Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Что понимают под микроструктурой металла

Микроструктура металлов

Металлы состоят из совокупности атомов, упорядоченно расположенных в кристаллической структуре. Несмотря на то, что мы рассматривали процесс кристаллизации, как образование единичных кристаллов, металлы обычно не образуют единого кристалла при твердении (переходе из состояния, называемого расплавом), вместо этого они образуют структуру, состоящую из множества мелких кристаллов.

Это происходит потому, что внутри расплавленного металла рассеяно множество ядер или центров кристаллизации. Такие ядра могут образовываться при существенной потере тепловой энергии четырьмя атомами. Благодаря этому четыре атома способны образовать элементарную ячейку. Эти элементарные ячейки растут по мере того, как все большее количество атомов достигает низкого энергетического уровня и начинает присоединяться к ним, в результате чего и происходит образование кристалла. Этот процесс известен под названием гомогенной кристаллизации. Для того чтобы вырастить единый кристалл металла из всего имеющегося расплава, потребуется сложное специальное оборудование.

Чаще всего твердение инициируется присутствием примесей в расплаве металла. После того, как температура опустится ниже точки плавления, атомы металла станут осаждаться на этих примесях, и начнется образование кристаллов. Этот процесс известен под названием гетерогенной кристаллизации. Кристаллы (иначе называемые зернами) будут продолжать свой рост до тех пор, пока весь металл не затвердеет. Во время своего роста они начинают сталкиваться друг с другом, образуя границы между кристаллами, где атомы расположены беспорядочно. Эти границы, называемые границами зерен, обычно и являются дефектной областью кристаллической структуры металла.

На Рис. 1.5.1 схематически изображен процесс твердения металла. Малый размер зерен обусловливает положительные свойства металла, благодаря повышению его предела текучести, однако в данный момент мы не будем рассматривать причины, по которым это происходит. Одним из способов получения мелкозернистых структур является быстрое твердение расплава, которое используют при литье стоматологических золотых сплавов в литейные формы, разогретые до более низких температур по сравнению с температурой плавления сплава. Альтернативным способом получения мелкозернистых структур является обеспечение множества центров кристаллизации. Это можно получить добавкой иридия к стоматологическим литейным сплавам на основе золота. Иридий создает множество центров кристаллизации и, тем самым, позволяет ограничить рост зерен.

Рис. 1.5.1. Процесс твердения металла

Детальное изучение структуры металлов, а именно, размеров кристаллов, их формы и состава, исключительно важно для выяснения их свойств и технологии получения. Некоторые представления о структуре металлов может дать изучение металлических поверхностей под электронным микроскопом в отраженном свете.

Свет отражается от полированной металлической поверхности, и характер отражения будет зависеть от наличия на ней неровностей, приводящих к его рассеянию.

 Химическое воздействие на полированную поверхность металла (называемое травлением) также приведет к изменению характера отражения света. Соответствующие химические реактивы воздействуют на определенные области, находящиеся на поверхности металла в зоне повышенного механического напряжения, т.е. на границы зерен, в которых упаковка атомов не полностью упорядочена. Травление приводит к образованию канавок, рассеивающих свет, которые выгладят более темными линиями. Этот эффект схематически изображен на Рис. 1.5.2 для металла с выраженной однородной структурой зерен. Все зерна обладают приблизительно одинаковыми размерами и формой; такая структура зерен называется равноосной. Примером металла с такой структурой зерен служит доэвтектоидная гипоэвтектоидная нержавеющая сталь, поверхность которой после травления представлена на Рис. 1.5.3. Возможны и другие формы и размеры зерен, и очень часто они зависят от вида технологической обработки, используемого при твердении расплава. Например, если расплавленный металл заливать в форму с квадратным или круглым сечением, температура которой будет ниже, чем у расплава, структура затвердевшего металла будет выглядеть так, как показано на Рис. 1.5.4, т.е. кристаллы растут от стенок формы к центру.

Рис. 1.5.2. Отражение падающего света от протравленной поверхности металла

 Рис. 1.5.3. Зернистая структура гипоэвтектоидной нержавеющей стали

Рис. 1.5.4. Зернистая структура в зависимости от условий твередения расплава

Многие металлы легко деформируются, особенно, если они находятся в элементарном (т.е. чистом) состоянии. Это позволяет придавать им любую желаемую форму ударами молота, путем проката, прессования или протяжки. Крупные отливки, известные под названием слитков, могут быть превращены в изделия любой требуемой формы, например, в крыло автомобиля, остов лодки или проволоку.

Металл, форма которого была изменена путем деформации, называется кованым. Если бы стали изучать под оптическим микроскопом микроструктуру металлической проволоки, то она выглядела бы так, как показано на рисунке Рис. 1.5.5. Зерна вытянуты в направлении протяжки и образуют слоистую структуру.

Рис. 1.5.5. Вытянутые кристаллические зерна в структуре металлической проволоки, полученные в результате протяжки

Таким образом, изучая микроскопическую структуру металла, можно получить о нем много информации.

Основы стоматологического материаловедения Ричард ван Нурт

medbe.ru

Макроструктура металлов

Макроструктура металлов.

