Материаловеденье и строение металлов. Экзаменационные билеты с ответами - часть 6

 

  Главная      Учебники - Разные     Материаловеденье и строение металлов. Экзаменационные билеты с ответами

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     4      5      6     

 

 

 

Материаловеденье и строение металлов. Экзаменационные билеты с ответами - часть 6

 

 

 

Билет22  

     

1)Превращения закаленной стали при отпуске. Влияние температуры отпуска на 
свойства сталей.  Выбор вида отпуска в зависимости от назначения деталей.

 

Отпуск – термическая обработка стали, заключающаяся в нагреве закаленной на 

мартенсит стали до температуры ниже критической, выдержки при этой температуре и 
охлаждении на воздухе. 

Цель отпуска: Улучшение механических свойств закаленной стали, снижение 

хрупкости, повышение пластичности, некоторое снижение твердости и прочности. 

Закалка + Отпуск = Улучшение свойств стали. 

Исходная структура – мартенсит закалки: высокое содержание углерода, сильно 

искаженная кристаллическая решетка, значительное напряжение в структуре, высокая 
степень неравновесности. Виды отпуска: 

1) Низкотемпературный отпуск (низкий отпуск): 

Исходная структура – мартенсит закалки, 

температура отпуска t

отп

 = 150–250° C. В результате 

отпуска – мартенсит отпуска и -карбиды. 

При повышении температуры активизируется диффузия. Часть атомов углерода 

покидает кристаллы мартенсита, концентрируется в локальных областях, где образуется 
карбид железа (-карбид). Размеры этих карбидов очень небольшие. Результат низкого 
отпуска: уменьшение степени пересыщенности мартенсита и, как следствие, снижение 
внутреннего напряжения, немного снижается твердость и прочность. Мартенситная 
структура в целом сохраняется, снижается склонность стали к хрупкому разрушению. 

2) Среднетемпературный отпуск (средний отпуск): 

Исходная структура – мартенсит закалки, 

температура отпуска t

отп

 = 250–450° C. В результате 

отпуска – тростит отпуска. 

При повышении температуры активизируется диффузия. Диффузия углерода при 

такой температуре достаточна для превращения мартенсита в перлитную структуру, но 
не достаточна для перемещения углерода на большие расстояния. В итоге образуется 
смесь феррита и цементита. Особенности среднего отпуска: маленький размер 
кристаллов, кристаллы равноостные, мелкодисперсные. Такая структура называется 
тростит отпуска. Такая структура обладает высокой прочностью и твердостью и 
достаточным запасом пластичности. Используется для ответственных, сильно 
нагреваемых деталей (пружины, рессоры). 

3) Высокотемпературный отпуск (высокий отпуск): 

Исходная структура – мартенсит закалки, температура 

отпуска t

отп

 = 450–650° C. В результате отпуска – 

сорбит отпуска.Процессы аналогичны среднему отпуску, но увеличивается расстояние, 
на которое смещаются атомы углерода. Диффузия происходит интенсивнее, чем в 
случае среднетемпературного отпуска, увеличиваются размеры кристаллов феррита и 
цементита. Такая структура называется сорбит отпуска. В результате высокого отпуска 
повышается пластичность, снижается хрупкость, одновременно уменьшается твердость 
и прочность. Используется для ответственных, сильно нагреваемых деталей под 
ударными нагрузками. 

 

 

 

2)Закономерности усталостного разрушения. Пути повышения предела 
выносливости.

 

  

 

Билет23 
1)Рекристаллизация холоднодеформированных металлов и сплавов. Изменение 
структуры и свойств при рекристаллизации. Факторы, влияющие на размер зерна 
после рекристаллизации. Горячая и холодная обработка давлением. 

Рекристаллизация

 – процесс фовмир-я и роста новых недеф. зерен с пониженной 

плотностью дислокаций, разделенных большеугловыми границами при нагреве 
наклепанного металла до определенной температуры. 

1 стадия – 

первичная рекристаллизация

 (обработки) заключается в образовании 

центров кристаллизации и росте новых равновесных зерен с неискаженной 
кристаллической решеткой. Новые зерна возникают у границ старых зерен и блоков, где 
решетка была наиболее искажена. Количество новых зерен постепенно увеличивается и 
в структуре не остается старых деформированных зерен. 

