Адрес этой страницы' ?>

<<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>

Микроструктура металлов. Зернистость металлов. Неоднородные и однородные сплавы.

Металлы и сплавы, имеющие мелкозернистое строение, обладают большей прочностью, более высокой твердостью и лучшей обрабатываемостью, нежели металлы с крупным зерном.

В производстве черных и цветных металлов широко практикуется искусственное изменение размера и формы зерен введением в расплавленный металл нерастворимых веществ. Этот способ называется модифицированием.

Благодаря модифицированию металла зерна получаются более мелкими и приобретают несколько иную форму, чем в металле, не подвергаемом модифицированию.

Для модифицирования стали применяется порошок окиси алюминия, для модифицирования чугуна - сплавы железа с хромом, железа с кремнием, а также чистый магний и т. д.

Величину и форму зерен металла можно изменить и механическим воздействием на него ковкой, штамповкой, прокаткой, волочением и другими способами, так называемой пластической деформацией.

В результате пластической деформации металл упрочняется, приобретая наклеп, при этом зерна его размельчаются и принимают форму, напоминающую волокна (рис. 4).

Рис. 4. Микроструктура:

а - кристаллическая структура, б - структура до деформации, в - пластически деформированный металл, г - структура после рекристаллизации

Такое внутреннее строение пластически деформированного металла не является устойчивым и его улучшают нагревом, под влиянием которого возникают новые зерна с недеформированной кристаллической решеткой. Этот процесс называется рекристаллизацией, а температура, при которой начинается образование новых зерен - температурой рекристаллизации.

В настоящее время для изучения структуры металлов разработано много различных способов. Большое значение имеет исследование металлов с помощью весьма сильных оптических микроскопов с увеличением в 3000 и более раз. Так называемые электронные микроскопы позволяют получить изображения, увеличенные в десятки тысяч раз, а применение рентгеновских лучей позволило определить даже расположение атомов внутри кристаллов и расстояние между атомами в кристаллах.

Сплавы имеют более сложную, чем металлы, структуру. Внутреннее строение и свойства сплавов определяются главным образом той связью, которая возникает между элементами, входящими в их состав.

В этом отношении сплавы можно разделить на две группы: неоднородные и однородные.

Неоднородные сплавы представляют собой простую смесь из составляющих сплав компонентов. Примером неоднородного сплава может служить свинцовая бронза, в которой легко обнаружить кристаллы меди и свинца. Свойства подобных сплавов зависят от количественного соотношения компонентов.

В однородных сплавах нельзя различить составные части. Однородные сплавы бывают двух видов: химические соединения и твердые растворы.

При химическом соединении молекулы сплава образуются из атомов составных частей. Характерной особенностью таких сплавов являются совершенно новые их свойства по сравнению со свойствами составных частей. Например, твердость химического соединения железа с углеродом очень высока, тогда как железо, т. е. основной элемент этого соединения, имеет твердость в 10 раз меньшую.

Твердые растворы образуются путем растворения в основном металле других элементов, входящих в состав данного сплава. Свойства таких сплавов зависят от количества растворенных веществ и не имеют резкого отличия от свойств основного металла - растворителя. Например, латуни, т. е. сплавы меди и цинка, имеют свойства, сходные с медью.

Многие промышленные сплавы не могут быть отнесены к определенному типу, т. е. простой смеси, химическому соединению или твердому раствору, и представляют собой соединения сложного характера. Таков, например, серый чугун, в котором углерод присутствует частично в виде химического соединения с железом (цементит), частью же в свободном состоянии (графит), т. е. уже в виде смеси.

Переход металлов из жидкого состояния в твердое не всегда является конечным процессом в образовании их структуры. Во многих случаях происходит вторичная кристаллизация, т. е. изменение внутреннего строения в твердом состоянии.

Вторичная кристаллизация заключается в том, что при определенной для данного металла или сплава температуре происходит перегруппировка атомов и образование нового кристаллического строения.

Явления вторичной кристаллизации имеют большое значение, так как сопровождаются появлением новых свойств металла или сплава. В частности, изменение свойств стали при термической обработке объясняется изменениями структуры в твердом состоянии.

Итак, свойства металлов находятся в зависимости от их внутреннего строения.