Макроструктура, микроструктура, металловедение, твердость

Макроструктура металла (от макро... и лат. stuctura - строение), строение металла, видимое невооружённым глазом или с помощью лупы, то есть при увеличениях до 25 раз. М. изучают на плоских образцах - темплетах, вырезанных из изделия или заготовки, а также на изломах изделия. Для выявления М. поверхность темплета тщательно шлифуют, затем травят растворами кислот или щелочей. При исследовании М. можно обнаружить нарушения сплошности металла (раковины, рыхлость, газовые пузыри, расслоения, трещины и т.д.), выявить распределение примесей и неметаллических включений, форму и расположение кристаллитов (зёрен) в разных частях изделия, а иногда даже особенности строения отдельных зёрен металла (см. Металлография). Изучение М. позволяет сделать заключение о качестве заготовки и правильности ведения технологического процесса при литье, обработке давлением или сварке изделия. В некоторых случаях качество металла характеризуется видом излома, позволяющим установить, как проходит поверхность разрушения (по телу или по границам зёрен), выяснить причины разрушения и т.д.

Микроструктура металла (от микро... и лат. structura - строение), строение металла, выявляемое с помощью микроскопа (оптического или электронного). Металлы и сплавы состоят из большого числа кристаллов неправильной формы (зёрен), чаще всего неразличимых невооружённым глазом. Зёрна имеют округлую или вытянутую форму, могут быть крупными либо мелкими и располагаться друг относительно друга в определённом порядке или случайно. Форма, размеры и взаимное расположение, а также ориентировка зёрен зависят от условий их образования. Часть микроструктуры металла, имеющая однообразное строение, называемое структурной составляющей (например, избыточные кристаллы, эвтектика, эвтектоид, в частности для железоуглеродистых сплавов аустенит, феррит, цементит, перлит, ледебурит, мартенсит). Количественное соотношение структурных составляющих сплава определяется его химическим составом и условиями нагрева и охлаждения.

Металловедение - научная основа изысканий состава, способов изготовления и обработки металлических материалов с разнообразными механическими, физическими и химическими свойствами. Уже народам древнего мира было известно получение металлических сплавов (бронзы и др.), а также повышение твёрдости и прочности стали посредством закалки. Как самостоятельная наука металловедение возникло и оформилось в 19 веке, вначале под названием металлографии. Термин металловедение введён в 20-х гг.20 в. в Германии, причём было предложено сохранить термин "металлография" только для учения о макро - и микроструктуре металлов и сплавов. Во многих странах металловедение по-прежнему обозначают термином "металлография", а также называют "физической металлургией".

Твердость - сопротивление металлов вдавливанию. Твердость металлов не является физической постоянной, а представляет собой сложное свойство, зависящее как от прочности и пластичности, так и от метода измерения. Т. м. характеризуется числом твёрдости. Наиболее часто для измерения Т. м. пользуются методом вдавливания. При этом величина твёрдости равна нагрузке, отнесённой к поверхности отпечатка, или обратно пропорциональна глубине отпечатка при некоторой фиксированной нагрузке. Отпечаток обычно производят шариком из закалённой стали (методы Бринелля, Роквелла), алмазным конусом (метод Роквелла) или алмазной пирамидой (метод Виккерса, измерение микротвёрдости). Реже пользуются динамическими методами измерения, в которых мерой твёрдости является высота отскакивания стального шарика от поверхности изучаемого металла (например, метод Шора) или время затухания колебания маятника, опорой которого является исследуемый металл (метод Кузнецова - Герберта - Ребиндера). Числа твёрдости указываются в единицах НВ (метод Бринелля), HV (метод Виккерса), HR (метод Роквелла), где Н от английского hardness - твёрдость. Поскольку при определении твёрдости методом Роквелла пользуются как стальным шариком, так и алмазным конусом, часто вводятся дополнительные обозначения - В (шарик), С и А (конус, разные нагрузки). По специальным таблицам или диаграммам можно осуществлять пересчёт чисел твёрдости (например, число твёрдости по Роквеллу можно пересчитать на число твёрдости по Бринеллю). Выбор метода определения твёрдости зависит от исследуемого материала, размеров и формы образца или изделия и др. факторов.

Твёрдость весьма чувствительна к изменению структуры металла. Измерениями микротвёрдости пользуются при изучении механических свойств отдельных зёрен, а также структурных составляющих сложных сплавов.

Для относительной оценки жаропрочности металлических материалов иногда пользуются так называемой длительной твёрдостью (или микротвёрдостью), измерение которой производят при повышенной температуре длительное время (минуты, часы) начертить диаграмму железо – цементит.

Равновесное состояние железоуглеродистых сплавов в зависимости от содержания углерода и температуры описывает диаграмма состояния железо - углерод. На диаграмме состояния железоуглеродистых сплавов (рис.1) на оси ординат отложена температура, на оси абсцисс - содержание в сплавах углерода до 6,67%, то есть до такого количества, при котором образуется цементит Fе3С.

По диаграмме состояния системы железо - углерод судят о структуре медленно охлажденных сплавов, а также о возможности изменения их микроструктуры в результате термической обработки, определяющей эксплуатационные свойства. На диаграмме состояния Fe - Fе3С приняты международные обозначения. Сплошными линиями показана диаграмма состояния железо - цементит (метастабильная, так как возможен распад цементита), а пунктирными - диаграмма состояния железо - графит (стабильная).

Рассматриваемую диаграмму правильнее считать не железоуглеродистой (Fe - С), а железоцементитной (Fe - Fе3С), так как свободного углерода в сплавах не содержится. Но так как содержание углерода пропорционально содержанию цементита, то практически удобнее все изменения структуры сплавов связывать с различным содержанием углерода.