2 стадия – 

собирательная рекристаллизация

 заключается в самопроизвольном 

росте одних рекристалл. зерен за счет соседних путем перемещения большеугловых 
границ. 

Вторичная рекристаллизация

 – аномальный рост отдельных зерен. 

Температура начала рекристаллизации связана с температурой плавления 

Вольфрам, молибден – самые тугоплавкие Me. Если чистый Me - a   0,2, 

механические смеси - a   0,4, твѐрдые растворы - a   0,6, химические соединения - a   
0,8  

Основными факторами, определяющими величину зерен металла

 при 

рекристаллизации, являются температура, продолжительность выдержки при нагреве и 
степень предварительной деформации  

С повышением температуры происходит укрупнение зерен, с увеличением времени 

выдержки зерна также укрупняются.  

При холодном деформировании (не выше 0,3Тпл) увеличиваются прочностные 

характеристики и понижается пластичность и ударная вязкость. Металлы интенсивно 
наклепываются в начальной стадии деформирования, затем при возрастании 
деформации механические свойства изменяются незначительно. Наклеп снижает 
пластичность

 

металла.

 

2)Закономерности усталостного изнашивания в условиях высоких контактных 
нагрузок. Подшипниковые стали. Состав, марки, предварительная и 
упрочняющая обработка. 

Основным эксплуатационным свойством подшипников качения, как и смазываемых 

колес, является контактная выносливость.  

Подшипники качения

 работают, как правило, при низких динамических нагрузках, 

что позволяет изготовлять их из сравнительно хрупких высокоуглеродистых сталей 
после сквозной закалки и низкого отпуска. Для производства шариков, роликов и колец 
подшипников применяют недорогие технологичные хромистые стали ШХ4, ШХ15, 
ШХ15ГС и ШХ20ГС, содержащие примерно 1% С (ГОСТ 801-78). В обозначении марок 
буква Ш означает подшипниковую сталь; Х – наличие хрома; число – его содержание в 
процентах (0,4;1,5;2,0); ГС – легирование марганцем (до 1,7%) и кремнием (до 0,85%) 

Прокаливаемость сталей увеличивается по мере повышения концентрации хрома. 

Сталь ШХ15 предназначена для изготовления деталей подшипников поперечным 
сечением 10-20 мм; более легированные стали ШХ15СГ и ШХ20СГ – для деталей, 
прокаливающихся на большую глубину (свыше 30 мм). 

   Стали поставляют после сфероидизирующего отжига со структурой 

мелкозернистого перлита (179 - 217 НВ) и повышенными требованиями к качеству 

металла. В них строго регламентированы карбидная неоднородность и 

загрязненность неметаллическими включениями, так как, выходя на рабочую 

поверхность, они служат концентраторами напряжений и способствуют более 

быстрому развитию усталостного выкрашивания. 

Для изготовления высокоскоростных подшипников применяют стали после 

электрошлакового переплава (к марке таких сталей добавляют бу кву Ш, например 

ШХ15-Ш), отличающиеся наибольшей однородностью строения. Такие стали 

необходимы также для изготовления высокоточных приборных подшипников, 

детали которых тщательно полируют с тех», чтобы обеспечить минимальный 

коэффициент трения. Это возможно лишь при высокой чистоте металла по 

неметаллическим включениям. 

Детали подшипников подвергают типичной для заэвтектоидных сталей 

термической обработке: неполной закалке от 820 - 850 °С и низкому отпуску при 150 
- 170 °С. После закалки в структуре сталей сохраняется остаточный аустенит (8 - 

15%), превращение которого может вызвать изменение размеров деталей 

подшипников. Для их стабилизации прецизинонные подшипники обрабатывают 

холодом при —70... — 80 °С. Окончательно обработанная подшипниковая сталь 

имеет структуру мартенсита с включениями мелких карбидов и высокую твердость 

((И)    (14 НК.С). 

Сталь ШХ4 характеризуется ограниченной прокаливаемостыо и предназначена 

для роликовых подшипников железнодорожного транспорта. При закалке ее 

подвергают сквозному индукционному нагреву и охлаждению водой. Кольца из 

этой стали толщиной 14 мм закаливаются только с поверхности в слое 2 - 3

 

мм, 

поэтому благодаря сохранению вязкой сердцевины они могут работать при 

динамической нагрузке. 

