|
|
Учебное пособие Слесарное дело§ 3. Процесс кристаллизацииСвойства металлов и сплавов зависят от формы кристаллов, от числа частиц, составляющих отдельные кристаллы, от расстояния между частицами в кристаллах, от взаимного расположения кристаллов. Большое влияние на свойства металлов и сплавов оказывают также особенности процесса кристаллизации, т. е. явления, сопутствующие переходу металлов и сплавов из жидкого состояния в твердое.
Температура, при которой металл или сплав переходят из жидкого состояния в твердое, называется критической температурой, или критической точкой. Схема образования кристаллических зерен изображена на рис. 3. При определенной для каждого металла температуре в Жидком металле или сплаве появляются центры кристаллизации (рис. 3, а).
Рис. 3. Схема образования кристаллических зерен: По мере охлаждения появляются новые центры и происходит рост старых (рис. 3, б, в, г, д). На этой стадии в жидком металле могут образоваться кристаллы правильной геометрической формы, так как формированию их не препятствуют соседние кристаллы. Перед полным затвердеванием свободный рост кристаллов прекращается и форма их искажается вследствие взаимного давления (рис. 3, е). Таким образом, в изломе застывшего металла образуются кристаллы уже неправильной формы, называемые зернами. Темные извилистые линии обозначают границы зерен. Процесс образования зерен имеет большое практическое значение, так как от их расположения, формы и особенно от величины зависят свойства металла. Это впервые обнаружил Д. К. Чернов. Он установил, что в местах разрыва стволов артиллерийских орудий сталь имеет крупнозернистое строение и отличается меньшей прочностью по сравнению с мелкозернистой сталью. О величине зерен, или зернистости, по излому металлов можно судить только приблизительно. Правильное представление о зернах дает металлографическое исследование шлифа металлов 1. Шлифом называется тщательно отполированная и протравленная особым составом поверхность металла. Величина зерен выражается их числом на 1 см2 поверхности шлифа. Металлы и сплавы, имеющие мелкозернистое строение, обладают большей прочностью, более высокой твердостью и лучшей обрабатываемостью, нежели металлы и сплавы с крупным зерном. В производстве черных и цветных сплавов широко практикуют искусственное изменение размера и формы зерен введением в расплавленные металлические сплавы незначительных доз модификаторов — веществ, почти не меняющих химические составы самих сплавов, но способствующих кристаллизации и получению сплавов с улучшенными механическими свойствами.
Величину и форму зерен сплава можно изменить обработкой давлением, ковкой, штамповкой, прокаткой, волочением и другими способами, вызывающими в металле пластическую деформацию, т. е. деформацию, остающуюся после снятия нагрузки. В результате пластической деформации металлическое изделие упрочняется, при этом зерна его размельчаются и вытягиваются в направлении приложенной, силы (рис. 4).
Рис. 4. Схема изменения микроструктуры: Для того чтобы снять напряжения в металле, возникшие в результате обработки давлением, его подвергают нагреванию; возникают новые зерна с недеформированной кристаллической решеткой. Этот процесс называется рекристаллизацией. Итак, свойства металлов и сплавов зависят от их внутреннего строения.
|
|
|