Компоненты системы железо и углерод - элементы полиморфные. Основной компонент системы - железо.

Углерод растворим в железе в жидком и твердом состояниях, а также может образовать химическое соединение - цементит Fе3С или присутствовать в сплавах в виде графита.

В системе железо-цементит (Fe - Fе3С) имеются следующие фазы: жидкий раствор. твердые растворы - феррит и аустенит, а также химическое соединение - цементит.

Феррит может иметь две модификации - высоко - и низкотемпературную. Высокотемпературная модификация d-Fe и низкотемпературная - a-Fe представляют собой твердые растворы углерода, соответственно, в d - и a - железе.

Диаграмма состояния Fe-C.

Предельное содержание углерода в a-Fe при 723°С - 0,02%, а при 20°С - 0,006%. Низкотемпературный феррит a-Fe по свойствам близок к чистому железу и имеет довольно низкие механические свойства, например, при 0,06% С:

s = 250 МПа;

d - 50%;

y= 80%;

твердость - 80...90 НВ.

Аустенит g-Fe - твердый раствор углерода в g-железе. Предельная растворимость углерода в g-железе 2,14%. Он устойчив только при высоких температурах, а с некоторым примесями (Мn, Сг и др.) при обычных (даже низких) температурах. Аустенит обладает высокой пластичностью, низкими пределами текучести и прочности. Твердость аустенита 160... 200 НВ.

Цементит Fе3С - химическое соединение железа с углеродом, содержащее 6,67% углерода. Между атомами железа и углерода в цементите действуют металлическая и ковалентная связи. Температура плавления ~1250°С. Цементит является метастабильной фазой; область его гомогенности очень узкая и на диаграмме состояния он изображается вертикалью. Время его устойчивости уменьшается с повышением температуры: при низких температурах он существует бесконечно долго, а при температурах, превышающих 950°С, за несколько часов распадается на железо и графит. Цементит имеет точку Кюри (210°С) и обладает сравнительно высокими твердостью (800 НВ и выше) и хрупкостью. Прочность его i растяжение очень мала (s =40 МПа).

В системе железо - цементит имеются две тонкие механические смеси фаз - эвтектическая (ледебурит) и эвтектоидная (перлит).

Ледебурит является смесью двух фаз g-Fe + Fе3С, образующихся при 1130°С в сплавах, содержащих от 2,0 до 6,67%С, и наблюдается визуально как структурная составляющая железоуглеродистых сплавов, главным образом, чугунов. Ледебурит обладает достаточно высокими прочностью (НВ>600) и хрупкостью.

Перлит (до 2,0%С) представляет собой смесь a-Fe + Fе3С (в легированных сталях - карбидов), образующуюся при 723°С и содержании углерода 0,83% в процессе распада аустенита, и наблюдается визуально как структурная составляющая железоуглеродистых сплавов.

Механические свойства перлита зависят от формы и дисперсности частичек цементита (прочность пластинчатого перлита несколько выше, чем зернистого):

s=800...900 МПа;

d< 16%;

НВ 180. .,220.

Диаграмма состояния Fe - Fе3С (рис.1) является комбинацией диаграмм простых типов. На ней имеются три горизонтали трехфазных равновесий: перитектического (1496°С), эвтектического (1147°С) и эвтектоидного (727°С).

Все линии на диаграмме состояния соответствуют критическим точкам, то есть температурам, при которых происходят фазовые и структурные превращения в железоуглеродистых сплавах.

Линия ABCD - линия начала кристаллизации сплава (ликвидус), линия AHJECF - линия конца кристаллизации сплава (солидус).

В области диаграммы HJCE находится смесь двух фаз: жидкого раствора и аустенита, а в области CFD - жидкого раствора и цементита. В точке С при содержании 4,3%С и температуре 1130°С происходит одновременная кристаллизация аустенита и цементита и образуется их тонкая механическая смесь - ледебурит. Ледебурит присутствует во всех сплавах, содержащих от 2,0 до 6,67%С (чугуны).

Точка Е соответствует предельному насыщению железа углеродом (2,0%С).

В области диаграммы AGSF находится аустенит. При охлаждении сплавов аустенит распадается с выделением по линии GS феррита, а по линии SE - вторичного цементита. Линии GS и PS имеют большое практическое значение для установления режимов термической обработки сталей. Линию GS называют линией верхних критических точек, а линию PS - нижних критических точек.

В области диаграммы GSP находится смесь двух фаз - феррита и распадающегося аустенита, а в области диаграммы SEE' - смесь вторичного цементита и распадающегося аустенита.

В точке S при содержании 0,8%С и при температуре 723°С весь аустенит распадается и одновременно кристаллизуется тонкая механическая смесь феррита и цементита - перлит.

Линия PSK соответствует окончательному распаду аустенита и образованию перлита. В области ниже линии PSK никаких изменений структуры не происходит.

Структурные превращения в сплавах, находящихся в твердом состоянии, вызваны следующими причинами: изменением растворимости углерода в железе в зависимости от температуры сплава (QP и SE), полиморфизмом железа (PSK) и влиянием содержания растворенного углерода на температуру полиморфных превращений (растворение углерода в железе способствует расширению температурной области существования аустенита и сужению области феррита).