Летали крупногабаритных роликовых подшипников диаметром 0,5 -2 м (для 

прокатных станов, электрических генераторов) изготовляют из сталей 12ХНЗА, 

12Х2Н4А, подвергая их цементации на большую глубину 

(3 - 6

 мм). 

Для подшипников, работающих в агрессивных средах, применяют коррозионно-

стойкую хромистую сталь 95Х18 (0,95% С, 18% Сr). 

 

Билет24 
1)Влияние типа связи на структуру и свойства кристаллических материалов. 

Химическая связь- равновесная связь не менее 2х атомных ядер («остовов»), которая осуществляется 
через обобщѐнные электроны. 
Типы:  ковалентная, металлическая, ионная, молекулярная. 
Для  характеристики  используется  количественный  параметр  СОЭ    (степень  обобществления 
электронов). 
СОЭ характеризует распределение электронов между остовами хим соединения 

 

 
Ковалентная-обобществление 2х электронов двух атомов (C,Si,Ge,SiC….) 
Ионная - электростатическое приближение между разноимѐнно заряженными частицами (MgS, AlN) 
Металлическая - обобществление электрона в объеме кристалла 
Молекулярными называются кристаллы, которые образованы частицами со стабильным электронным 
строением (H2, CL2, N2, H2O) 

ВЛИЯНИЕ ТИПА СВЯЗИ НА СВОЙСТВА И СТРУКТУРУ.  

 

(на рисунке Энергия Связи!!) 

Величина энергии связи, физические  свойства, физическая природа, направленность связи  является 
функцией типа связи. 
Энергия  связи  имеет  наибольшее  значение  у  материалов  с  ковалентной  и  ионной  связью, 
металлическая св. слабее. 
Ковалентная связь обладает большой энергией и сильной направленностью, следовательно физические 
свойства (высокий модуль упругости, физ. Природа  - изоляторы, тип упаковки  – некомпактные, мех. 
Свойства – высокая твѐрдость и низкая пластичность). 
Ионная  связь-  высокая  энергия,  следовательно  физ.  свойства  -    высокий  модуль  упр,  и  высок 
температура плавления, Физич. природа  – при высоко темп- проводники, при низкой  – диэлектрики. 
Тип упаковки зависит от отношения R(Ме)/R(неМе) 
Высокая твѐрдость, низкая пластичность. 
Металлич.  связь  –  энергия  связи  более  низкая,  связи  ненаправленные,  следовательно  Е,  Т(плавл) 
низкие, следовательно проводники. 
Структура  плотноупакованная (Cu, Al, Ni, Mg, Zn) 
Механич. св-ва – хорошая пластичность + деформируемость. 

 
2)Классификация сталей по химическому составу, качеству, структуре в 
отожженном и нормализованном состояниях, уровню прочности. Маркировка 
конструкционных сталей. 

По химическому составу 

стали могут быть 

углеродистыми, 

содержащими железо, углерод и примеси 

и 

легированными, 

содержащими  дополнительно  легирующие  элементы,  введенные  в  сталь  с  целью 

изменения ее свойств. 

По  содержанию  углерода 

стали  делятся  на  низкоуглеродистые  (до  0,25%  С),  среднеуглеродистые 

(0,25 — 0,7% С) и высокоуглеродистые (более 0,7% С). 

По  назначению 

различают  стали 

конструкционные, 

идущие  на  изготовление  деталей  машин, 

конструкций и сооружений, 

инструментальные, 

идущие на изготовление различного инструмента, а также 

стали  специального  назначения 

с  особыми  свойствами: 

нержавеющие,  жаростойкие,  жаропрочные, 

износостойкие, с особыми электрическими и магнитными свойствами и др.. 

По  показателям  качества 

стали  классифицируются  на 

обыкновенного  качества,  качественные, 

высококачественные  и  особо  высококачественные. 

Качество  стали  характеризуется  совокупностью 

свойств,  определяемых  процессом  производства,  химическим  составом,  содержанием  газов  и  вредных 

примесей (серы и фосфора). В соответствии с ГОСТом стали обыкновенного качества должны содержать 

не более 0,045% Р и 0,05% S, качественные — не более 0,035% Р и 0,04% S, высококачественные — не 

более 0,025% Р и 0,025% S и особо высококачественные — не более 0,025% Р и 0,015% S. Углеродистые 

конструкционные стали могут быть только обыкновенного качества и качественными. 

