Основные свойства материалов. Основы теории сплавов

ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ

АЛЛОТРОПИЯ, или ПОЛИМОРФИЗМ — Способность некоторых металлов существовать в двух или нескольких кристаллических формах.

АНИЗОТРОПИЯ — Различие свойств металлов и сплавов в разных кристаллографических направлениях.

ВАКАНСИЯ — Точечный дефект кристаллической решетки – узел кристаллической решетки, в котором отсутствует атом или ион.

ВАКУУМИРОВАНИЕ СТАЛИ — Кратковременная обработка под вакуумом выплавленной обычными методами жидкой стали с целью ее дегазации и раскисления.

ВРЕМЕННОЕ СОПРО-ТИВЛЕНИЕ РАЗРЫВУ (σ в) — Значение предела прочности материала при испытаниях на растяжение.

ВЯЗКОСТЬ — Свойство твердых тел необратимо поглощать энергию при их пластичной деформации.

ГРАНИЦА ЗЕРНА — Поверхность соприкосновения между зернами одной фазы в металлах или сплавах, поверхностный дефект кристаллического строения.

ДВОЙНИК — Объемный дефект кристаллической решетки в виде слоя конечной толщины, кристаллическая решетка которого является зеркальным отражением решетки основной части кристалла.

ДВОЙНИКОВАНИЕ — Процесс образования двойников при пластической деформации металлов или сплавов.

ДЕНДРИТ — Кристалл древовидной формы, возникающий при кристаллизации в результате различий в скоростях роста зародыша в разных кристаллографических направлениях.

ДЕФЕКТ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ— Нарушение строгой периодичности расположения частиц в кристаллической решетке.

линейный Д. — Дефект кристаллической решетки, имеющий малые размеры (несколько атомных диаметров) в двух измерениях и значительную протяженность.

поверхностный Д. — Дефект кристаллической решетки, имеющий малые размеры (несколько атомных диаметров) только в одном измерении, в двух других он соизмерим с размерами кристалла.

точечный Д. — Дефект кристаллической решетки, размеры которого малы (не более нескольких атомных диаметров) во всех трех измерениях.

ДЕФОРМАЦИЯ — Изменение взаимного расположения точек твердого тела под воздействием внешних или внутренних сил.

горячая Д. — Деформирование, протекающие при температурах выше температуры рекристаллизации.

холодная Д. — Деформирование без предварительного нагрева материала или деформирование при температурах не превышающих температуры рекристаллизации (тепловое деформирование).

ДИСЛОКАЦИЯ — Линейный дефект кристаллической решетки, нарушающий правильное чередование атомных плоскостей и образующий внутри кристалла границу зоны сдвига.

ЗАРОДЫШ — 1) частица твердой фазы, образовавшаяся при кристаллизации из жидкости или газа;

— 2) частица новой фазы, образовавшаяся при распаде пересыщенного раствора.

закритический З. — Зародыш, размер которого больше критического; способен к самопроизвольному росту.

критический З. — Зародыш критического размера.

ЗЕРНО — Отдельные кристаллиты поликристаллического конгломерата, разделенные между собой границами.

ИЗЛОМ — Поверхность разрушения образца или изделия.

вязкий или волокнистый И. — Поверхность вязкого разрушения с характерными “волокнами”, вытянутыми в направлении нагружения под действием деформации зерен,

разорванных в процессе разрушения.

усталостный И. — Излом, возникающий под давлением знакопеременных или циклических нагрузок.

хрупкий И. — Излом без видимых следов пластической деформации на поверхности разрушения.

КОМПОНЕНТ — Чистый химический элемент или устойчивое химическое соединение, входящее в состав сплава.

КООРДИНАЦИОННОЕ ЧИСЛО— Количество ближайших равноудаленных однотипных атомов, окружающих данный атом, в кристаллической решетке.

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ — Образование кристаллов из паров, растворов, расплавов или из вещества в аморфном состоянии.

МАКРОСТРУКТУРА — Строение металлов и сплавов, видимое невооруженным глазом или с помощью лупы на шлифованных и/или протравленных образцах.

