существование одного металла в нескольких кристаллических формах носит название

Нескольких критериев

Существование одного металла (вещества) в нескольких кристаллических формах носит название полиморфизма, или аллотропии. Различные кристаллические формы одного вещества называются полиморфными, или аллотропическими модификациями.

Существование одного и того же металла в нескольких кристаллических формах носит название полиморфизма, или аллотропии. Перестройка кристаллических решеток при критических температурах называется полиморфными превращениями. Полиморфные модификации обозначаются греческими буквами а, р, у и другими, которые в виде индекса добавляют к символу элемента. Полиморфную модификацию при самой низкой температуре обозначают буквой а, при более высокой (5 и т, д.

Существование одного элемента в нескольких кристаллических формах (кристаллических модификациях) называется полиморфизмом или аллотропией.

Полиморфизмом называется существование одного и того же металла в нескольких кристаллических формах (модификациях). Таким образом, при полиморфном превращении изменяется расположение атомов в кристалле, т. е. изменяется тип кристаллической решетки. Полиморфное превращение — обратимый процесс; он происходит как при нагреве, так и при охлаждении твердого тела. Полиморфные формы вещества обозначаются греческими буквами, причем а указывает на модификацию, устойчивую при температуре 20° С, а высокотемпературные модификации (в порядке возрастания температуры) обозначаются соответственно буквами (J, у, д и т. д. Полиморфизм присущ многим металлам, а также наблюдается и у некоторых химических соединений (SiO2, ZrO2 и др.). Полиморфные модификации некоторых металлов приведены в табл. 7.

Как известно, внутренние напряжения, возникающие в процессе нагрева и охлаждения детали, образуют равновесную си« стему и могут проявляться в виде макронапряжений, охватывающих крупные объемы детали (напряжения I рода), микронапряжений в пределах одного или нескольких кристаллических зерен (напряжения II ром) и субмикроскопических напряжений, действующих между элементами кристаллической решетки (напряжения III рода).

Остаточные напряжения образуются вследствие неоднородности линейных или объёмных изменений в смежных макро-, микро- или ультрамикроскопических объёмах металла. В соответствии с этим различаются остаточные напряжения: а) / рода, или зональные, когда размеры зон имеют макроскопический характер, т. е. охватывают или весь объём изделия или значительную часть его; б) If рода, когда размеры зон имеют микроскопический характер, т. е. охватывают объём одного или нескольких зёрен металла; в) /// рода, когда размеры зон имеют ультрамикроскопический характер, т. е. охватывают объём нескольких кристаллических ячеек зерна.

По этой причине дополни- ю9. дин/Смг тельно влияет на прочность кристаллическое строение макро-молекулярного вещества. При этом следует отметить, что по-нятие «кристаллическое строе-ние» различно в отношении микро- и макромолекулярных тел. Последние имеют особую структуру, так называемую пачечную (фиг. II. 4). Вещество состоит из кристаллических и некристаллических (аморфных) областей, причем одна и та же макромолекула может входить в состав нескольких кристаллических и аморфных областей.

Ситаллы — стеклокристаллические материалы, состоящие из одной или нескольких кристаллических фаз, равномерно распределенных в стекловидной массе. Отличаются высокой проч-

С этим явлением мы уже сталкивались в гл. 2 на примере железа. Но железо далеко не одиноко в своем стремлении к «многоликости». Ему в этом следует целая группа металлов. Существование у одного элемента нескольких кристаллических структур называется полиморфизмом, а сам переход кристалл 1 —• Кристалл 2 — полиморфным превращением. С этими превращениями связана одна трагическая страница человеческой истории.

Существование одного и того же металла в нескольких кристаллических формах носит название полиморфизма или аллотропии. Перестройка кристаллических решеток при критических температурах называется полиморфными превращениями. Полиморфные модификации обозначают греческими буквами а, р, у и другими, которые в виде индекса добавляют к символу элемента. Полиморфную модификацию при самой низкой температуре обозначают буквой а, при более высокой Р и т.д.

Поэтому в следующем параграфе предлагается методика разработки классификации видов энергии с помощью нескольких критериев и сама классификация.

