Презентация, доклад по материаловедению на тему Полиморфизм металлов

разных кристаллических формах или, как их называют, в разных полиморфных модификациях.

В результате полиморфного превращения атомы кристаллического тела, имеющие решетку одного типа, перестраиваются таким образом, что образуется кристаллическая решетка другого типа.

Полиморфную модификацию, устойчивую при более низкой температуре, для большинства металлов принято обозначать α, при более высокой – β, затем γ и т.д.

неупорядоченных, взаимно связанных переходов атомов через границу фаз.

Отрываясь от решетки исходной фазы (например, β), атомы по одиночке или группами присоединяются к решетке новой фазы (α), и в результате этого граница зерна α-модификации передвигается в сторону зерна β-модификации, «поедая» исходную фазу.

Зародыши новой модификации наиболее часто возникают на границах зерен исходных кристаллитов.

Вновь образующиеся кристаллы закономерно ориентированы по отношению к кристаллам исходной модификации.

термической обработки.

Особенностью железа является тот факт, что при разных температурах оно имеет различную форму кристаллической решетки (полиморфизм).

При температуре ниже 911 °С атомы располагаются в форме объемоцентрированной кубической решетки (ОЦК).

— гранецентрированная кубическая (ГЦК).

Благодаря этому в ГЦК-форме железо обретает способность к повышенному растворению в себе других элементов, в том числе углерода, атом которого относительно невелик.

до точки плавления (1539 0С) железо опять представлено в качестве последовательности ОЦК - элементов.

Практическое применение:
- сталь при получении, охлаждаясь, проходит все эти полиморфические превращения, которые накладывают на ее конечные свойства отпечаток в зависимости от состава исходного расплава и от режима его затвердевания.

порошковые сплавы.
Литые сплавы получают кристаллизацией расплава смешанных компонентов.
Порошковые — прессованием смеси порошков с последующим спеканием при высокой температуре.
Компонентами порошкового сплава могут быть не только порошки простых веществ, но и порошки химических соединений. Например, основными компонентами твёрдых сплавов являются карбиды вольфрама или титана.
По способу получения заготовки (изделия) различают литейные (например, чугуны, силумины), деформируемые (например, стали) и порошковые сплавы.

состоит из кристаллитов одного типа) и гетерогенным (неоднородным, многофазным).

Твёрдый раствор является основой сплава.
Фазовый состав гетерогенного сплава зависит от его химического состава. В сплаве могут присутствовать: твердые растворы внедрения, твердые растворы замещения, химических соединений и кристаллиты простых веществ.

Основные классификационные сведения.
Стали. Все соединения железа, содержащие до 2% углерода, называются сталями. Если в составе имеется хром, ванадий или молибден, то их называют легированными.
Чугун. Если в сплаве железа содержится более 3-4% углерода, то он называется чугуном. Кроме того, его важным элементом является кремний.

Это такие сплавы меди, в которых содержится от 5 до 45% цинка. Если его содержание колеблется в пределах 5 - 20%, то это красная латунь (томпак). Если же в материале содержится уже 20 – 36% Zn, то это – желтая латунь.

Сплавы свинца. Наиболее известен в настоящее время обычный припой, который изготавливается из одной части свинца и двух частей олова.

Сплавы на основе алюминия. Сплавы алюминия делятся сразу на три большие группы:
- литейные (Al – Si);
- сплавы, предназначенные для литья под давлением (Al – Mg);
- соединения повышенной прочности, самозакаливающиеся (Al – Cu).

имеющих одинаковый состав, строение и физико-химические свойства.

Разные фазы всегда отделены друг от друга поверхностями раздела (межфазными поверхностями). Химический состав каждой фазы в сплаве можно выразить через концентрации  компонентов.

Состояние системы определяется температурой, давлением, концентрацией  компонентов в разных фазах.

При изменении этих факторов система переходит из одного состояния в другое, при этом совершаются фазовые превращения, при которых появляются новые фазы или исчезают старые.

Возможность изменения равновесного состояния системы определяется вариантностью.

равновесия системы, называется числом степеней свободы f.

Правило Гиббса - вариантность системы зависит от числа компонентов, числа равновесных фаз и количества внешних переменных.
f = К – Ф + 2 ,

где К - число компонентов в системе; Ф – число фаз в системе; 2 - число переменных, воздействующих на систему.

Если f = 0 (система называется нонвариантной), то все независимые переменные, определяющие состояние системы, имеют строго фиксированные (единственные) значения, которые нельзя изменить, не нарушив фазового равновесия системы.

Наличие одной, двух или большего числа степеней свободы позволяет независимо изменять одну, две или большее число переменных без изменения числа фаз, находящихся в равновесии.