Диаграмма стабильного равновесия Fe - Fе3С, обозначенная на рис.1 пунктиром, отображает возможность образования высокоуглеродистой фазы - графита - на всех этапах структурообразования в сплавах с повышенным содержанием углерода. Диаграмма состояния стабильной системы железо - графит отличается от метастабильной системы железо-цементит только в той части, где в фазовых равновесиях участвует высокоуглеродистая фаза (графит или цементит).

На диаграмме состояния различают две области: стали и чугуны. Условия принятого разграничения - возможность образования ледебурита (предельная растворимость углерода в аустените):

• стали - до 2,14% С, не содержат ледебурита;

• чугуны - более 2,14% С, содержат ледебурит.

В зависимости от содержания углерода (%) железоуглеродистые сплавы получили следующие названия:

• менее 0,83 - доэвтектоидные стали;

• 0,83 - эвтектоидные стали;

• 0,83...2 - заэвтектоидные стали;

• 2...4,3 - доэвтектические чугуны;

• 4,3...6,67 - заэвтектические чугуны.

3 Для заданных материалов приведите состав, свойства и примеры применения:

25ХГСА, У10А, 25Х13Н2, А20, ВЧ100, АМг2, текстолит.

Характеристика материала 25ХГСА.

Химический состав в% материала 25ХГСА.

Температура критических точек материала 25ХГСА.

Механические свойства при Т=20oС материала 25ХГСА.

Физические свойства материала 25ХГСА.

Технологические свойства материала 25ХГСА.

Характеристика материала У10А.

Характеристика материала 25Х13Н2

Химический состав в % материала 25Х13Н2.

Механические свойства при Т=20oС материала 25Х13Н2.

Физические свойства материала 25Х13Н2.

Характеристика материала А20

Химический состав в % материала А20.

Технологические свойства материала А20.

studfiles.net

Микроструктура - металл - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Микроструктура - металл

Cтраница 4

Анализ микроструктур металла в местах промыва рабочих поверхностей тарелей и седел показал, что локальный характер распространения промывов обусловлен преимущественным развитием разрушения по границам зерен и около них. Особенно это заметно при перлитно-ферритной структуре в зоне промыва.  [46]

Исследования микроструктуры металла в темной и светлой зоне участков трубы ( вблизи места разрыва и вдали от него) показали, что в темных участках процентное содержание перлитной составляющей значительно меньше, чем на светлых участках. Кроме того, содержание воаорода в металле стенки трубы, имеющей темные участки, примерно в 10 раз больше, чем на светлых участках.  [47]

Исследованием микроструктуры металла, взятого из кипятильных труб верхнего п нижнего пучков, установлено, что они оставались без воды п были перегреты до температуры выше 600 С.  [48]

Контроль микроструктуры металла предполагает выполнение вырезок из подлежащих контролю деталей и последующее изготовление из этих вырезок металлографических шлифов. Такой метод контроля микроструктуры является разрушающим, т.к. приводит к безвозвратной порче детали, и деталь приходится заменять новой.  [49]

Изменения микроструктуры металла помогли точно установить причину разрушения, однако во многих случаях эти изменения могут быть причиной повреждения металла. Изменения микроструктуры нередко приводят к изменению свойств ползучести материала, вследствие чего находящийся в длительной эксплуатации материал уже не будет отвечать требованиям, первоначально принятым в расчетах.  [50]

Исследования микроструктуры металла шва показывают, что при температуре 470 С увеличение длительности выдержки до 5000 ч не приводит к заметному изменению структуры, видимой под микроскопом. При температуре 550 С увеличение длительности выдержки с 1000 до 5000 ч вызывает повышение количества мелкодисперсной фазы.  [51]

Формирование микроструктуры металла шва при сварке протекает в три этапа в последовательности: образование 5-феррита при кристаллизации из жидкой фазы, образование аустенита в результате 5 - у-прев-ращения и последующий распад аустенита в результате у - ос-превращения. При оценке качества и работоспособности сварных соединений ориентируются на величину аустенитного ( первичного) зерна и продукты распада аустенита. Последнее представляет собой преимущественно бей-нит ориентированного и / или зернистого строения.  [52]

Исследование микроструктуры металла опасной зоны показало, что разрушение происходило по механизму парообразования: цепочки пор и микротрещины располагались в основном по границам зерен, перпендикулярных действию максимальных растягивающих напряжений. Такому механизму разрушения отвечает уравнение (4.17), с помощью которого проведены все расчеты.  [54]

Исследование микроструктуры металла поврежденных труб позволило установить, что между структурой на лобовой и тыльной сторонах нет разницы; сфероидизацкя перлита ие наблюдается. Это дает основание сделать вывод, что температура поверхности труб не превышала 580 С.  [55]

Анализ микроструктур металла многослойных швов практически идентичного состава, но с различным содержанием кислорода, показывает, что ферритная матрица при концентрации кислорода менее 0 02 % имеет игольчатое строение. Повышение количества кислорода в металле шва способствует формированию более равновесных структур.  [56]

Факультативно определяется микроструктура металла. Проверка механических свойств производится для каждой плавки. От каждой плавки отрезается 2 образца для механических испытаний. При неудовлетворительных результатах по какому-либо виду испытаний допускаются повторные испытания на том же кольце на удвоенном количестве образцов, взятых от того же кольца.  [57]

