Содержание:

1)Контрольная работа №1 вариант-22

1.1.Существенные характеристики кристаллической структуры

1.2. Энергетические условия процесса кристаллизации. Почему превращения происходят при строго определенных температурах?

1.3. Какую роль играют несовершенства структуры кристаллов. Какую роль играют дислокации в вопросах прочности и пластичности материала.

1.4. Характеристика твердых растворов замещения.

2) Контрольная работа №2 вариант-22

2.1.Вычертите диаграмму состояния железо – карбид железа, спишите превращения и постройте кривую нагревания в интервале температур от 00 до 16000 /с применением правила фаз / для сплава, содержащего 0,3%С.

2.2. Отжиг. Цель и назначение диффузионного, изотермического отжига.

2.3. Назовите режим термической обработки (температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска) фрез из стали У12. Опишите сущность проходящих превращений, микроструктуру и твердость инструмента после термообработки.

2.4. Опишите в каких отраслях промышленности особенно перспективно применение титана и сплава титана.

3) Список используемой литературы. Контрольная работа №1

1.1. Существенные характеристики кристаллической структуры

Все вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях:

твердом, жидком и газообразном, переходы между которыми (так называемые фазовые переходы) сопровождаются скачкообразными изменениями свободной энергии

энтропии, плот­ности и других физических свойств. Четвертым агрегатным состоянием часто называют плазму — сильно ионизированный газ (т. е. газ за­ряженных частиц — ионов, электронов), образующийся при вы­соких температурах (свыше 105 К). Однако это утверждение неточно, так как между плазмой и газом нет фазового перехода. Темне менее, плазма резко отличается от газа прежде всего сильным электриче­ским взаимодействием ионов и электронов, проявляющимся на боль­ших расстояниях

Реализация того или иного агрегатного состояния вещества за­висит главным образом от температуры и давления, при которых оно находится

В газах межмолекулярные расстояния большие, молекулы практически не взаимодействуют друг с другом и, свободно двигаясь, заполняют весь возможный объем. Таким образом, для газа характерно отсут­ствие собственного объема и формы.

Жидкости и твердые тела относят к конденсированному состоя­нию вещества. В отличие от газообразного состояния у вещества в конденсированном состоянии атомы расположены ближе друг к другу, что приводит к их более сильному взаимодействию и, как следствие этого, жидкости и твердые тела имеют постоянный собст­венный объем. Для теплового движения атомов в жидкости харак­терны малые колебания атомов вокруг равновесных положений и ча­стые перескоки из одного равновесного положения в другое. Это приводит к наличию в жидкости только так называемого ближнего порядка в расположении атомов, т. е. некоторой закономерности в расположении соседних атомов на расстояниях, сравнимых с меж­атомными. Для жидкости в отличие от твердого тела характерно та­кое свойство, как текучесть.

Атомы в твердом теле, для которого в отличие от жидкого тела характерна стабильная, постоянная собственная форма, совершают только малые колебания около своих равновесных положений. Это приводит к правильному чередованию атомов на одинаковых расстояниях для сколь угодно далеко удаленных атомов, т. е существования

так называемого дальнего порядка в расположении атомов. Такое правильное, регулярное расположение атомов в твердом теле, характеризующееся периодической повторяемостью в трех измерениях образует кристаллическую решетку, а тела, имеющие кри­сталлическую решетку, называют твердыми телами. Кроме того, существуют аморфные тела (стекло, воск и т. д.). В аморфных телах атомы совершают малые колебания вокруг хаотически расположенных равновесных положений, т. е. не образуют кристаллическую решетку. Аморфное тело находится с термодинамической точки зре­ния в неустойчивом (так называемом метастабильном) состоянии и его следует рассматривать как сильно загустевшую жидкость, ко­торая с течением времени должна закристаллизоваться, т. е. атомы в твердом теле должны образовать кристаллическую решетку и пре­вратиться в истинно твердое тело.

Аморфное состояние образуется при быстром- (106 О С/с и более) охлаждении расплава. Например, при охлаждении ряда сплавов из жидкого состояния образуются так называемые металлические стекла, обладающие специфическими физико-механическими свойствами.

Атомы в кристаллическом твердом теле располагаются в пространстве закономерно, периодически повторяясь в трех измерениях через строго определенные расстояния, т. е. образуют кристаллическую решетку. Кристаллическую решетку можно «построить», выбрав для этого определенный «строи тельный блок» (аналогично постройке стены из кирпичей) и многократно смещая этот блок по трем, непараллельным направлениям. Такая «строительная» единица кристаллической решетки имеет форму параллелепипеда и называется элементарной ячейкой. Все элемен­тарные ячейки, составляющие кристаллическую решетку, имеют одинаковую форму и объемы. Атомы могут располагаться как в вер­шинах элементарной ячейки, так и в других ее точках (в узлах кри­сталлической решетки). В первом случае элементарные ячейки назы­ваются простыми (примитивными), во втором — сложными. Если форма элементарной ячейки определена и известно расположение всех атомов внутри нее, то имеется полное геометрическое описание кристалла, т. е. известна его атомно-кристаллическая структура.

1.2. Энергетические условия процесса кристаллизации. Почему превращения происходят при строго определенных температурах?

Любое вещество, как известно, может находиться в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом. В чистых металлах при определенных температурах происходит изменение агрегатного стояния твердое состояние сменяется жидким при температуре плавления, жидкое состояние переходит в газообразное при темпе­ратуре кипения. Температуры перехода зависят от давления но при постоянном давлении они вполне определенны.

При переходе из жидкого состояния в твердое образуется кристаллическая решетка, возникают кристаллы. Такой процесс называется кристаллизацией. Чем объясняется существование при одних температурах жидкого, а при других температурах твердого состояния и почему превращение происходит при строго определенных температурах?

В природе все самопроизвольно протекающие превращения, а следовательно, кристаллизация и плавление обусловлены тем, что новое состояние в новых условиях является энергетически бо­лее устойчивым, обладает меньшим за­пасом энергии.

Поясним примером. Тяжелый шарик из положения 1 (рис. 1) стремится попасть в более устойчивое положение 2, так как по­тенциальная энергия в положении 2 меньше, чем в положении 1.

Энергетическое состояние системы, имеющей огромное число охваченных теп­ловым движением частиц (атомов, молекул), характеризуется осо­бой термодинамической функцией F, называемой свободной энер­гией (свободная энергия F = U — ТS, где U — внутренняя энергия системы; Т— абсолютная температура; S—энтропия). Можно сказать, что чем больше свободная энергия системы, тем система менее устойчива, и если имеется возможность, то си­стема переходит в состояние, где свободная энергия меньше («подобно» шарику, который скатывается из положения 1 в положение 2, если на пути нет препятствия).