Тег «кристалл»

Первый сплав

Первый сплав (кривая 2) начинает кристаллизоваться при 300° С с выделением избыточных кристаллов свинца. Оставшаяся часть сплава бедна свинцом, значит, концентрация сурьмы в ней возрастает, и. когда она достигает 13%, при 246° С происходит окончательная кристаллизация (см. горизонтальный участок кривой). Второй сплав (кривая 3) кристаллизуется аналогично первому, но точка начала кристаллизации у него ниже, а кончается кристаллизация также при 246° С, Рис. 8. Диаграмма состояния сплавов свинец—сурьма когда концентрация сурьмы достигает 13%. Третий сплав (кривая 4) кристаллизуется полностью при одной температуре (246° С) с одновременным выпадением кристаллов свинца и сурьмы. Четвертый сплав (кривая 5) начинает кристаллизоваться при 400° С с выделением избыточных кристаллов сурьмы В жидком сплаве сурьмы становится все меньше, и, когда ее содержание снизится до 13%, при 246° С произойдет окончательная кристаллизация, Все точки начала и конца кристаллизации свинца, сурьмы и указанных четырех сплавов перенесем на основную диаграмму. Соединив все точки начала кристаллизации, получают линию ЛЕВ. Эта линия называется ликвидусом. Все сплавы, лежащие выше ликвидуса, находятся в жидком состоянии. Линия МЕМ называется солидусом. Ниже этой линии все сплавы находятся в твердом состоянии. В интервале между лик- видусом и солидусом имеются две фазы: жидкий сплав (ж. с.) и кристаллы одного из компонентов. В области МАЕ — жидкий сплав и кристаллы свинца, а в области ЕВЫ — жидкий сплав и кристаллы сурьмы. Сплав, содержащий 13% сурьмы, кристаллизующийся при одной температуре, называется эвтектическим. Он имеет самую низкую температуру кристаллизации и отличается равномерной структурой. Сплавы, содержащие менее 13% сурьмы, лежащие влево от эвтектики, называются доэвтектическими, а более 13% сурьмы — заэвтектическими. Структуры эвтектического, доэвтектического и заэвтектического сплавов сильно различаются между собой. Эвтектика — структура с равномерно распределенными компонентами. В доэвтектических сплавах наряду с эвтектикой имеются кристаллы свинца, в заэвтектических — наряду с эвтектикой кристаллы сурьмы Различие структур определяет различие свойств, сп:;авов. Для определения состояния сплава при любой температуре и нахождения точек кристаллизации с помощью диаграммы нужно из точки концентрации данного сплава восставить перпендикуляр до пересечения с линиями ликвидуса и солидуса. Точки пересечения перпендикуляра укажут начало и конец кристаллизации. Практическое применение диаграммы свинец— сурьма находят, например, при выборе подшипникового сплава. Пользуясь этой диаграммой, установили, что наиболее пригодными для подшипниковых сплавов являются заэвтектические сплавы, состоящие из мягкой эвтектики и твердых вкраплений сурьмы Мягкая основа несколько изнашивается, а твердые кристаллы сурьмы сохраняются, и поэтому в микроуглублениях мягкой основы хорошо удерживается смазка Наиболее подходящими сплавами для подшипников из всех заэвтектических оказались сплавы с содержанием 15—20% 5Ь, так как температуры кристаллизации (плавления) этих сплавов (340—360° С) соответствуют температурам, при которых происходит заливка подшипников. Диаграмма 2-го рода соответствует сплавам, у которых компоненты ив жидком и в твердом состоянии образуют раствор. К ним относятся сплавы медь—никель, железо—никель и др. Диаграмма состояния сплавов медь—никель приведена на рис. 9. Кривая / относится к чистой меди, точка кристаллизации которой 1083° С, а кривая 5 — к никелю, точка кристаллизации которого 1452° С. Кривая 2 характеризует кристаллизацию 20%-ного сплава никеля (или 80%-ного сплава меди). Началу кристаллизации этого сплава соответствует точка а, когда кристаллизуется Рис. 9. Диаграмма состояния сплавов медь—никель решетка меди, в которой имеется 20% никеля. В точке Ъ кристаллизация заканчивается. Аналогично кристаллизуется 40%-ный (кривая 3) и 80%-ный (кривая 4) сплавы никеля, однако точки начала (ш и аг) и конца и Ы) кристаллизации у первого сплава ниже, чем у второго. Перенеся все точки начала и конца кристаллизации меди и никеля и указанных выше сплавов на основную диаграмму (рис. 9 справа) и соединив эти точки, получим линию ликвидуса АаВ и линию солидуса АЬВ. Выше линии АаВ сплавы меди с никелем находятся в жидком состоянии, а ниже линии АЬВ — в твердом. В зоне между АаВ и АЬВ имеются две фазы: жидкий сплав и кристаллы твердого раствора
никеля в меди. Диаграмма 2-го рода отличается от диаграммы 1-го рода тем, что здесь образуется одна кристаллическая решетка, а значит, нет и эвтектического сплава, как это наблюдается у сплавов, образующих механическую смесь. Диаграмма 3-го рода, соответствующая сплавам, которые в результате затвердевания образуют химические соединения, в данном учебнике не рассматривается. В некоторых сплавах могут одновременно находиться механическая смесь, твердый раствор и химическое соединение. Примером служат железоуглеродистые сплавы — сталь и чугун, подробно рассматриваемые в главе 3.