Для исследования микроструктуры металла непосредственно на паропроводах хорошо зарекомендовали себя переносные микроскопы, сконструированные на базе биологического микроскопа МБИ-1 и металлографического микроскопа ММУ-1 или ММУ-3. Изготовление микрошлифа для микроструктурного анализа аналогично описанному в гл. Для исследования структуры обычно достаточно приготовления микрошлифа размером не более 20X20 мм. Микроскоп крепят к поверхности трубы с помощью цепного устройства, обеспечивающего жесткое крепление, затем проводят фотографирование микроструктуры на пленку или фотопластинку, для чего на микроскоп укрепляют фотокамеру Зенит или микронасадку МФН-1, МФН-2 или МФН-3.  [58]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Металлы (стр. 1 из 4)

Литобзор

Из 104 элементов периодической системы Д. И. Менделеева 82 элемента являются металлами. Все металлы являются кристаллическими телами, в которых атомы расположены закономерно и периодически.

Металлы представляют собой поликристаллические тела, состоящие из большого количества мелких различно ориентированных по отношению друг к другу кристаллов. Вследствие условий кристаллизации, кристаллы имеют неправильную форму называются кристаллами или зернами металла.

Металлы в твердом состоянии и отчасти в жидком состоянии обладают высоко тепло - и электропроводностью, а также положительным температурным коэффициентом электросопротивления. Большое количество металлов обладает сверхпроводимостью, термоэлектронной эмиссией хорошей отражательной способностью. Наиболее характерные свойства металлов объясняются наличием в них легко подвижных электронов проводимости. Атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Атом в стационарном состоянии нейтрален. Число электронов в атоме равно положительному заряду ядра и соответствует порядковому номеру элемента в периодической системе элементов.

Атомы металлов содержат на внешнем энергетическом уровне небольшое число электронов. Связь электрона с атомом определяется работой выхода электрона, то есть работой, необходимой для удаления из изолированного атома внешнего электрона.

Устойчивость металла, представляющего собой иона – электронную решетку, определяется электрическим притяжением между положительно заряженными ионами и обобщенными электронами. Такое взаимодействие имеет название металлической связи. Сила связи в металлах определяется силами отталкивания и силами притяжения между ионами и электронами, которые не имеют резко выраженного направленного характера. Атомы (ионы) стремятся расположиться на таком расстоянии друг от друга, чтобы энергия взаимодействия была минимальной.

Под структурой понимают строение металла. Структуру металла делят на макроструктуру и микроструктуру. Макроструктура – это строение металла видимое невооруженным глазом или при не большом увеличении. Макро структуру можно исследовать по методике излома и на специальных макрошлифах. Изучение излома – это методика для определения переднего фронта вязкой трещины. В отличие от аморфного тела, кристаллическое тело имеет зернистый излом. По излому определяют о размере зерна, особенностям выплавки и литья (температура литья, скорость и равномерность охлаждения), термической обработки, а, следовательно, свойствах металла. Крупнозернистый излом отвечает более низким механическим свойствам, чем мелкозернистый. Вид излома используют в качестве критерия при определении склонности стали к хрупкому разрушению, для определения трещин. При изучении макроструктуры на специальных макрошлефах образцы вырезают из крупных заготовок или изделий, поверхность которых шлифуют, полируют, а затем подвергают травлению специальными реактивами. Действие реактивов основано на их способности окрашивать и растворять различные составляющие сплавов, также выявлять микро пустоты, трещины по измерениям мезогеометрии излома.

При исследовании макрошлефа можно определить расположение зерен в литом металле; дефекты, нарушающие оплошность металла, а это усадочная рыхлость газовые пузыри, трещины.

Микроструктура показывает взаимное расположение фаз, их форму и размеры. Для определения микроструктуры из исследуемого металла изготовляют микро шлиф, т. е. не большой образец, одну из плоскостей которого тщательно шлифуют, полируют и подвергают травлению специальными реактивами. Микроструктуру металлов наблюдают в оптическом металлографическом микроскопе, в котором изучаемый объект рассматривается в отраженном свете в настоящее время применяется прямой метод исследования трещин на просвет. В этом случае исследуют трещины, их образцы, приготовленные из массивных образцов и прозрачных для электронов. Для изучения металлов применяют электронный микроскоп. Использование электронных лучей, обладающих очень малой длиной волны, дает возможность различать детали очень малых размеров.

Выявление микроструктуры при травлении основано на том, что различные фазы протравливаются, не одинаково и поэтому окрашиваются по-разному.

Электронный микроскоп, дающий на один – два порядка большее разрешение, чем оптический позволяет изучить тонкую структуру металла. Один из методов электронной микроскопии это есть наблюдение диффектов кристаллической структуры. Различают косвенные и прямые методы исследования структуры. Косвенные методы основаны на специальной технике приготовления тонких слепков – пленок (реплик), отображающих рельеф травленого шлифа. Исследуя полученную реплику, можно наблюдать детали структуры, минимальный размер которых равен 2 -5 нм.

Прямые методы позволяют исследовать тонкие металлические фольги толщиной до 300 нм. Этот метод дает возможность наблюдать различные не совершенства кристаллик строения: дислокации, дефекты скопления.

А электронном микроскопе изучается не сам метал, а лаковый или кварцевый слепок, полученный с поверхности протравленного шлифа и воспроизводящий детали его рельефа. Электронная микрофрактография изучает с помощью электронного микроскопа вязкие трещины, изломы в стали.

