Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Величина зерен зависит от условий кристаллизации и, прежде всего, от скорости охлаждения металла. Чем больше скорость охлаждения металла, тем быстрее он затвердевает, тем больше возникает центров кристаллизации и тем, следовательно, меньше получаются размеры зерна. Влияние скорости охлаждения на величину зерна схематично представлено на рис. 15. В литом металле наблюдаются крупные зерна, а в кованом они значительно меньше. После термической обработки металла они могут быть еще более мелкими.
Ускорен-i ное охлаждение
Быстра
охлаж
Веиие
Начало
кристаллизации
Конец
кристаллизации
Рис. 15. Влияние скорости охлаждения, на величину зерна.
16
АЛЛОТРОПИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ МЕТАЛЛОВ.
Мы привыкли смотреть на твердое тело как на что - то неизменяемое. В действительности, это не так. Некоторые металлы, будучи уже в твердом состоянии, могут претерпевать при определенных температурах изменения в своем строении. Изменения, которые происходят в строении металла, находящегося в твердом состоянии, называются аллотропическими превращениями. Сущность этих превращений заключается в том, что у некоторых металлов (железо, олово, титан и др.) при определенной температуре наблюдается перестройка атомов из одного типа кристаллической решетки в другой.
Способность металла при одном и том же химическом составе иметь различное строение, а следовательно и свойства, носит название полиморфизма (многообразие).
Различные структурные формы одного и того же металла называются его модификациями.
Они обозначаются буквами греческого алфавита. Модификация, существующая при наиболее низкой температуре, обозначается буквой а, при повышенной р, при еще более высокой у и затем 5. Из курса химии известно много примеров аллотропических превращений в простых телах (белый и красный фосфор, несколько форм серы, углерод в виде алмаза и графита и др.). Превращения, протекающие в твердых металлах, также сопровождаются поглощением или выделением тепла, как и при процессе кристаллизации, поэтому на кривых охлаждения наблюдаются небольшие горизонтальные площадки. Температуры, соответствующие этим площадкам, называются критическими. Кривая охлаждения олова приведена на рис. 16. Верхняя горизонтальная площадка соответствует температуре кристаллизации, а нижняя - аллотропическому превращению.
Понятно, что перестройка кристаллической решетки вызывает изменение свойств металла. Весьма показательным в этом отношении является олово. Мягкое и пластичное белое олово (Sn(3) на сильном морозе испытывает аллотропическое превращение и переходит в другую модификацию (Sna), при которой оно приобретает серый цвет, теряет свою пластичность и легко рассыпается в порошок. Аллотропические превращения в железе оказывают значительное влияние на его свойства, но внешний вид железа не изменяют. Более подробно аллотропические превращения железа будут рассмотрены в гл. IV. Аллотропические превращения можно искусственно затормозить или вовсе не допустить путем быстрого охлаждения металла или добавкой в него других элементов. Практическое значение аллотропических превращений металла очень велико, в частности с ними связано большинство видов термической обработки стали. Процесс образования кристаллов из жидкого металла называют первичной кристаллизацией. Превращения, протекающие в твердом металле, называют вторичной кристаллизацией. При термической обработке происходят процессы вторичной кристаллизации.
СПОСОБЫ ИЗУЧЕНИЯ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ.
Существует много разнообразных способов, при помощи которых изучают структуру металлов. Эти способы могут быть разделены на две группы. К первой группе относятся
Рис. 16. Кривая охлаждения олова.
17
способы изучения внутреннего строения кристаллов, ко второй - внешних форм кристаллов. Как было указано выше, внутреннее строение кристаллов, т. е. расположение атомов в кристаллической решетке, изучается при помощи рентгеновых лучей. Изучение размеров кристаллов, их формы и взаимного расположения может производиться различными способами.
Наиболее простой из них - рассмотрение изломов металла. Этим способом человечество пользовалось в течение многих сотен лет. Он находит применение и в настоящее время.
Достоинствами этого способа являются быстрота, а также то, что он не требует каких - либо приборов. По излому можно судить, имеет металл крупно - или мелкозернистое строение, можно также отличить закаленную сталь от отожженной. Однако никаких числовых выводов о структуре металлов по виду излома сделать нельзя. Кроме того, определять структуру металла по излому может только человек с большим опытом. В настоящее время для изучения структуры металлов пользуются более совершенными и точными способами, к числу которых относятся макро - и микроисследования (макро в переводе с греческого -большой, микро - малый).
Макроисследование. Макроисследование металла производится на специальном образце, называемом макрошлифом. Для этого от исследуемой детали отрезают пластинку так, чтобы в нее попала большая часть поперечного сечения детали. Образец прострагивают на станке и затем шлифуют наждачной бумагой (начиная с самой грубой и кончая наиболее тонкой). В результате получается гладкая блестящая поверхность, которая и называется макрошлифом. Если эту поверхность протравить специальными кислотами (реактивами), то можно увидеть макроструктуру металла. Макроструктурой называют такую структуру, которая наблюдается невооруженным глазом или при небольшом увеличении (в 10-20 раз).