Углеродистые стали обыкновенного качества 

в зависимости от назначения и гарантируемых свойств 

делятся на три группы: А, Б и В.    Стали 

группы 

А имеют гарантируемые механические свойства. Они 

используются в состоянии поставки без горячей обработки или сварки. Эти стали маркируются буквами 

Ст и цифрами, обозначающими порядковый номер марки. Выпускается семь марок сталей  группы А: 

Ст0, Ст1, Ст2, ..., Ст6. Чем выше номер марки, тем больше содержание углерода и, соответственно, выше 

прочность и ниже пластичность. 

Стали 

группы 

Б  имеют  гарантируемый  химический  состав.  Эти  стали  подвергаются  горячей 

обработке.  При  этом  их  механические  свойства  не  сохраняются,  а  химический  состав  важен  для 

определения режима обработки. Маркируются они так же, как стали группы  А, но перед буквами Ст 

ставится  буква  Б.  Чем  выше  номер  марки,  тем  больше  содержание  в  стали  углерода,  марганца  и 

кремния. 

Стали 

группы 

В  имеют  гарантируемые  механические  свойства  и  химический  состав.  Эти  стали 

используются для сварки, так как для выбора режима сварки надо знать химический состав, а механичес-

кие  свойства  частей  изделий,  не  подвергшихся  тепловому  воздействию,  остаются  без  изменений.  В 

марках  сталей  этой  группы  на  первое  место  ставится  буква  В.  При  этом  механические  свойства 

соответствуют  свойствам  аналогичной  марки  из  группы  А,  а  химический  состав  —  составу 

аналогичной марки из группы Б. 

Маркировка 

Качественные  стали  поставляют  с  гарантированными  механическими  свойствами  и  химическим 

составом (группа В). Степень раскисленности, в основном, спокойная. 

Конструкционные  качественные  углеродистые  стали

 

Маркируются  двухзначным  числом, 

указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, 

если она отличается от спокойной. 

Сталь 08 кп, сталь 10 пс, сталь 45. 

Содержание углерода, соответственно, 

0,08 %, 0,10 %, 0,45 %.

 

 
Билет25

 

1)Термическая обработка сплавов, не связанная с фазовыми превращениями: 
диффузионный отжиг, рекристаллизационный отжиг, отжиг для уменьшения 
внутренних напряжений. Режимы, структуры, назначение. 

Отжиг первого рода направлен на возвращение в равновесное состояние металла, 
подвергнутого предварительной пластической деформации. 
Отжиг первого рода проходит в две стадии: 1) возврат 2) рекристаллизация. В 
результате пластической деформации в металле возникает особая структура, при 
которой большинство кристаллов оказывается 
деформированными в одном направлении. 
Металл, свойства которого были одинаковы во всех 
направлениях из-за произвольной хаотической 
ориентации кристаллов приобретает 
преимущественные направления распределения 
свойств. Устранить влияние пластической 
деформации на структуру металла можно двумя способами. 
1) Возврат – нагрев металла до относительно низких температур. Результат – 
искаженная форма кристаллов сохраняется, снимаются внутренние напряжения в 
структуре. В результате твердость и прочность незначительно уменьшаются, 
уменьшается склонность к хрупкому разрушению. ВИДЫ: 

1. 

Диффузионный (гомогенизирующий) отжиг

. Применяется для устранения ликвации, 

выравнивания химического состава сплава. 
В его основе – диффузия. В результате нагрева выравнивается состав, растворяются 
избыточные карбиды. Применяется, в основном, для легированных сталей. 
Температура нагрева зависит от температуры плавления, 

Т

Н

 = 0,8 Т

пл

Продолжительность выдержки: 

часов. 

2. 

Рекристаллизационный отжиг

 проводится для снятия напряжений после холодной 

пластической деформации. 
Температура нагрева связана с температурой плавления: 

Т

Н

 = 0,4 Т

пл

Продолжительность зависит от габаритов изделия. 
3. Отжиг для снятия напряжений после горячей обработки (литья, сварки, обработки 
резанием, когда требуется высокая точность размеров). 
Температура нагрева выбирается в зависимости от назначения, находится в широком 
диапазоне:

 Т

Н

 = 160……700

o

С.