МИКРОСТРУКТУРА — Строение металлов и сплавов, выявляемое с помощью микроскопа на шлифованных и (или) протравленных образцах (в оптическом и растровом электронных микроскопах) или на репликах и фольгах (в просвечивающем электронном микроскопе).

МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (Е) — Коэффициент пропорциональности между приложенным к телу напряжением (в упругой области) и обусловленной им величиной деформации.

НАКЛЕП — Изменение структуры и свойств металлов и сплавов в результате пластической деформации. Сопровождается повышением твердости и прочности и понижением пластичности и ударной вязкости.

ОТНОСИТЕЛЬНОЕ УДЛИНЕНИЕ РАЗРЫВА— Отношение приращения расчетной длины образца после разрушения к начальной расчетной длине, выраженной в процентах.

ПЕРИОД РЕШЕТКИ или ПАРАМЕТР РЕШЕТКИ— Расстояние между центрами ближайших атомов в элементарной ячейке.

ПЛАСТИЧНОСТЬ — Способность твердых тел к развитию пластических деформаций без разрушения под действием внешних сил при напряжениях, превышающих предел текучести.

ПЛОТНОСТЬ ДИСЛОКАЦИЙ— Суммарная длина всех линий дислокаций в единице объема металла.

ПЛОТНОСТЬ УПАКОВКИ — Отношение объема, занятого атомами, к общему объему элементарной ячейки.

ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ — Условное напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, выдерживаемой образцом.

ПРЕДЕЛ ТЕКУЧЕСТИ УСЛОВНЫЙ — Условное напряжение σ, соответствующее определенной величине остаточной пластической деформации; наиболее распространен условный предел текучести σ 02 соответствует остаточной деформации в 0,2 %.

ПРОЧНОСТЬ — Способность твердых тел сопротивляться разрушению или пластической деформации под действием внешних нагрузок.

конструкционная П. — Прочность изделия при работе в готовой конструкции.

теоретическая П. — Максимальный достигнутый уровень прочности твердого тела, определяемый силами межатомных связей данной кристаллической решетки (составляет примерно 1/6 от величины модуля упругости).

усталостная П. — Способность материала противостоять усталости, характеризуемая, как правило, пределом выносливости или долговечности при заданном напряжении циклического нагружения.

СКОЛЬЖЕНИЕ — Сдвиг одной части монокристалла или зерна относительно другой; происходит при пластической деформации за счет перемещения дислокации в плоскости скольжения.

СУБЗЕРНО — Часть зерна чистого металла или сплава с низкой плотностью дефектов, отделенная от соседней части малоугловой границей.

СУЖЕНИЕ — Уменьшение площади сечения образца или изделия в процессе деформации.

относительное С. — Отношение разности площадей исходного и минимального конечного сечения образца после разрушения к площади исходного сечения, выраженное в процентах.

ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ — способность металла или сплава испускать

электроны при нагреве.

ТРЕЩИНА — Двумерный дефект – нарушение сплошности материала с образованием свободных поверхностей.

ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ — Способность материала противостоять образованию трещин, характеризуемая величиной вязкости разрушения.

УДАРНАЯ ВЯЗКОСТЬ — Механическая характеристика материала, соответствующая отношению работы разрушения при ударном изгибе образца к начальной площади его конечного сечения в плоскости излома.

УПРУГОСТЬ — Способность тел восстанавливать свою форму и объем или только объем после прекращения действия внешних сил.

ШЛИФ — Полированная поверхность сечения металла или минерала, подготовленная для визуального или микроскопического исследования.

ГЕТЕРОГЕННАЯ СИСТЕМА— Макроскопически неоднородная физико-химическая система, состоящая из различных фаз, разграниченных поверхностями раздела.

ГЕТЕРОГЕННЫЕ СПЛАВЫ— Сплавы, структура которых состоит из двух

или более фаз.

ГИСТЕРЕЗИС — Запаздывание изменения физической величины, характеризующей состояние вещества, по отношению к изменению внешних условий.

ГОМОГЕННАЯ СИСТЕМА — Макроскопически однородная система, состоящая из одной фазы.