Микроанализ позволяет установить величину, форму и ориентировку зерен, отдельные фазы и структурные составляющие изменения внутреннего строения металлов.

Металл, испытывающий в работе многократные переменные нагрузки разрушается. Разрушение металла под действием повторных или знакопеременных напряжений называют усталостью металла, а его свойства сопротивляться разрушению от усталости называют приделом выносливости. В результате усталостного разрушения возникает характерный излом, состоящий из двух зон. Первая зона имеет гладкую притертую поверхность, ее называют зоной усталости, ее образование происходит постепенно. Наиболее слабом участке образуется трещина. Вторая зона у хрупких металлов имеет грубо кристаллическое, а у вязких волокнистое строение. Вязкая трещина возникает на поверхности в первой зоне. В этой зоне сосредоточены максимальные напряжения и разрушения происходят по поверхности действия наибольших растягивающих напряжений. Исследования показали, что если металл выдерживает определенное число циклов без разрушения, то он выдержит такое же напряжение и при значительно большем числе нагрузок. Придел выносливости определяют на вращающемся образце, с приложением изгибающей нагрузки. Испытывают не менее шести образцов.

Многие детали современных машин работают в условиях высоких температур. Повышение температуры влияет на механические свойства, понижают модуль упругости, приделы прочности. Механические свойства при высоких температурах зависят от скорости приложения нагрузки. При высоких температурах и постоянно действующей нагрузки наблюдается нарастание пластической деформации при напряжениях, меньших, чем те, которые могут вызвать остаточную деформацию.

Пластическая или достаточная деформация – это деформация, которая остается после прекращения действия сил вызвавших ее. При пластической деформации в кристаллической решетке металла под действием напряжений происходит необратимое перемещение атомов. После снятия напряжений в теле наблюдается остаточное изменение формы и размеров образца, при чем оплошность тела или образца не нарушается. При небольшой величине напряжений атомы смещаются не значительно, после снятия напряжений они возвращаются в исходное положение. При увеличении напряжения наблюдается необратимое смещение атомов на параметр решетки, то есть происходит пластическая деформация. В результате развития пластической деформации может произойти разрушение путем сдвига.

В кристаллической решетке сдвиг происходит по плоскостям. Наиболее легкий сдвиг по определенным плоскостям и направлениям объясняется тем, что при этом величина перемещения атомов из одного устойчивого равновесного положения в узле решетки в другое такое же положение будет минимальной. Чем больше элементов сдвига в решетке, тем выше пластичность металла. По современным представлениям пластическая деформация происходит под действием напряжений в результате перемещения дислокации.

Разрушение металла при высоких температурах – это деформация и разрушение по границам зерен. Этот метод объясняет, что по границам зерен, содержащих большое количество дефектов (вакансий, дислокаций, трещин), легко протекают диффузионные процессы. Когда напряжение отсутствует, диффузионные перемещения пограничных атомов не имеют направленного характера. При наличии даже не больших напряжений передвижение атомов на границах зерен способствует ползучести металла и приводит к остаточной дифформации вследствие перемещения одного зерна относительно другого вдоль поверхности их раздела. В результате испытаний определяется наибольшее напряжение, при котором скорость или деформация ползучести за определенное время на превышает заданной величины. Один из методов для устранения трещин – специальные установки, в которых образец помещается в электропечь и при постоянной температуре подвергается длительному действию постоянно растягивающей силы. В процессе испытания фиксируется деформация образца.

К основным дефектам, которые могут возникнуть при закалке стали относятся трещины – внутренние или наружные, деформации. Трещины возникают при закалке в тех случаях, когда внутренние растягивающие напряжение, возникающие в результате мартенситного превращения, превышают сопротивление, стали разрушение. Трещины образуются при низких температурах. Склонность к образованию трещин возрастает с увеличением стали содержанием углерода, повышением температуры закалки и увеличением скорости охлаждения в температурном интервале мартенситного превращения.

mirznanii.com

Структуру металла делят на макроструктуру и микроструктуру

Вопрос №1

Структура металлов

Под структурой понимают строение металла. Структуру металла делят на макроструктуру и микроструктуру. Макроструктура – это строение металла видимое невооруженным глазом или при не большом увеличении. Макро структуру можно исследовать по методике излома и на специальных макрошлифах. Изучение излома – это методика для определения переднего фронта вязкой трещины. В отличие от аморфного тела, кристаллическое тело имеет зернистый излом. По излому определяют о размере зерна, особенностям выплавки и литья (температура литья, скорость и равномерность охлаждения), термической обработки, а, следовательно, свойствах металла. Крупнозернистый излом отвечает более низким механическим свойствам, чем мелкозернистый. Вид излома используют в качестве критерия при определении склонности стали к хрупкому разрушению, для определения трещин. При изучении макроструктуры на специальных макрошлефах образцы вырезают из крупных заготовок или изделий, поверхность которых шлифуют, полируют, а затем подвергают травлению специальными реактивами. Действие реактивов основано на их способности окрашивать и растворять различные составляющие сплавов, также выявлять микро пустоты, трещины по измерениям мезогеометрии излома.

При исследовании макрошлефа можно определить расположение зерен в литом металле; дефекты, нарушающие оплошность металла, а это усадочная рыхлость газовые пузыри, трещины.

