Уникальные учебные работы для студентов


Реферат на тему сплавы и их свойства

Подавляющее большинство металлических материалов — это не чистые металлы, а сплавы. Для специальных целей приготавливают особо чистые металлы, но даже металлы сомой высокой частоты, представляют собой сплавы.

Чистые металлы относительно редко применяют в машиностроении, так как они не обеспечивают необходимого комплекса механических и технологических свойств изготовляемых из них деталей.

Широко используют сплавы, состоящие из двух и более элементов.

Элементы, входящие в сплав, называются компонентами. Металлические сплавы, как и чистые металлы, имеют характерную кристаллическую решетку. Следовательно, они являются кристаллическими веществами. Свойства сплавов зависят от содержания в них основных компонентов, а также от концентрации легирующих элементов, которые специально вводят в сплавы для придания им требуемых свойств.

Получение сплава не всегда. Например, железо со свинцом, свинец с цинком не образуют сплава, так как в жидком виде они не дают раствора. Обязательное условие для образования сплава — получение однородного жидкого раствора соединившихся реферат на тему сплавы их свойства. При затвердевании сплавы образуют различные типы соединений, определяющих их внутреннее строение. Внутреннее строение сплавов резко отличается реферат на тему сплавы их свойства строения металлов, из которых они получены, поэтому и свойства сплавов отличаются от свойств их компонентов.

Существует несколько способов получения металлических и других сплавов: Наиболее распространенным является способ сплавления входящих в состав сплава компонентов. При этом возможно получение следующих типов сплавов: Указанные виды соединений различаются по структуре и по свойствам. Образование того или иного типа сплава обусловливается поведением атомов составляющих его металлов при охлаждении расплава. Механические смеси состоят из практически чистых зерен обоих компонентов, сохраняющих присущие им типы кристаллических решеток и прочностные свойства.

Образование такого сплава происходит при любом соотношении компонентов. Механические смеси образуют компоненты с большим различием атомных диаметров, не способные к взаимному растворению друг в друге в твердом состоянии и не вступающие в химическую реакцию. Компоненты сплава могут обладать как одинаковыми, так и разными кристаллическими решетками. Механические свойства реферат на тему сплавы их свойства зависят от количественного соотношения компонентов, от размеров и формы зерен.

Химические соединения, образующиеся при сплавлении двух компонентов имеют строго определенный состав. Они образуются обычно при соединении компонентов, расположенных в периодической системе далеко один от другого имеющих одинаковые или различные решетки. Химические соединения представляют собой зерна со специфической кристаллической решеткой, отличной от решеток обоих компонентов. Ячейки решеток химических соединений имеют сложное строение.

Связь между атомами в них сильнее и жестче металлической.

  • Ограниченная растворимость наблюдается как у твердых растворов замещения, так и у растворов внедрения;
  • Образование такого сплава происходит при любом соотношении компонентов;
  • Для специальных целей приготавливают особо чистые металлы, но даже металлы сомой высокой частоты, представляют собой сплавы;
  • Пластичность их ниже чем у однофазных латуней, а прочность и износостойкость выше за счет влияния более твердых частиц второй фазы.

Поэтому они являются очень твердыми и хрупкими веществами. Если образующиеся в сплавах химические соединения оказываются стойкими веществами, не диссоциирующими при нагреве вплоть до температуры плавления, то их принято рассматривать в качестве самостоятельных компонентов, способных образовывать сплавы с компонентами сплава. При растворении компонентов друг в друге образуются твердые растворы.

Получающийся при этом продукт представляет собой зерна, кристаллическая реферат на тему сплавы их свойства которых построена из атомов обоих компонентов при кристаллизации сохраняется решетка только одного компонента — того, который является растворителем. Атомы растворенного компонента находятся в решетке растворителя. Если атомы растворимого компонента замещают в узлах решетки атомы компонента-растворителя, то образующийся раствор называется раствором замещения Рис.

Такие растворы образуют компоненты с аналогичными типами кристаллических решеток при небольшой разнице их параметров.