Теги: , , , , , , , ,

Разливка стали

Разливка стали — важная операция, в большой степени определяющая качество готового изделия. Имеются два способа разливки: в изложницы и непрерывная разливка. Разливка в чугунные формы — изложницы имеет много недостатков. Стоимость изложниц велика, крупные слитки нужно обжимать на мощных прокатных станах. Это удорожает процесс, снижает производительность. Неизбежно при этом появление в слитках дефектов, усадочных раковин. Непрерывная разливка стали имеет огромные преимущества перед разливкой в изложницы и лишена ее недостатков. При использовании этого способа сокращается цикл производства, создаются условия для механизации и автоматизации процессов, уменьшаются расходы по переделу. Схема непрерывной разливки стали представлена на рис. 16. Из разливочного ковша / сталь поступает в промежуточное устройство 2, а затем — в кристаллизатор 3, охлаждаемый водой. Металл вначале кристаллизуется на дне кристаллизатора,, образованном плитой — затравкой. Когда металл заполнит кристаллизатор, включают механизм вытягивания, и затравка вместе с формирующимся слитком вытягивается из кристаллизатора, попадает в зону 4 вторичного охлаждения, продвигается вытяжными роликами 5, а затем газовым резаком 6 автоматически разрезается на слитки нужной длины. В решениях XXV съезда КПСС развитию непрерывной разливки стали уделено особое внимание.

Теги: , , , ,

МЕДЬ И ЕЕ СПЛАВЫ

Медь. Медь получают из руд, содержащих 1—6% меди. Полученный обогащением концентрат из медных руд подвергают сначала обжигу для снижения содержания серы, а затем плавке в отражательных печах на медный штейн. Последующей переплавкой штейна в медеплавильном конверторе получают черновую медь, содержащую 98,4—99,4% меди. Черновую медь рафинируют для удаления вредных примесей, после чего содержание меди возрастает до 99,5—99,95% (технически чистая медь). Чистая медь — металл розовато-красного цвета. Ее кристаллическая решетка — кубическая гранецен-трированная. Плотность меди 8,93 г/см3, температура плавления 1083° С. Средние значения механических свойств технической меди в отожженном состоянии: ств = 250 МПа, б =45%; твердость НВ 60. Так как медь имеет наименьшее (после серебра) удельное электросопротивление, она широко применяется в электротехнике в качестве проводников электрического тока. Медь обладает хорошей теплопроводностью и коррозионной стойкостью во влажной атмосфере и воде. Чистая медь отличается высокой пластичностью и хорошо обрабатывается давлением в холодном и горячем состоянии. Согласно ГОСТ 859—66 для меди установлено девять марок: от М00 с содержанием 99,99% меди до М4 с содержанием 99,00% меди. Сплавы меди имеют более высокую прочность, лучшую обрабатываемость и лучшие литейные свойства, чем чистая медь. Технические медные сплавы делятся на две группы: латуни и бронзы.

Теги: , , , , , ,

Монокристаллы тугоплавких металлов

Монокристаллы тугоплавких металлов большой чистоты получают методом зонной плавки. Так, монокристаллы вольфрама массой более 10 кг обладают высокой пластичностью вплоть до гелиевых температур (—267,8° С) и могут обрабатываться в холодном состоянии. Тугоплавкие металлы обладают высокой коррозионной стойкостью в среде сильных кислот, расплавленных щелочных металлах и их парах. Например, детали из сплава ниобия с танталом в среде сильных кислот (азотной, серной и др.) работают два-три года, а из ) нержавеющей стали —два-три месяца. Во избежание окисления нагрев тугоплавких металлов производится не на воздухе, а в вакууме или в нейтральных газах (аргон, гелий). Детали, работающие при высоких температурах, покрывают жаростойкими покрытиями (Сг, А1, 51) или легируют. Для изготовления деталей, работающих при температурах до 1400° С, используют молибден, ниобий и их сплавы, при более высоких температурах — вольфрам и тантал, имеющие наибольшую температуру плавления. Сплавы Шо +20% Ке; Ш +5% Ке обладают большой термоэлектродвижущей силой и применяются для изготовления термопар, измеряющих температуру до 3000° С.

Теги: , , ,