Микроструктура показывает взаимное расположение фаз, их форму и размеры. Для определения микроструктуры из исследуемого металла используемого для изготовления металлоконструкции изготовляют микро шлиф, т. е. не большой образец, одну из плоскостей которого тщательно шлифуют, полируют и подвергают травлению специальными реактивами. Микроструктуру металлов наблюдают в оптическом металлографическом микроскопе, в котором изучаемый объект рассматривается в отраженном свете в настоящее время применяется прямой метод исследования трещин на просвет. В этом случае исследуют трещины, их образцы, приготовленные из массивных образцов и прозрачных для электронов. Для изучения металлов применяют электронный микроскоп. Использование электронных лучей, обладающих очень малой длиной волны, дает возможность различать детали очень малых размеров.

Носители электрического тока в металлах свободные электроны, т.к. атомы металлов обычно большие и притяжение ядра не способно удержать электроны на внешних уровнях, и электроны свободно перемещаются по проводнику в хаотичном порядке, а при появлении электрического поля - в одном направлении 

Опыт Рикке  включил в главный провод, питающий трамвайные линии, последовательно друг другу торцами три тесно прижатых цилиндра; два крайних были медными, а средний — алюминиевым. Через эти цилиндры более года проходил электрический ток. Произведя тщательный анализ того места, где цилиндры контактировали, К. Рикке не обнаружил в меди атомов алюминия,  а в алюминии — атомов меди, т. е. диффузия не произошла. Таким образом,   он  экспериментально, доказал, что при прохождении  по проводнику электрического тока ионы не перемещаются. Следовательно, перемещаются одни лишь свободные электроны, а они у всех веществ одинаковые. Итак, электрический ток в металлических проводниках создается упорядоченным движением  свободных электронов.

Опыт Стюарта и Толмена.

В качестве этого проводника использовалась катушка индуктивности, которая раскручивалась вокруг своей оси и резко останавливалась (см. рис. справа). Длина проволоки составляла 500м, а линейная скорость вращения — 500м/с. Катушка с помощью скользящих контактов была подключена к гальванометру, который регистрировал возникновение инерционной ЭДС. Фактически можно сказать, что в данном опыте роль сторонних сил, создающих ЭДС, играла сила инерции.

Эту ЭДС нетрудно посчитать исходя из ее определения через сторонние силы , действующие на заряды внутри проводника, подвергшегося торможению:

где  — заряд электрона, а интегрирование проводится по всей длине тормозящегося провода (т.е. по всей катушке). Используя теперь выражение для силы инерции, упоминавшееся в разделе про маятник Фуко, мы получаем, что в ЭДС дает вклад только сила инерции, связанная с вращательным ускорением , тогда имеем:

где  — длина проводника,  — радиус катушки, а  — ее угловая скорость вращения.

По закону Ома теперь легко получается полный заряд, протекший через гальванометр (считаем, что сопротивление гальванометра гораздо меньше сопротивления самой катушки ):

где  обозначает разность угловых скоростей катушки до и после торможения. Как видим, в зависимости от направления вращения катушки протекший заряд может иметь противоположные знаки, на основе чего в опыте Толмена–Стюарта и был определен знак заряда носителей тока в металле. Практически заряд, протекший в цепи, измеряют с помощью баллистического гальванометра, и это давало возможность определить отношение  для носителей заряда. Оказалось, что это отношение совпало с измеренным Дж.Дж. Томсоном для частиц, из которых состояли катодные лучи (электронов), что убедительно доказало именно электронный характер тока в металлах.

В опыте Мандельштама–Папалекси вместо гальванометра использовался головной телефон (наушники), скрежет в котором можно было интерпретировать как возникновение кратковременного тока. Это, конечно, не давало возможность ни определить знак носителей заряда, ни идентифицировать их, но явно показывало, что ток в металлах «протекает сквозь» кристаллическую решетку, т.е. связан со свободными носителями заряда, а, не с поляризацией, например.

Вопрос№2

Если замкнуть ключ (рис. 2.8.1), то лампа при постоянном токе гореть  не  будет:  емкость  C  разрывает  цепь  постоянного  тока.  Но  вот в моменты включения лампа будет вспыхивать.

При переменном токе – лампа горит, но, в то же время, нам ясно, что электроны из одной обкладки в другую не переходят – между ними изолятор (или вакуум). А вот если бы взять прибор, измеряющий магнитное  поле,  то  в  промежутке  между  обкладками  мы  обнаружили  бы магнитное поле (рис. 2.8.2).

Для  установления  количественных  соотношений  между  изменяющимся электрическим полем и вызываемым им магнитным полем Максвелл  ввел  в  рассмотрение  ток  смещения.  Этот  термин  имеет  смысл в таких веществах, как, например, диэлектрики. Там смещаются заряды под  действием  электрического  поля.  Но  в  вакууме  зарядов  нет  –  там смещаться нечему, а магнитное поле есть, т.е. название Максвелла «ток смещения» – не совсем удачное, но смысл, вкладываемый в него Максвеллом, – правильный. Максвелл сделал вывод: всякое переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле. Токи  проводимости  в  проводнике  замыкаются  токами  смещения в диэлектрике или в вакууме. Переменное электрическое поле в конденсаторе создает такое же магнитное поле, как если бы между обкладками существовал ток проводимости, имеющий величину, равную току в металлическом проводнике. Это утверждение позволяет (на базе нашего примера с конденсатором) найти величину тока смещения. В свое время мы с вами доказали, что  поверхностная  плотность  поляризационных  зарядов  σ  равна  D  – вектору электрического смещения:

Если ток смещения выразить через полный заряд на поверхности диэлектрика  и,  следовательно,  на  обкладках  конденсатора  q =σS   (S  – площадь обкладки) –

т.е.  ток  смещения  пропорционален  скорости  изменения  вектора  электрического смещения  D Поэтому он и получил такое название – ток смещения.

samzan.ru

Микроструктура - это... Что такое Микроструктура?