Рассмотрим некоторые классические критерии пластичности и хрупкого разрушения, разработанные для однородных металлов и являющиеся основой для построения распространенных критериев прочности для композиционных материалов. Несмотря на то, что природа текучести и хрупкого разрушения существенно различна, один из рассмотренных ниже критериев пластичности послужил основой для построения нескольких критериев хрупкого разрушения композиционных материалов.

Для изучения накопления повреждений в стеклопластиках было предпринято относительно немного попыток. В работе [1] описаны испытания композитов из препрега и эпоксидной смолы при двухступенчатом изменении уровня напряжений. Вычисление суммы отношений числа циклов проводилось для сравнения с хорошо известным правилом Майнера [7]. Хотя и было сделано предположение о влиянии последовательности приложения напряжений, результаты [1] оказались статистически незначимыми при допустимом уровне в 1%. В работе [5] были проведены также испытания слоистых композитов с эпоксидной матрицей на основе стеклоткани при двухступенчатом уровне напряжений. И снова предполагалось, что последовательность напряжений играет некоторую роль, однако, хотя авторы и рассмотрели применимость нескольких критериев учета накопления повреждений, они пришли к выводу, что проведенных экспериментов недостаточно для статистической обработки. Было замечено, что в дальнейшей работе следует принимать во внимание развитие повреждений.

Практика использования теории размерностей так же, как и теории подобия, показывает, что очень часто невозможно одновременное соблюдение нескольких критериев, а в некоторых случаях выводы, полученные с помощью теории размерностей, в зависимости от принятых предпосылок получаются различными. Рассмотрим на нескольких примерах способы учета этих противоречий [47].

Отметим, что задача (15.4) относится к классу задач векторной оптимизации, характеризующихся необходимостью выбора наилучшего решения при наличии нескольких критериев эффективности, которыми являются компоненты вектора Кд> v. В этом случае возможно большое число принципов оптимальности, которые приводят к выбору различных оптимальных решений. В общем случае задача векторной оптимизации отличается значительной сложностью, причем в математическом плане она идентична задаче упорядочения векторных множеств, а выбор принципа оптимальности—выбору отношения порядка [12]. В прикладных задачах динамического синтеза машинных агрегатов проблема выбора принципа оптимальности сводится обычно к задаче скаляри-зации вектора эффективности Кй, v и заключается в выборе на основе некоторой схемы компромисса обобщенного скалярного критерия эффективности Д (целевой аппроксимационной функции).

Решение задач оптимизационного проектирования связано с отыскиванием экстремумов одного или нескольких критериев качества ФА (а) в многомерных пространствах, когда число варьируемых параметров о;(/=1. г) — составляющих вектора а — достигает десятков. В настоящей работе вся методика и примеры рассматриваются для случая, когда &—1, и в дальнейшем будем говорить о Ф (а).

Подобие тепловых явлений может сохраниться также при сохранении постоянства одного или нескольких критериев подобия.

примерно одинаковыми значениями нескольких критериев. Не углубляясь в теорию термодинамического подобия, рассмотрим здесь, имея в виду последующие приложения, два вопроса: во-первых, при каких обстоятельствах признаки и закономерности подобия (в отношении термических свойств), установленные применительно к гомогенным телам, могут быть распространены на двухфазные среды и, во-вторых, каковы предпосылки подобного между собой протекания термодинамических процессов с влажными парами различных веществ. Выяснение этих вопросов связано с задачами моделирования двухфазных потоков и определением условий универсальности некоторых характеристик процесса течения влажных пароь сходственных веществ.

Ясно, что комбинация двух или нескольких критериев также является критерием. Однако общее число критериев не может меняться от перестановок и рекомбинаций отдельных критериев системы (2-23).

Источник

Зависимость свойств кристалла от направления, возникающее в результате упорядоченного расположения атомов в пространстве.

Зависимость свойств кристалла от направления, возникающее в результате упорядоченного расположения атомов в пространстве.