ГОМОГЕНИЗАЦИОННЫЙ ОТЖИГ— Отжиг при высокой температуре и длительной выдержке с целью уменьшения химической неоднородности, обусловленной ликвацией.

ГОМОГЕННЫЕ СПЛАВЫ — Сплавы, структура которых состоит из одной фазы (например, твердого раствора).

ДВОЙНЫЕ СИСТЕМЫ, или БИНАРНЫЕ Д.С., ДВУХ-КОМПОНЕНТНЫЕ— Физико-химические системы, состоящие из двух независимых составных частей (компонентов).

ДИАГРАММА СОСТОНИЯ — Диаграмма, показывающая равновесное фазовое состояние сплавов при разных температурах (давлениях) в зависимости от их концентрации или графическое изображение соотношения между параметрами состояния термодинамически равновесной системы (температурой, химическим и фазовым составом).

ДЕНДРИТНАЯ ЛИКВИДАЦИЯ— Ликвация внутри одного дендрита или зерна, определяемая интервалом и скоростью кристаллизации.

ЖИДКОТЕКУЧЕСТЬ — Способность жидкого металла заполнять литейную форму. Характеристика жидкого металла по величине, обратная вязкости.

ЗОНАЛЬНАЯ ЛИКВИДЦИЯ— Ликвация в отдельных частях слитка или изделия.

ИНТЕРМЕТАЛЛИД — Химическое соединение двух или более металлов между собой; обычно имеет широкую область гомогенности.

КВАЗИСТАТИЧЕСКИЕ (равновесные) процессы— Процессы, которые протекают при бесконечно малых отклонениях.

КОНОДА — Связующая прямая, соединяющая сопряженные точки, изображающие составы равновесных фаз.

КОНЦЕНТРАЦИЯ — Количество вещества, содержащееся в единице массы или объема сплава.

КРИВАЯ НАГРЕВА (охлаждения)— График, характеризующий увеличение (уменьшение) температуры от времени.

КРИТИЧЕСКИЕ ТОЧКИ — Точки, соответствующие изменению фазового состояния в сплаве.

ЛИКВАЦИЯ — Неоднородность сплава по химическому составу, структуре и неметаллическим включениям, образующаяся при кристаллизации слитка.

ЛИКВИДУС — Геометрическое место точек температур начала кристаллизации всех сплавов системы или графическое изображение на диаграмме состояния (точка, линия или поверхность) зависимости температур начала кристаллизации (или завершения расплавления) от химического состава сплава.

МОДИФИКАТОР — Добавка, вводимая в расплав для измельчения зерна и улучшения механических свойств сплава.

МОДИФИЦИРОВАНИЕ — Введение модификатора в металлический расплав.

НЕОГРАНИЧЕННЫЙ ТВЕРДЫЙ РАСТВОР — Твердый раствор замещения между двумя или более компонентами, неограниченно растворимыми в твердом состоянии.

НОДА — Точка, определяющая состав фазы на диаграмме состояния.

НОНВАРИАНТНОЕ РАВНОВЕСИЕ— Равновесие, при котором сплав из данного числа фаз может существовать только в совершенно определенных условиях: при постоянной температуре и определенном составе всех находящихся в равновесии фаз. Это означает, что превращение начинается и заканчивается при одной постоянной температуре.

ОГРАНИЧЕННЫЙ ТВЕРДЫЙ РАСТВОР— Твердый раствор между двумя или более компонентами, существующий до определенной, ограниченной концентрации компонентов.

ОРДИНАТА СПЛАВА — Вертикальная прямая, проходящая через точку состава сплава.

ПРАВИЛО ОТРЕЗКОВ (рычага)— Используют для определения количественного соотношения фаз, находящихся в равновесии при данной температуре.

ПРАВИЛО ФАЗ — Позволяет определить закономерность изменения числа фаз в гетерогенной системе, устанавливая зависимость между числом термодинамических степеней свободы (С), числом компонентов (К), образующих систему, и числом фаз (Ф), находящихся в равновесии: С = К - Ф+ 2, где 2 – число внешних факторов.

ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЕ — Охлаждение высокотемпературной фазы ниже температуры ее равновесного фазового перехода в низкотемпературную.

РАВНОВЕСНОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ— Характеризуется при постоянных внешних условиях неизменностью термодинамических параметров во времени и отсутствием в системе потоков энергии и вещества.

УСАДОЧНАЯ РАКОВИНА — Полость в слитке (обычно в верхней части), образующаяся вследствие усадки при затвердевании металла.

РАСТВОР — Однородная смесь двух или большего числа компонентов, равномерно распределенных в виде атомов, ионов или молекул в жидкости или твердом веществе.

СОЛИДУС — Геометрическое место точек температур конца кристаллизации всех сплавов системы.

СОЛЬВУС — Линия ограниченной растворимости в твердом состоянии на диаграмме состояния.

СПЛАВЫ — Однородные системы из двух или более элементов, претерпевающие переход из жидкого состояния в твердое агрегатное состояние и обладающие характерными металлическими свойствами.

СТАБИЛЬНАЯ ФАЗА — Фаза, устойчивая в данных условиях.

СТРУКТУРНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ— Элемент микроструктуры сплава с характерным и однообразным строением, а также или отдельные элементы микроструктуры сплава с характерным строением при средних увеличениях.

ТВЕРДЫЙ РАСТВОР — Однородные твердые вещества, состоящие из нескольких компонентов, концентрация которых может быть изменена без нарушения однородности, или однофазное твердое состояние сплава, представляющее собой кристаллическую решетку растворителя, в которой находятся атомы одного или более растворенных элементов.

ТВЕРДЫЙ РАСТВОР ВНЕДРЕНИЯ— Раствор между металлом и неметаллом, в котором атомы неметалла располагаются в междоузлиях атомов металла.92

ТВЕРДЫЙ РАСТВОР ЗАМЕЩЕНИЯ— Раствор между двумя или более металлами, в котором атом одного компонента занимает место любого атома в кристаллической решетке второго компонента.

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ИНТЕРВАЛ РАВНОВЕСНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ— Диапазон температур ликвидуса и солидуса данного сплава.

ФАЗА — Однородная по химическому составу, кристаллической структуре и физическим свойствам часть системы, отделенная от других ее частей поверхностью раздела.

ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ — Это равновесное состояние термодинамической системы, состоящей из двух или большего числа фаз.

ФАЗОВОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ — Превращение, при котором происходит изменение фазового состояния системы

ЭВТЕКТИКА — Смесь двух или более твердых фаз, одновременно образующаяся из расплава, характеризующаяся постоянством состава.

ЭВТЕКТИЧЕСКОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ— Превращение, происходящее при постоянной температуре и неизменных составах участвующих фаз, одной из которых является жидкость или процесс образования двух или более твердых фаз из жидкой; в равновесных условиях происходит при постоянной температуре.

Железоуглеродистые сплавы

АВТОМАТНАЯ СТАЛЬ — Сталь с повышенным содержанием серы и фосфора, легко поддающаяся скоростной обработке на металлорежущих станках-автоматах.

АУСТЕНИТ — Фаза, структурная составляющая железоуглеродистых сплавов – твердый раствор углерода в γ-железе.

ГРАФИТ — Аллотропическая модификация углерода с гексагональной кристаллической решеткой.

ЖЕЛЕЗО — Химический элемент, Fe, с атомной массой 55,84; относится к группе черных металлов, tпл=1539 °С; важнейший металл современной техники, основа сплавов примерно 95 % металлической продукции.

α -железо — Низкотемпературная аллотропическая модификация железа с о.ц.к. решеткой, существующая в чистом железе в интервале температур от 0 до 911°С.

γ -железо — Высокотемпературная аллотропическая модификация железа с г.ц.к. решеткой, существующая в чистом железе в интервале температур от 911 до 1392 °С.

δ -железо — Высокотемпературная аллотропическая модификация железа с о.ц.к. решеткой, существующая в чистом железе в интервале температур от 1392 °С до плавления.

ЛЕДЕБУРИТ — Структурная составляющая железоуглеродистых сплавов (главным образом чугунов) – эвтектическая смесь аустенита и цементита, образующаяся из расплава при температуре ниже 1147 °С.