Микроструктура – строение материала, выявляемое с помощью микроскопа.

[Блюм Э. Э. Словарь основных металловедческих терминов. Екатеринбург, 2002 г.]

Микроструктура – строение материала, выявляемое с помощью микроскопа (оптического или электронного).

[Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ им. А. А. Гвоздева, Москва, 2007 г. 110 стр.]

Рубрика термина: Общие термины

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. - Калининград. Под редакцией Ложкина В.П.. 2015-2016.

construction_materials.academic.ru

Микроструктура - материал - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Микроструктура - материал

Cтраница 1

Микроструктура материала - строение, видимое в оптический микроскоп. На микроуровне твердая фаза материала может быть кристаллической и аморфной. Неодинаковое строение кристаллических и аморфных веществ определяет и различие в их свойствах.  [1]

Микроструктура материала, в частности, дает представление об упорядоченности расположения составляющих структурных элементов, что позволяет судить о механической прочности материала. Например, если волокна в волокнистых материалах ( коже, картоне, бумаге) располагаются своими длинными осями параллельно друг другу, то в этом направлении, или, как говорят, в направлении ориентации волокон, прочность при растяжении будет выше, чем в перпендикулярном направлении. Это свойство широко используется в технике и с ним в последующем изучении отдельных товаров придется неоднократно сталкиваться. В частности, этим свойством объясняется различие механической прочности по взаимно-перпендикулярным направлениям у большинства волокнистых материалов с ориентированной структурой.  [2]

Микроструктура материала труб имеет дендритное строение, характерное для литой стали.  [3]

Микроструктура материала поршневых колец должна иметь от 5 до 30 % остаточного аустенита по площади шлифа, остальное - перлит с включениями графита средней величины.  [4]

Микроструктуру материалов изучают при помощи микроскопов. Современные микроскопы могут давать увеличение в несколько тысяч раз, но в обычной практике товароведных исследований достаточно бывает увеличение в пределах 30 - 300 раз.  [5]

В микроструктуре материалов имеется много мест, присутствие водорода в котоорых может иметь определяющее значение с точки зрения разрушения.  [6]

В микроструктуре материала детали с трещинами наблюдались сильно вытянутые зерна альфа-фазы ( светлые) и бета-фазы ( темные), что соответствует сильно деформированному состоянию, тогда как в структуре материала деталей без трещины - равноосные зерна. Трещины развивались по более хрупкой, богатой цинком бета-фазе и очень ветвились, что характерно для коррозионной усталости. Разрушение было классифицировано как коррозионно-усталост-ное.  [7]

В микроструктуре материала детали с трещинами наблюдались сильно вытянутые зерна аль - фа-фазы ( светлые) и бета-фазы ( темные), что соответствует сильно деформированному состоянию, тогда как в структуре материала деталей без трещины - равноосные зерна. Трещины развивались по более хрупкой, богатой цинком бета-фазе и очень ветвились, что характерно для коррозионной усталости. Разрушение было классифицировано как коррозионно-усталост-ное.  [8]

В микроструктуре материала поршневых колец должно содержаться от 5 до 30 % остаточного аустенита ( по площади шлифта), остальное - перлит с включениями зерен графита средней величины.  [9]

Под изучением микроструктуры материала в узком смысле слова подразумевается исследование его внутреннего строения с помощью микроскопа. Разработка нового оборудования и усовершенствование методов приготовления образцов позволили шире использовать как оптические, так и электронные микроскопы.  [10]

Понимая под микроструктурой материала морфологию продуктов гидратации, степень дисперсности новообразований, их состояние и взаиморасположение, характер порового пространства, мы использовали комплекс методов для ее изучения с целью установления механизма оптимальных активирующих воздействий на там-понажные дисперсии особенно на наиболее перспективные из них - содержащие малую добавку аэросила.  [11]

Для металлографического исследования микроструктуры материала трубы с дефектами типа забоины от ножа бульдозера и зади-ром от удара ковшом экскаватора на вырезанных из трубы темпле-тах-образцах были приготовлены шлифы.  [13]

Чтобы установить влияние микроструктуры материала балки на поглощение УЗК при частоте f2 5 МГц, определим длину сдвиговой волны в стали 40ХН2СМА: А сдв сСДв / / 3 1х ХЮ6 / 2 5 - 10е 1 24 мм.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

• 
  Битумное хранилище
• 
  Инструменты и приспособления и материалы
• 
  Предварительно напряженные железобетонные конструкции изготовление
• 
  Башенный кран кб 100
• 
  Лифтовой канат
• 
  Машины строители
• 
  Машины электрозачистные
• 
  Советский рубанок электрический
• 
  Мастика противошумная
• 
  Р±Рёр»Рµс‚С‹ слесаря ремонтника 4 разряда
• 
  Обзор хендай старекс