Какая из форм кристаллических решеток является объемно-центрированной кубической решеткой? (1)

11)Существование одного металла в нескольких кристаллических формах носит название:

12)Кристаллы неправильной формы называются:

1. кристаллитами или зернами

Какие дефекты кристаллической решетки являются линейными?

14)Последовательность образования зон в процессе кристаллизации слитка: зона столбчатых кристаллов (1), усадочная раковина(2), зона равноосных кристаллов(3), мелкозернистая корка(4)

15)К типам структуры металлического сплава не относятся:

3. высокомолекулярные соединения

16)Деформацией называется:

3. изменения формы или размеров тела (или части тела под действием внешних сил, а также при нагревании или охлаждении и других воздействиях, вызывающих изменение относительного положения частиц тела

Какие из перечисленных свойств относятся к механическим?

2. твёрдость по Бринеллю

18)При испытании образца на растяжение определяются:

1. предел прочности

19)Твёрдость металлов измеряется на:

20)Измерение твердости, основанное на том, что в плоскую поверхность металла вдавливают под постоянной нагрузкой закаленный шарик используется:

1. в методе Бринелля

21) Измерение твердости, основанное на том, что в плоскую поверхность металла вдавливают под постоянной нагрузкой алмазный индентор в виде конуса с углом при вершине 120 используется:

3. в методе Роквелла по шкалам А и С

22) Измерение твердости, основанное на вдавливании в поверхность образца алмазного индентора (наконечника, имеющего форму правильной четырехгранной пирамиды с двугранным углом при вершине 136)используется:

4. в методе Виккерса

23)Мерой внутренних сил, возникающих в материале под влиянием внешних воздействий (нагрузок, изменения температуры и пр.) является:

24)В общем случае напряженное состояние тела в точке А описывается:

3. вектором напряжений

25)Гидростатическое давление зависит:

1. только от нормальных напряжений

26) Интенсивность напряжений зависит:

2.только от второго инварианта тензора напряжений

27) Деформированное состояние в точке описывается:

4. тензором деформаций

28) Первый инвариант тензора деформации используется:

2.для записи изменения объема деформируемого металла

29) Второй инвариант тензора деформации используется:

1. для характеристики меры деформации

30) Упругая деформация:

2. исчезает после снятия нагрузки

31) Пластическая деформация:

1. остается после снятия нагрузки

32)При испытаниях на маятниковом копре определяют:

2. ударную вязкость

33)При испытании на растяжение определяют:

1. предел прочности при растяжении

Способность материала сопротивляться динамическим нагрузкам

1. ударной вязкостью

1)Твердый раствор внедрения углерода в Feα называется:

2) Твердый раствор внедрения углерода в Feϒ называется:

3)Химическое соединение Fe3C называется:

4)Упорядоченный перенасыщенный твердый раствор углерода в α-железе называется:

5) Сталями называют:

2. сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,02 % до 2.14 % углерода

6) Чугунами называют:

3. сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 6,67 % С

7) Эвтектоидной сталью называют:

4. сплавы железа с углеродом, содержащие 0,8 % углерода

8)Завтектоидной сталью называют:

3. сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,8 до 2.14 % углерода

9)Доэвтектоидной сталью называют:

2. сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,02 % до 0.8 % углерода

10)Доэвтектическим чугуном называют:

2. сплав железа с углеродом, содержащие от 2,14 % до 4,3 % углерода

11) Эвтектическим чугуном называют:

4. сплав железа с углеродом, содержащие 4.3 % углерода

12)Заэвтектическим чугуном называют:

3. сплав железа с углеродом, содержащие от 4,3 до 6.67 % углерода

13) Какие примеси в железоуглеродистых сталях относятся к вредным:

14)В каких сталях в наибольшей степени удален кислород:

15)Стали, характеризующиеся низким содержанием вредных примесей и неметаллических включений, называются:

2. углеродистыми качественными

16)Чугун, в котором весь углерод находится в виде химического соединения Fe3С, называется:

17)Чугуны с пластинчатой формой графита называются:

18)Чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму называются:

19)Чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму называется:

20) Средние значения временного сопротивления (предела прочности) чугуна СЧ25, в МПа равны:

21)Средние значения временного сопротивления (предела прочности) чугуна ВЧ60, в МПа равны:

22)Средние значения временного сопротивления (предела прочности) чугуна КЧ37-12, в МПа равны:

23)Признаками перегрева стали являются:

2. образование крупного действительного зерна

3. получению Видманштеттовой структуры

24)Признаками пережога стали являются:

4. появление участков оплавления по границам зерна и их окисление

Какие структуры термообработанной стали образованы диффузионным превращением переохлажденного аустенита и различаются лишь степенью дисперсности?