К твердым растворам замещения относятся медноникелевые, железохромистые, железомарганцевые и другие сплавы. Объем новой решетки несколько изменяется в сторону реферат на тему сплавы их свойства или уменьшения параметров, в зависимости от размеров атома растворенного компонента. Если растворимый компонент имеет очень малый атомный диаметр, то образуется твердый раствор внедрения Рис. В этом случае атомы растворимого компонента размещаются в междоузлии ячейки кристаллической решетки растворителя, не вытесняя атомов растворителя из узлов решетки.

  • У алюминиевых бронз литейные свойства жидкотекучесть ниже, чем у оловянных; коэффициент усадки больше, но они не образуют пористости, что обеспечивает получение более плотных отливок;
  • Латуни с более низким содержанием цинка томпаки и полутомпаки уступают латуням Л68 и Л70 в пластичности, но превосходят их в электро- и теплопроводности;
  • Основное преимущество медных сплавов - низкий коэффициент трения что делает особенно рациональным применением их в парах скольжения , сочетающийся для многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойкостью против коррозии в ряде агрессивных сред и хорошей электропроводностью;
  • Диаграммы состояния представляют собой график в координатах состав сплава — температура, на котором отражены продукты, образующиеся в результате взаимодействия компонентов сплава друг с другом в условиях термодинамического равновесия при различных температурах.

Твердые растворы внедрения получаются обычно при соединении металлов с неметаллами. Это объясняется тем, что атомы неметалла — растворенного компонента реферат на тему сплавы их свойства меньше по размерам, чем атомы растворителя — металла.

Компоненты с неограниченной растворимостью образуют только растворы замещения. Ограниченная растворимость наблюдается как у твердых растворов замещения, так и у растворов внедрения. При ограниченной растворимости компонентов за пределами их растворимости образуются или смеси зерен ограниченных твердых растворов обоих компонентов друг в друге например, компонента А в В и компонента В в Аили смеси зерен ограниченного раствора и химического реферат на тему сплавы их свойства компонентов.

В твердых растворах замещения преобладающей связью между атомами является металлическая. В растворах внедрения вместе с металлической может возникать и ковалентная связь. Виды твердых растворов а — замещения; б — внедрения. Сплавы имеют более сложное строение, чем чистые металлы; процессы их кристаллизации сложнее и резко отличаются от процессов кристаллизации металлов. Основное отличие кристаллизации сплавов от кристаллизации чистых металлов состоит в том, что сплавы кристаллизуются не при одной строго определенной температуре, а в интервале температур, то есть от температуры начала кристаллизации до температуры конца кристаллизации.

Температуры, при которых изменяется строение металлов и сплавов, называются критическими точками. Таким образом, металлы при плавлении и кристаллизации имеют одну критическую точку, а сплавы — две. В интервале между двумя точками сплав имеет две фазы — реферат на тему сплавы их свойства и фазу твердых кристаллов. Диаграммы состояния двойных сплавов. Для выявления зависимости состояния сплавов от их концентрации и температуры пользуются диаграммами состояния сплавов.

Диаграммы состояния представляют собой график в координатах состав сплава — температура, на котором отражены продукты, образующиеся в результате взаимодействия компонентов сплава друг с другом в условиях термодинамического равновесия при различных температурах. Этими продуктами являются вещества, имеющие в зависимости от температуры и состава определенное агрегатное состояние, специфический характер строения и вполне определенные свойства.

Их принято называть фазами. Фазой называется часть системы, имеющая однородное строение и отделенная от других частей поверхностью раздела. В состав фазы может входить любое число компонентов, из которых состоит система. Системой в термодинамике называют совокупность веществ или тел, между которыми может беспрепятственно проходить обмен энергией и массой.

Жидкая фаза представляет собой раствор расплавленных компонентов. Твердые фазы являются зернами, имеющими определенную форму, размер, состав, специфику строения и свойства. Диаграмма состояния разделена линиями на области.

  • Свойства сплавов зависят от содержания в них основных компонентов, а также от концентрации легирующих элементов, которые специально вводят в сплавы для придания им требуемых свойств;
  • Диаграммы состояния третьего рода характерны для сплавов, образующихся при сплавлении компонентов, имеющих ограниченную растворимость друг в друге;
  • Для специальных целей приготавливают особо чистые металлы, но даже металлы сомой высокой частоты, представляют собой сплавы;
  • Механические свойства смесей зависят от количественного соотношения компонентов, от размеров и формы зерен.

