принципах.
Вниманию читателей предлагается книга, посвященная созданию первого поколения отечественных обитаемых подводных аппаратов, предназначенных для работы на глубинах более 1000 м История подводного флота, несмотря на вал публикации последнего времени, остается мало известной не только широкой общественности, но и людям, всю жизнь проработавшим в отрасли Между тем. сложность задач, стоящих перед участниками работ по «глубоководной тематике» – так это называлось в Министерстве судостроительной промышленности – можно сравнить только с теми, что пришлось решать создателям космических кораблей Но если фамилии Королева и Гагарина известны всему миру, го о главном конструкторе глубоководной техники Юрии Константиновиче Сапожкове или первом капитане-глубоководнике Михаиле Николаевиче Диомидове читатель впервые узнает из этой книги.
Рассмотрены основные металлические материалы, которые применяются в ювелирной технике, их структура и свойства. Подробно изложены литейные свойства сплавов и приведены особенности плавки драгоценных металлов и сплавов. Описаны драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни, используемые в ювелирном деле. Приведены примеры уникальных ювелирных изделий, изготовленных мастерами XVI—XVII веков и изделия современных российских мастеров.Книга будет полезна преподавателям, бакалаврам, магистрам и аспирантам, а так же учащимся колледжей и читателям, которые желают выбрать материал для изготовления ювелирных изделий в небольших частных мастерских.Рекомендовано Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для бакалавров, магистров по специальности 26140002 «Технология художественной обработки материалов» и аспирантов специальности 170006 «Техническая эстетика и дизайн».
Автомобиль – это источник повышенной опасности, поэтому управлять им могут только люди, прошедшие специальное обучение, имеющие медицинскую справку, стажировку.Книга посвящена вопросу охраны труда. В ней подробно изложены общие положения, которыми должны руководствоваться наниматели, внеплановые и текущие инструктажи для водителей, а также другие немаловажные моменты, обеспечивающие безопасность водителя.Отдельно рассмотрены дорожно-транспортные происшествия и их причины, исходные данные для проведения автотранспортной экспертизы, модели поведения в случаях попадания в ДТП, приближения к месту аварии, а также общий порядок оказания помощи и порядок оформления несчастных случаев.Кроме того, в книге можно найти информацию по правилам перевозки негабаритных и опасных грузов, а также системе информации об опасности (СИО).
Умение работать с благородным материалом – деревом – всегда высоко ценилось в России. Но приобретение умений и навыков мастера плотничных и столярных работ невозможно без правильного подхода к выбору материалов, инструментов, организации рабочего места, изучения технологических тонкостей, составляющих процесс обработки древесины. Эта книга покажет возможности использования этих навыков как в процессе строительства деревянного дома, так и при изготовлении мебели своими руками, поможет достичь определенных высот в этом увлекательном и полезном процессе.
Настоящий Федеральный закон принимается в целях защиты жизни, здоровья, имущества граждан и юридических лиц, государственного и муниципального имущества от пожаров, определяет основные положения технического регулирования в области пожарной безопасности и устанавливает общие требования пожарной безопасности к объектам защиты (продукции), в том числе к зданиям, сооружениям и строениям, промышленным объектам, пожарно-технической продукции и продукции общего назначения. Федеральные законы о технических регламентах, содержащие требования пожарной безопасности к конкретной продукции, не действуют в части, устанавливающей более низкие, чем установленные настоящим Федеральным законом, требования пожарной безопасности.Положения настоящего Федерального закона об обеспечении пожарной безопасности объектов защиты обязательны для исполнения: при проектировании, строительстве, капитальном ремонте, реконструкции, техническом перевооружении, изменении функционального назначения, техническом обслуживании, эксплуатации и утилизации объектов защиты; разработке, принятии, применении и исполнении федеральных законов о технических регламентах, содержащих требования пожарной безопасности, а также нормативных документов по пожарной безопасности; разработке технической документации на объекты защиты.Со дня вступления в силу настоящего Федерального закона до дня вступления в силу соответствующих технических регламентов требования к объектам защиты (продукции), процессам производства, эксплуатации, хранения, транспортирования, реализации и утилизации (вывода из эксплуатации), установленные нормативными правовыми актами Российской Федерации и нормативными документами федеральных органов исполнительной власти, подлежат обязательному исполнению в части, не противоречащей требованиям настоящего Федерального закона.