Разработал: Семенова Ирина Петровна

Семестр

Курс лекций.

Основы металловедения неразъемных соединений

Кафедра ОиТСП

Введение.

Основными процессами, определяющими формирование и свойства сварных соединений, являются металлургические и металловедческие процессы.

Кристаллическое строение сварного соединения, свойства образующихся в нем сплавов, которые определяют механические и эксплуатационные свойства самого соединения, полученного различными способами, объясняется законами металловедения.

Большинство способов сварки связаны с нагревом металлов в широком диапазоне температур и последующем охлаждении. В зоне сварного соединения протекают сложные структурные и фазовые изменения, которые определяют прочность, пластичность, вязкость, коррозионную стойкость соединения. Эти явления связаны с диффузионными закономерностями. Знание этих процессов необходимы для рационального построения технологии сварки и получения высоких свойств сварных соединений.

Особое место в обеспечении работоспособности сварных соединений занимает их термическая обработка, условия которой определяются с одной стороны составом свариваемых металлов, с другой стороны, условиями эксплуатации.

Из истории: Ломоносов – о металлах(которые коваться могут), Аносов Павел Петрович- 1797-1851г.- основоположник учения о стали,метааллургии стали,первый микроскоп, исследовние структуры и свойств стали, Обухов Павел Матвеевич-выпуск высококачественных сталей,Чернов Дмитрий-диаграммы состояния стали, роль термообработки, первая металлограф.лаборатория.

Физическое строение металлов:

Металлическая связь – связана со строением внешних оболочек атомов металлов. На внешней оболочки атома металла имеются только один или 2 электрона, поэтому их связь не очень сильная и они могут сравнительно легко отделяться от атома. Это приводит к тому, что эти электроны беспорядочно блуждают между положительными ионами, причем часть атомов может быть неионизирована.

При наложении внешней разности потенциалов создается упорядоченное движение электронов от – к +. Этим объясняется хорошая проводимость металлов.

Прочность связи электрона с атомом определяется энергией выхода электрона и потенциалом ионизации. Используя эти справочные данные можно судить о способности металлов к образованию сварного соединения при надлежащем контакте в результате установления электронного обмена и создания металлической связи.

Элемент Al Ti Fe

Потенциал ионизации, эВ 5,98 6,82 7,87

Энергия выхода электр., эВ 4,20 4,10 4,70

Помимо атомного строения при сварке плавлением или давлением большое значение имеет кристаллическое строение металлов, которое также определяет взаимодействие соединяемых металлов.

Кристаллическое строение металла – это закономерное и однотипное расположение атомов данного элемента, образующие кристаллическую решетку. У металлов рапространениы 3 типа решеток: ОЦК, ГЦК и ГПУ. (рис.1)

Рис. 1 Элементарные ячейки ОЦК (а), ГЦК (б) и ГП (в) решеток

У некоторых металлов характер решетки может меняться в зависимости от температуры. Это связано с изменением энергетического состояния атомов при нагреве и охлаждении. Такое свойство металла называется полиморфизм. Например, Fe: ОЦК ---ГЦК; Ti ГЦК ---ГПУ.

Для кристаллических решеток различных металлов характерно различное расстояние между атомами, которые образуют базовую геометрическую фигуру. Эти расстояния называют параметрами решетки.

При сварке разнородных металлов очень важно различия атомно-кристаллического строения соединяемых металлов. Это означает, что атомы одного металла способны энергетически благоприятно располагаться в решетке другого металла. Признаком такой близости являются параметры решетки и их соответствие.

Однако реальные металлы всегда имеют несовершенства кристаллической решетки (рис.2 и3):

Они определяют механические свойства металлов, их способность сопротивляться воздействию внешних сил. Они возникают в результате смещения или удаления атомов со своих мест в решетке: это вакансии, межузельные атомы, дислокации, границы зерен. Наиболее важным видом несовершенства являются дислокации, которые движутся под воздействием внешних сил. Дислокации, как и другие несовершенства кристаллического строения, появляются в процессе кристаллизации.

Кристаллизацией называется переход металла из жидкого состояния в твердое с образованием кристаллической структуры. Затвердевание происходит путем образования центров кристаллизации (зародышей) и их роста.

Рис.2.Схема образования вакансии. Рис. 3. Схема образования дислокации при сдвиге

Дата добавления: 2014-01-07