Матеріалознавство

алітірування – алюмінієм – для збільшення корозійної стійкості, та окалиностійкості;

цинкування – цинком – для збільшення стійкості в атмосфері, воді, бензині та інших середовищах;

нікелювання –   нікелем – забезпечує підвищену стійкість проти газової корозії, окалиностійкість, високу корозійну стійкість та зносостійкість;

хромування – хромом (аналогічно нікелюванню).

По способу дифузійного насичення застосовують:

занурення в розплав;

насиченням з розплавлених солей з електролізом чи без нього;

насичення з сублімованої фази шляхом випаровування;

насиченням з газової фази.

Хіміко-термічна обробка заклечається в нагріванні виробів до заданої температури і твердому, газовому чи рідкому середовищі, що легко виділяє дифундуючий елемент в атомарному стані, витримці при цій температурі та охолодженні з визначеною швидкістю.

На відзнаку від термічної обробки ХТО змінює не тільки структуру, але й хімічний склад поверхневих шарів сплаву, що дозволяє в більш широких межах змінювати властивості сплавів.

Хіміко-термічна обробка дозволяє  збільшити поверхневу міцніть, твердість, опір поверхні ударнім навантаженням, зносостійкість, корозійну стійкість, окалиностійкість, жаростійкість.

 

 

 

Лекція 9

 

РОЗДІЛ ІІ.  КОНСТРУКЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ

 

 

10. Загальна характеристика та класифікація металевих матеріалів.

Метали – прості речовини, які мають в звичайних умовах характерні

властивості: високу електроі теплопровідність, здатність відбивати електромагнітні хвилі, блиск, непрозорість, висока міцність та пластичність. Всім металам притаманний металевий тип хімічного зв’язку, який обумовлює кристалічну будову металів і наявність в кристалічних ґратках, не зв’язаних з атомними ядрами рухливих електронів, що забезпечує  перелічені властивості. Слабкий зв'язок валентних електронів з атомами обумовлює хімічні властивості металів: вони легко утворюють основні окисли, солі, заміщують водень в кислотах та інше.

Металеві сплави в основі мають один чи більше металів, тому для них характерні ті ж властивості, що й  для металів.

Метали і сплави в промисловості поділяють на дві основні групи: чорні

та кольорові.

До чорних металів відносять сплави на основі заліза з різними хімічними елементами, а також кобальт, нікель і близький до них по властивостям марганець. Використання чорних металів широко розповсюджене, що зумовлено їх високим вмістом в земній корі, його невисокою вартістю, гарним поєднанням механічних і технологічних властивостей.

Кольорові метали більш різні за властивостями тому їх поділяють на:

    легкі метали, які мають невисоку щільність (γ ≤5000кг/м3): Ве, Mg, Al, Ti;

    тугоплавкі  метали,  з  температурою  плавлення  більше  ніж  у  заліза

(1539°C): Ti, Cr, Zr, Nb, Mo, W, V;

    благородні метали – мають хімічну інертність: Ph, Pd, Pt, Ag, Au, Os;

    уранові метали – актіноіди, використовують в атомній техніці: U, Th, Pa;

рідкоземельні  метали  –  лантаноїди,  використовують  як  присадку  до сплавів: Ce, Pr, Nd, Sm;

лужні метали, використовують як теплоносії чи каталізатори хімічних процесів: Li, K, Ca, Na.

 

 

11. Залізовуглецеві сплави.

 

11.1.  Компоненти системи сплавів Fе – Fе3С та їх характеристика.

 

Основні компоненти залізовуглецевих сплавів це залізо (Fe) і вуглець (С). Залізо (Fe) – метал білого кольору з сильно виявленими феромагнітними

властивостями.  Щільність  заліза  –  7800  кг/м3.  Міцність  невисока  σт.о.   =

200...250МПа, твердість НВ = 60..80МПа, пластичність гарна δ = 40..50%.

При нормальній температурі залізо має ОЦК решітку, але при збільшенні температури до 768ºС  (точка Кюрі) втрачає магнітні властивості. Втрата ця не пов'язана з перебудовою атомів у кристалічній решітці, однак ОЦК реші-

 

тка при цьому зберігається. Щоб відрізнити магнітне Feα  від немагнітного, немагнітне іноді називають Feβ. Залізо при зміні температури набуває поліморфних перетворень При температурі 911 °С Feβ перетворюється в Feγ з ГЦК решіткою. При температурі 1392 °С ГЦК решітка знову перетворюється в ОЦК. Цю модифікацію на відміну від низькотемпературної ОЦК решітки називають Feδ. При температурі 1539 °С залізо плавиться.

Критичні точки (температури), які відповідають фазовим перетворенням у залізі, мають спеціальні позначення. Так, температуру магнітного перетворення Feα → Feβ позначають через А2, температуру перетворення Feβ → Feδ через А3  а температуру перетворення Feγ  → Feδ  через А4. Крім того, коли йдеться про перетворення при нагріванні, то до позначення критичної точки додають індекс с (АС2,, АС3) а при перетвореннях, що відбуваються при охолодженні, індекс r (Аr2, Аr3). Додавання до заліза інших компонентів зміщує положення критичних точок.

Вуглець (С) – це неметал з температурою плавлення 3500°С. Із залізом він утворює тверді розчини або хімічні сполуки, а в певних умовах може виділятись у вигляді графіту.

 

 

11.2. Діаграма стану залізовуглецевих сплавів. Характеристика фазового складу.

 

Гранична  розчинність  вуглецю  в  Feα   при  нормальній  температурі (20°С) не перевищує 0,006 %, а при t = 723°C граничний вміст вуглецю становить 0,02%. Такий розчин є практично чистим залізом. Називають його ферит (Ф). Міцність фериту σт.о. = 250..300 МПа, твердість 80...90 НВ,  відносне видовження δ =30..40 %, відносне звуження ψ = 80%.

Твердий розчин вуглецю в Feγ