26)При закалке углеродистых сталей со скоростью V>Vкр образуется:

Для повышения вязкости стали после закалки обязательной термической операцией является

Зависимость свойств кристалла от направления, возникающее в результате упорядоченного расположения атомов в пространстве.

Источник

Какая из форм кристаллических решеток является объемно-центрированной кубической решеткой? (1)

11)Существование одного металла в нескольких кристаллических формах носит название:

12)Кристаллы неправильной формы называются:

1. кристаллитами или зернами

Какие дефекты кристаллической решетки являются линейными?

14)Последовательность образования зон в процессе кристаллизации слитка: зона столбчатых кристаллов (1), усадочная раковина(2), зона равноосных кристаллов(3), мелкозернистая корка(4)

15)К типам структуры металлического сплава не относятся:

3. высокомолекулярные соединения

16)Деформацией называется:

3. изменения формы или размеров тела (или части тела под действием внешних сил, а также при нагревании или охлаждении и других воздействиях, вызывающих изменение относительного положения частиц тела

Какие из перечисленных свойств относятся к механическим?

2. твёрдость по Бринеллю

18)При испытании образца на растяжение определяются:

1. предел прочности

19)Твёрдость металлов измеряется на:

20)Измерение твердости, основанное на том, что в плоскую поверхность металла вдавливают под постоянной нагрузкой закаленный шарик используется:

1. в методе Бринелля

21) Измерение твердости, основанное на том, что в плоскую поверхность металла вдавливают под постоянной нагрузкой алмазный индентор в виде конуса с углом при вершине 120 используется:

3. в методе Роквелла по шкалам А и С

22) Измерение твердости, основанное на вдавливании в поверхность образца алмазного индентора (наконечника, имеющего форму правильной четырехгранной пирамиды с двугранным углом при вершине 136)используется:

4. в методе Виккерса

23)Мерой внутренних сил, возникающих в материале под влиянием внешних воздействий (нагрузок, изменения температуры и пр.) является:

24)В общем случае напряженное состояние тела в точке А описывается:

3. вектором напряжений

25)Гидростатическое давление зависит:

1. только от нормальных напряжений

26) Интенсивность напряжений зависит:

2.только от второго инварианта тензора напряжений

27) Деформированное состояние в точке описывается:

4. тензором деформаций

28) Первый инвариант тензора деформации используется:

2.для записи изменения объема деформируемого металла

29) Второй инвариант тензора деформации используется:

1. для характеристики меры деформации

30) Упругая деформация:

2. исчезает после снятия нагрузки

31) Пластическая деформация:

1. остается после снятия нагрузки

32)При испытаниях на маятниковом копре определяют:

2. ударную вязкость

33)При испытании на растяжение определяют:

1. предел прочности при растяжении

Способность материала сопротивляться динамическим нагрузкам

1. ударной вязкостью

1)Твердый раствор внедрения углерода в Feα называется:

2) Твердый раствор внедрения углерода в Feϒ называется:

3)Химическое соединение Fe3C называется:

4)Упорядоченный перенасыщенный твердый раствор углерода в α-железе называется:

5) Сталями называют:

2. сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,02 % до 2.14 % углерода

6) Чугунами называют:

3. сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 6,67 % С

7) Эвтектоидной сталью называют:

4. сплавы железа с углеродом, содержащие 0,8 % углерода

8)Завтектоидной сталью называют:

3. сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,8 до 2.14 % углерода

9)Доэвтектоидной сталью называют:

2. сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,02 % до 0.8 % углерода

10)Доэвтектическим чугуном называют:

2. сплав железа с углеродом, содержащие от 2,14 % до 4,3 % углерода

11) Эвтектическим чугуном называют:

4. сплав железа с углеродом, содержащие 4.3 % углерода

12)Заэвтектическим чугуном называют:

3. сплав железа с углеродом, содержащие от 4,3 до 6.67 % углерода

13) Какие примеси в железоуглеродистых сталях относятся к вредным:

14)В каких сталях в наибольшей степени удален кислород:

15)Стали, характеризующиеся низким содержанием вредных примесей и неметаллических включений, называются:

2. углеродистыми качественными

16)Чугун, в котором весь углерод находится в виде химического соединения Fe3С, называется:

17)Чугуны с пластинчатой формой графита называются:

18)Чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму называются:

19)Чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму называется:

20) Средние значения временного сопротивления (предела прочности) чугуна СЧ25, в МПа равны:

21)Средние значения временного сопротивления (предела прочности) чугуна ВЧ60, в МПа равны:

22)Средние значения временного сопротивления (предела прочности) чугуна КЧ37-12, в МПа равны:

23)Признаками перегрева стали являются:

2. образование крупного действительного зерна

3. получению Видманштеттовой структуры

24)Признаками пережога стали являются:

4. появление участков оплавления по границам зерна и их окисление

Какие структуры термообработанной стали образованы диффузионным превращением переохлажденного аустенита и различаются лишь степенью дисперсности?

26)При закалке углеродистых сталей со скоростью V>Vкр образуется:

Для повышения вязкости стали после закалки обязательной термической операцией является

Источник

Кристаллическое строение металлов и сплавов. Кристаллизация сплавов.

В современных условиях развития общества одним из самых значимых факторов технического прогресса в машинострое­нии является совершенствование технологии производства. Коренное преобразование производства возможно в результате создания более совершенных средств труда, разработки принципиально новых технологий.

Развитие и совершенствование любого производства в настоящее время связано с его автоматизацией, созданием робототехнических комплексов, широким использованием вычислительной техники, применением станков с числовым программным управлением. Все это составляет базу, на которой создаются автоматизированные системы управления, становятся возможными оптимизация техноло­гических процессов и режимов обработки, создание гибких автомати­зированных комплексов.

Важным направлением научно-технического прогресса является также создание и широкое использование новых конструкционных материалов. В производстве все шире используют сверхчистые, сверхтвердые, жаропрочные, композиционные, порошковые, поли­мерные и другие материалы, позволяющие резко повысить техниче­ский уровень и надежность оборудования. Обработка этих материа­лов связана с решением серьезных технологических вопросов.

Создавая конструкции машин и приборов, обеспечивая на прак­тике их заданные характеристики и надежность работы с учетом экономических показателей, инженер должен уверенно владеть методами изготовления деталей машин и их сборки. Для этого он должен обладать глубокими технологическими знаниями.

Предметом курса «Технология конструкционных материалов» являются современные рациональные и распространенные в промыш­ленности прогрессивные методы формообразования заготовок и деталей машин. Содержание учебника представлено на принципе единства основных, фундаментальных методов обработки конструк­ционных материалов: литья, обработки давлением, сварки и обра­ботки резанием. Эти методы в современной технологии конструкцион­ных материалов характеризуются многообразием традиционных и новых технологических процессов, возникающих на их слиянии и взаимопроникновении.

Описание технологических процессов основано на их физической сущности и предваряется сведениями о строении и свойствах конст­рукционных материалов. Комплекс этих знаний обеспечивает уни­версальный подход к изучению технологии.

Технически чистые металлы характеризуются низкими прочност­ными свойствами, поэтому в машиностроении применяют главным образом их сплавы. Сплавы на основе железа называют черными, к ним относят стали и чугуны; на основе алюминия, магния, титана и бериллия, имеющие малую плотность — легкими цветными;

на основе меди, свинца, олова и др.—тяжелыми цветными;

на основе цинка, кадмия, олова, свинца, висмута и других метал­лов — легкоплавкими цветными; на основе молибдена, ниобия, циркония, вольфрама, ванадия и других металлов — тугоплавкими цветными.

КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ

Все металлы в твердом состоянии имеют кристаллическое строение. Атомы в твердом металле расположены упорядоченно и образуют кристаллические решетки. Расстояния между атомами называют параметрами решеток и измеряют в нанометрах. С повышением температуры или давления параметры решеток могут изменяться. Некоторые металлы в твердом состоянии в различных температурных интервалах приобретают различную кристалличе­скую решетку, что всегда приводит к изменению их физико-химиче­ских свойств.

Существование одного и того же металла в нескольких кристалли­ческих формах носит название полиморфизма, или аллотропии. Перестройка кристаллических решеток при критических температу­рах называется полиморфными превращениями. Полиморфные мо­дификации обозначаются греческими буквами, которые в виде индекса добавляют к символу элемента.

КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ СПЛАВОВ

Под сплавом подразумевается вещество, полученное сплавлением двух элементов или более. Элементами сплава могут быть металлы и неметаллы. Эти элементы называются компонен­тами сплава. В сплаве кроме основных компонентов могут содер­жаться и примеси. Примеси бывают полезные, улучшающие свой­ства сплава, и вредные, ухудшающие его свойства. Примеси бывают случайные, попадающие в сплав при его приготовлении, и специ­альные, которые вводят для придания ему требуемых свойств.

Кристаллическое строение сплава более сложное, чем чистого металла, и зависит от взаимодействия его компонентов при кристал­лизации. Компоненты в твердом сплаве могут образовывать твердый раствор, химическое соединение и механическую смесь.

Твердые растворы — компоненты сплава взаимно растворяются один в другом. В твердом растворе один из входящих в состав сплава компонентов сохраняет присущую ему кристаллическую решетку, а второй компонент в виде отдельных атомов распределяется внутри кристаллической решетки.

Химическое соединение — компоненты сплава вступают в химиче­ское взаимодействие, при этом образуется новая кристаллическа решетка. Компоненты имеют определенное соотношение по массе.

Процесс перехода сплава из жидкого состояния в твердое с образованием кристаллических решеток (кристаллов) называется первичной кристаллизацией,

Свойства сплавов зависят от образующейся в процессе кристалли­зации структуры. Под структурой понимают наблюдаемое кристалли­ческое строение сплава. Процесс кристаллизации начинается с об­разования кристаллических зародышей — центров кристаллизации. Скорость кристаллизации зависит от скорости зарождения центров кристаллизации и скорости роста кристаллов: чем больше число обра­зующихся зародышей и скорость их роста, тем быстрее протекает процесс кристаллизации. Структура сплава зависит от формы, ориентировки кристаллических решеток в пространстве и скорости кристаллизации.

Центрами кристаллизации могут быть группы элементарных кристаллических решеток, неметаллические включения и тугоплав­кие примеси. Кристаллизация сплава обычно начинается от стенок формы (изложницы). С наибольшей скоростью кристаллы растут в направлении, противоположном отводу теплоты, т. е, перпендику­лярно к стенке формы.

Если при кристаллизации рост решеток не ограничивается, то получаются кристаллы неограниченного размера древовидной формы — дендриты. Так как процесс кристаллизации происходит из многих центров кристаллизации, то ветви дендритов при росте могут ограничивать друг друга и искажаться. Кристаллы неправиль­ной формы называются зернами, или кристаллитами. Комплекс зе­рен — это поликристаллическое тело.

Зерна отличаются различной ориентацией кристаллических ре­шеток; размер зерен составляет 1—10 4 мкм. Зерна повернуты от­носительно друг друга на десятки градусов. На границах зерен име­ется поврежденный переходный слой толщиной порядка нескольких атомных слоев, свойства и химический состав которого могут отли­чаться от свойств тела зерна.

Кристаллические решетки зерна могут иметь различные струк­турные несовершенства: точечные, линейные и поверхностные, ко­торые возникают в результате образования вакансий — мест не занятых атомами; дислоцированных атомов, вышедших из узла ре­шетки; дислокации, возникающих при появлении в кристалле неза­конченных атомных плоскостей; примесных атомов, внедренных в кристаллическую решетку.

Источник