 

Продолжительность зависит от габаритов изделия. 
Детали прецизионных станков (ходовые винты, высоконагруженные зубчатые колеса, 
червяки) отжигают после основной механической обработки при температуре 

570…600

o

С

 в течение 

2…3

 часов, а после окончательной механической обработки, для 

снятия шлифовочных напряжений – при температуре 

160…180

o

С

 в течение 

2…2,5

 часов. 

 

 

 

 

2)Сравнительная характеристика улучшенных,  цементованных,  азотированных 
и закалѐнных ТВЧ сталей по их сопротивлению усталостному разрушению. 

Цементация

 –

 химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном 

насыщении поверхностного слоя атомами углерода при нагреве до температуры 

900…950 

o

С.

Цементации подвергают стали с низким содержанием углерода (до 

0,25 %)

Нагрев изделий осуществляют в среде, легко отдающей углерод. 

Глубина 

цементации

 (h) – 

расстояние от поверхности изделия до середины зоны, где в 

структуре имеются одинаковые объемы феррита и перлита ( 

h.

 = 

1…2

 мм). 

Степень 

цементации

 –

 среднее содержание углерода в поверхностном слое (обычно, не более 

1,2 %

). На практике применяют цементацию в твердом и газовом карбюризаторе 

(науглероживающей среде).  

В результате цементации достигается только выгодное 

распределение углерода по сечению. Окончательно 

формирует свойства цементованной детали последующая 

термообработка.  

 

 

Цементации подвергают зубчатые колеса, поршневые кольца, червяки, оси, ролики. 

Азотирование

 –

 химико-термическая обработка, при которой поверхностные слои 

насыщаются азотом. При азотировании увеличиваются не только твердость и 
износостойкость, но также повышается коррозионная стойкость. При азотировании 
изделия загружают в герметичные печи, куда поступает аммиак 

NH

3

 

c определенной 

скоростью. Фазы, получающиеся в азотированном слое углеродистых сталей, не 
обеспечивают высокой твердость, и образующийся слой хрупкий. Типовые азотируемые 
стали: 

38ХМЮА, 35ХМЮА, 30ХТ2Н3Ю.

  Азотирование:1)для повышения 

поверхностной твердости и износостойкости; 2)для улучшения коррозионной стойкости 
(антикоррозионное азотирование).3)Азотирование проводят на готовых изделиях, 
прошедших окончательную механическую и термическую обработку (закалка с 
высоким отпуском). 4)После азотирования в сердцевине изделия сохраняется структура 
сорбита, которая обеспечивает повышенную прочность и вязкость. 
ТВЧ подвергают Детали, требующие высокой поверхностной твердости при вязкой 
сердцевине (зубчатые колеса, валы, оси, втулки) 

Билет 26 
1.Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов. Строение и свойства фаз. 
Изотермические превращения в сталях и чугунах. Фазовый и структурный анализ 
диаграммы. 

 
Диаграмма состояния железо – углерод дает основное представление о строении 
железоуглеродистых сплавов – сталей и чугунов. 
 

 

Диаграмма состояния железо – цементит представлена на рис. 1. 
В системе железо – углерод существуют следующие фазы: жидкая фаза, феррит, 
аустенит, цементит. 
1. Жидкая фаза. В жидком состоянии железо хорошо растворяет углерод в любых 
пропорциях с образованием однородной жидкой фазы. 
2. Феррит (Ф)  (C) – твердый раствор внедрения углерода в -железо. 
Феррит имеет переменную предельную растворимость углерода: минимальную – 0,006 
% при комнатной температуре (точка Q), максимальную – 0,02 % при температуре 727o 
С ( точка P). Углерод располагается в дефектах решетки. 
При температуре выше 1392o С существует высокотемпературный феррит () ( (C), с 
предельной растворимостью углерода 0,1 % при температуре 1499o С (точка J) 
 
Свойства феррита близки к свойствам железа. Он мягок (твердость – 130 НВ, предел 
прочности –) и пластичен (относительное удлинение –), магнитен до 768o С. 
3. Аустенит (А)  (С) – твердый раствор внедрения углерода в -железо. 
Углерод занимает место в центре гранецентрированной кубической ячейки. 