МЕТАСТАБИЛЬНАЯ ФАЗА— Промежуточная, относительно устойчивая фаза, которая может перейти в более устойчивую под действием внешнего воздействия или самопроизвольно.

ПЕРЛИТ — Структурная составляющая железоуглеродистых сплавов – эвтектоидная смесь феррита и цементита, имеющая межпластинчатое расстояние более 0,3 мкм.

СТАЛЬ — Сплав железа с углеродом, содержащий от 0,025 до 2,14 % углерода, а также ряд других элементов.

высококачественная С. — Сталь с низким содержанием вредных примесей (обычно фосфора не более 0,025 % и серы не более 0,025 %), обладающая повышенными механическими свойствами.

высокоуглеродистая С. — Сталь содержащая более 0,6 % углерода.

высокопрочная С. — Легированная конструкционная сталь с временным сопротивлением разрыву 1500 МПа и более.

С. обыкновенного качества — Cталь с содержанием вредных примесей не более: фосфора 0,040 % и серы 0,050 %.

рессорно-пружинная С. — Качественная конструкционная сталь содержащая 0,5 – 0,6 % углерода.

Улучшаемая С. — Содержит 0,3 – 0,45 %С. Сталь, изделия из которой подвергают закалке с высоким отпуском.

углеродистая С. — Сталь, не содержащая специально введенных легирующих элементов.

цементируемая С. — Машиностроительная низкоуглеродистая сталь, подвергаемая цементации.

УГЛЕРОД — Химический элемент, С, с атомной массой 12; имеет две аллотропические модификации. Входит в состав стали и чугуна.

ФЕРРИТ — Структурная составляющая железоуглеродистых сплавов – твердый раствор углерода (до 0,025 %) в α -железе.

ЦЕМЕНТИТ — Структурная составляющая железоуглеродистых сплавов – карбид железа, Fe3C, содержащий 6,67 % углерода.

вторичный Ц. — Цементит, образующийся из аустенита при охлаждении вследствие понижения растворимости в нем углерода.

первичный Ц. — Цементит, образующийся в заэвтектических чугунах при кристаллизации их из расплава.

третичный Ц. — Цементит, образующийся из феррита при охлаждении вследствие понижения растворимости в нем углерода.

ЧУГУН — Сплав железа с углеродом, содержащий более 2,14 % углерода, постоянные примеси, а иногда и легирующие элементы.

белый Ч. — Чугун, в котором весь углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита; имеет матово-белый цвет излома.

высокопрочный Ч. — Чугун со структурой графита шаровидной формы; отличается высокой прочностью и пластичностью; часто используется вместо стали.

с вермикулярным графитом (ЧВГ)— «Vermikulus» – червячок, графитизированный чугун с червеобразной формой графита. Отношение длины графитной пластинки к ее ширине больше 10.

доэвтектический Ч. — Чугун, углеродный эквивалент которого ниже 4,3 %.

заэвтектический Ч. — Чугун, углеродный эквивалент которого выше 4,3 %.

ковкий Ч. — Чугун в котором углерод частично или полностью (кроме углерода в феррите) находится в структурно свободном состоянии в форме хлопьевидного графита, что обеспечивает высокий уровень его пластичности и прочности.

cерый Ч. — Чугун в котором углерод частично или полностью (кроме углерода в феррите) находится в структурно свободном состоянии.

эвтектический Ч. — Чугун, углеродный эквивалент которого составляет 4,3 %.

ЭВТЕКТОИД — Смесь двух стабильных фаз, имеющая постоянный для данной системы состав и образующаяся при эвтектоидном превращении.

ЭВТЕКТОИДНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ— Превращение, происходящее при постоянной температуре и неизменных составах участвующих фаз, находящихся в твердом состоянии, или полиморфное превращение, заключающееся в распаде при охлаждении равновесного твердого раствора на две стабильные фазы; характеризуется температурой эвтектоидного превращения, при которой все три фазы находятся в равновесии; полностью обратимо при нагреве.