Отдельные области могут состоять только из одной фазы, а некоторые — из двух, имеющих разные составы, строение и свойства. Анализируя диаграмму состояния, можно составить представление о специфике свойств сплавов данной системы компонентов и характере их изменения в зависимости от состава, а также о возможности термической обработки сплавов и температуре нагрева для ее проведения.

Диаграмма состояния первого рода, соответствует сплавам, компоненты которых в жидком виде неограниченно растворимы, а в твердом состоянии образуют механическую смесь. К таким сплавам относятся свинец — сурьма Pb-Sb Рис. Построим диаграмму для сплава Pb — Sb. Для этого возьмем несколько различных сплавов свинца и сурьмы и на вспомогательной диаграмме температура — время найдем точки кристаллизации для каждого из этих сплавов, определим состояние сплавов в процессе охлаждения и перенесем все эти точки в основную диаграмму состояния.

Вначале вычертим кривые охлаждения чистых компонентов Pb и Sb кривые 1 и 6. Рассмотрим кристаллизацию сплавов следующей концентрации: Кристаллизация 1-го сплава — кривая 2. При этом будет иметь место температурная остановка. Сплав 1 имеет две точки кристаллизации. Кристаллизация 2-го сплава — кривая 3. Сплав имеет две точки кристаллизации. Кристаллизация 3-го сплава — кривая 4. При этом одновременно кристаллизуется свинец и сурьма, которые образуют механическую смесь кристаллов.

Этот сплав кристаллизуется при одной температуре, самой низкой для данной системы, он называе6тся эвтектическим и представляет собой равномерную смесь реферат на тему сплавы их свойства. Кристаллизация 4-го сплава — кривая 5. Этот сплав содержит избыток сурьмы, и в начале кристаллизации выделяются избыточные кристаллы сурьмы. На кривой опять появляется перегиб, характеризующий замедление падения температуры. Так кристаллизуются все остальные сплавы свинца и сурьмы: Перенесем все точки, полученные на диаграмме температура время, на основную диаграмму состояния.

В интервале между линиями ликвидуса и солидуса сплав состоит реферат на тему сплавы их свойства двух фаз: После затвердевания структуры доэвтектического, эвтектического и заэвтектического сплавов будут различны. В доэвтектических сплавах наряду с эвтектикой присутствуют избыточные кристаллы свинца, в эвтектических — только эвтектика, а в заэвтектических — эвтектика с кристаллами сурьмы. Это различие структур и определяет и различие свойств сплавов свинца и сурьмы с разной концентрацией.

Диаграмма состояния второго рода, соответствует сплавам, компоненты которых как в твердом, так и в жидком виде полностью растворимы. К сплавам образующим твердый раствор, относятся сплавы медь — никель, железо — никель, кобальт — хром и др.

Диаграммы реферат на тему сплавы их свойства, как и предыдущие на основании анализа кривых охлаждения нескольких сплавов с различной концентрацией и чистых компонентов.

Построим диаграмму медь — никель Рис. Кривая 2 характеризует кристаллизацию 20-процентного сплава никеля с медью. Началу кристаллизации сплава соответствует точка а; при этом начинают образовываться кристаллы твердого раствора никеля в меди.

Далее процесс реферат на тему сплавы их свойства продолжается несколько замедленно, и в точке в сплав окончательно затвердевает. Таким образом, кристаллизация этого сплава протекает в определенном интервале температур. Аналогично протекает кристаллизация 40-процентного сплава Ni c Cu и кристаллизация 80-процентного сплава Ni c Cu кривая 4.

Соединив точки начала кристаллизации, получим линию ликвидуса АСВ, а соединив точки конца кристаллизации — линию солидуса ADB. Выше линии ликвидуса сплавы Ni c Cu находятся в жидком состоянии, а ниже линии солидуса — в твердом состоянии.

VK
OK
MR
GP