Аустенит имеет переменную предельную растворимость углерода: минимальную – 0,8 
% при температуре 727o С (точка S), максимальную – 2,14 % при температуре 1147o С 
(точка Е). 
Аустенит имеет твердость 200…250 НВ, пластичен (относительное удлинение – ), 
парамагнитен. 
При растворении в аустените других элементов могут изменяться свойства и 
температурные границы существования. 
4. Цементит  (Fe3C) – химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), 
содержит 6,67 % углерода. 
Аллотропических превращений не испытывает. Кристаллическая решетка цементита 
состоит из ряда октаэдров, оси которых наклонены друг к другу. 
Температура плавления цементита точно не установлена (1250, 1550o С). При низких 
температурах цементит слабо ферромагнитен, магнитные свойства теряет при 
температуре около 217o С. 
Цементит имеет высокую твердость (более 800 НВ, легко царапает стекло), но 
чрезвычайно низкую, практически нулевую, пластичность. Такие свойства являются 
следствием сложного строения кристаллической решетки. 
Цементит способен образовывать твердые растворы замещения. Атомы углерода могут 
замещаться атомами неметаллов: азотом, кислородом; атомы железа – металлами: 
марганцем, хромом, вольфрамом и др. Такой твердый раствор на базе решетки 
цементита называется легированным цементитом. 
Цементит – соединение неустойчивое и при определенных условиях распадается с 
образованием свободного углерода в виде графита. Этот процесс имеет важное 
практическое значение при структурообразовании чугунов. 
В железоуглеродистых сплавах присутствуют фазы: цементит первичный (ЦI), цементит 
вторичный (ЦII), цементит третичный (ЦIII). Химические и физические свойства этих 
фаз одинаковы. Влияние на механические свойства сплавов оказывает различие в 
размерах, количестве и расположении этих выделений. Цементит первичный 
выделяется из жидкой фазы в виде крупных пластинчатых кристаллов. Цементит 
вторичный выделяется из аустенита и располагается в виде сетки вокруг зерен 
аустенита (при охлаждении – вокруг зерен перлита). Цементит третичный выделяется из 
феррита и в виде мелких включений располагается у границ ферритных зерен. 
 
 
 
 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Критерии конструкционной прочности: критерии прочности, надежности, 
долговечности.

 

Конструкционные материалы. Предназначены для изготовления деталей машин, 
приборов, инженерных конструкций, подвергающихся механическим нагрузкам. 
Конструкционная прочность

 – 

комплексная хар-ка, включающая сочетание критериев 

прочности, жесткости, надежности и долговечности.  
Критерии прочности материала: 
1) Прочностные хар-ки: временное сопротивление

,

предел текучести

, предел 

выносливости  .

 

2) Упругие хар-ки: модули упругости E и G 
Надежность

 – 

свойство изделий, выполнять заданные функции, сохраняя 

эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого времени или 
сопротивление материала хрупкому разрушению. 
Долговечность 

– 

способность детали сохранять работоспособность до определенного 

состояния. 
Характеристики надежности и долговечности: 
 1.Пластичность δ, ψ, ударная вязкость KCU, KCV, вязкость разрушения, порог 
хладноломкости,  

   2.Циклическая долговечность, скорость изнашивания, ползучести, коррозии. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Билет 27 

1.

 

Точечные, линейные,  поверхностные дефекты кристаллического строения и 

их влияние на физико-механические свойства металлов и сплавов. 

В  кристаллической  решетке  реальных  металлов  имеются  различные  дефекты 

(несовершенства),  которые  нарушают  связи  между  атомами  и  оказывают  влияние  на 
свойства металлов. Различают следующие структурные несовершенства: 

 

точечные – малые во всех трех измерениях; 

 

линейные  –  малые  в  двух  измерениях  и  сколь  угодно  протяженные  в 

третьем; 

 

поверхностные – малые в одном измерении. 

 Точеные дефекты 
 Одним из распространенных несовершенств кристаллического строения является 

наличие точечных дефектов: вакансий, дислоцированных атомов и примесей. (рис. 2.1.) 

 

Рис.2.1. Точечные дефекты 

 Вакансия – отсутствие атомов в узлах кристаллической решетки, «дырки», которые 

образовались в результате различных причин. Образуется при переходе атомов с 
поверхности в окружающую среду или из узлов решетки на поверхность 

Дислоцированный атом – это атом, вышедший из узла решетки и занявший место в 

междоузлие. При этом на месте переместившегося атома образуется вакансия. 

Точечные  дефекты  вызывают  незначительные  искажения  решетки,  что  может 

привести  к  изменению  свойств  тела  (электропроводность,  магнитные  свойства),  их 
наличие  способствует  процессам  диффузии  и  протеканию  фазовых  превращений  в 
твердом состоянии. При перемещении по материалу дефекты могут взаимодействовать. 

 Линейные дефекты: 
 Основными линейными дефектами являются дислокации.  

Дислокация

  –  это  дефекты  кристаллического  строения,  представляющие  собой 

линии,  вдоль  и  вблизи  которых  нарушено  характерное  для  кристалла  правильное 
расположение атомных плоскостей. 

 Простейшие виды дислокаций – краевые и винтовые.  

Краевая  дислокация 

представляет  собой  линию,  вдоль  которой  обрывается  внутри 

кристалла край ―лишней― полуплоскости (рис. 2.2) 

 

а) б) 

Рис. 2.2. Краевая дислокация (а) и механизм ее образования (б) 

  

Линии  дислокаций  не  могут  обрываться  внутри  кристалла,  они  должны  либо  быть 

замкнутыми,  образуя  петлю,  либо  разветвляться  на  несколько  дислокаций,  либо 
выходить на поверхность кристалла. 

Дислокационная структура материала характеризуется 

плотностью дислокаций

Плотность  дислокаций 

в  кристалле  определяется  как  среднее  число  линий 

дислокаций,  пересекающих  внутри  тела  площадку  площадью  1  м

2

,  или  как  суммарная 

длина линий дислокаций в объеме 1 м

3

 

(см

-2

; м

-2

Плотность  дислокаций  изменяется  в  широких  пределах  и  зависит  от  состояния 

материала. После тщательного отжига плотность дислокаций составляет 10

5

…10

7

 м

-2

, в 

кристаллах  с  сильно  деформированной  кристаллической  решеткой  плотность 
дислокаций достигает 10

15

…10

 16

 м

 –2

Плотность  дислокации  в  значительной  мере  определяет  пластичность  и  прочность 

материала . 

Дислокации влияют не только на прочность и пластичность, но и на другие свойства 

кристаллов.  С  увеличением  плотности  дислокаций  возрастает  внутреннее,  изменяются 
оптические  свойства,  повышается  электросопротивление  металла.  Дислокации 
увеличивают  среднюю  скорость  диффузии  в  кристалле,  ускоряют  старение  и  другие 
процессы,  уменьшают  химическую  стойкость,  поэтому  в  результате  обработки 
поверхности  кристалла  специальными  веществами  в  местах  выхода  дислокаций 
образуются ямки. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.

 

Преимущества и недостатки магниевых сплавов. Состав, маркировка, 

упрочняющая обработка, применение. 

 
Основными магниевыми сплавами являются сплавы магния с алюминием, 
цинком, марганцем, цирконием. Сплавы делятся на деформируемые и литейные. 
 
Деформируемые магниевые сплавы. 
 
Магний плохо деформируется при нормальной температуре. Пластичность 
сплавов значительно увеличивается при горячей обработке давлением 
(360…520oС). Деформируемые сплавы маркируют МА1, МА8, МА9, ВМ 5—1. 
Из деформируемых магниевых сплавов изготавливают детали автомашин, 
самолетов, прядильных и ткацких станков. В большинстве случаев эти сплавы 
обладают удовлетворительной свариваемостью. 
 
Литейные магниевые сплавы. 
 
Литейные сплавы маркируются МЛ3, МЛ5, ВМЛ–1. Последний сплав является 
жаропрочным, может работать при температурах до 300oС. 
Отливки изготавливают литьем в землю, в кокиль, под давлением. Необходимы 
меры, предотвращающие загорание сплава при плавке, в процессе литья. 
Из литейных сплавов изготавливают детали двигателей, приборов, телевизоров, 
швейных машин. 
Магниевые сплавы, благодаря высокой удельной прочности широко 
используются в самолето- и ракетостроении. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     4      5      6