Презентация материаловедение металлы и сплавы

Обновлено: 19.09.2024

Твердость Твердостью металла называется сопротивление, оказываемое металлом при вдавлении в него твердых предметов. Наиболее распространенными методами определения твердости являются методы Бринеля и Роквелла .

Упругость Упругостью металла называется свойство металла восстанавливать свою первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешней силы, вызвавшей его деформацию. Брусок металла, подвергнутый действия растягивающего усилия, удлиняется. Если это усилие не превосходит, определенной для данного материала величины, брусок после снятия нагрузки получает свои первоначальные размеры. Величина этого усилия называется пределом упругости. Если нагрузка перейдет за предел упругости, то после снятия нагрузки форма бруска не восстанавливается, и брусок останется удлиненным; такая деформация называется пластической.

Прочность Прочностью называется свойство металла сопротивляться действию внешних разрушающих сил. В зависимости от характера этих внешних сил различают прочность на растяжение, на сжатие, на изгиб, на кручение и т.д. Условное напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке , предшествующей разрушению образца, называется пределом прочности, обозначается σ b и выражается в кг/мм². Это условное напряжение вычисляют, определяя максимальное усилие P, которое может выдержать образец во время испытания, деля его на первоначальную площадь поперечного сечения образца F 0 .

Вязкость ударная Вязкость характеризуется сопротивлением удару. Удельная ударная вязкость (сопротивление удару) определяется количеством работы, необходимой для разрушения бруска посредством ударной изгибающей нагрузки на так называемом копре Шарпи, деленной на поперечное сечение образца, и выражается в кгм /см² . Хрупкость является обратным показателем вязкости. Она определяет, насколько быстро металл или сплав будет разрушаться под воздействием внешней силы.

Знание показателя вязкости и хрупкости необходимо для расчета поглощаемой энергии воздействия, которая приводит к деформации металлического образца. Р азличают следующие методы измерения и виды вязкости металлов: - статическая. Происходит медленное воздействие на материал до момента его разрушения; - циклическая . Образец подвергают многократным нагрузкам с одинаковым или изменяющимся показателем силы. При этом основной величиной циклической вязкости является количество работы, необходимой для разрушения образца; - ударная. Для ее расчета применяют маятниковый копер Шарпи. Заготовку крепят на нижнем основании, маятник с рубящим конусом находится в верхней точке. После его опускания происходит взаимодействие металла и рубящей части. Степень деформации характеризуется вязкостью образца.

Износостойкость Способность металла сопротивляться истиранию, разрушению поверхности или изменению размеров под действием трения называется износостойкостью.

Ковкость Способность металла без разрушения поддаваться обработке давлением (ковке, прокатке, прессовке и т.д.) называется его ковкостью. Ковкость металла зависит от его пластичности. Пластичные металлы обычно обладают и хорошей ковкостью.

Пластичность Одним из основных свойств металлов является их пластичность, т.е способность металла, подвергнутого нагрузке, деформироваться под действием внешних сил без разрушения и давать остаточную (сохраняющуюся после снятия нагрузки) деформацию. Пластичность иногда характеризуют величиной удлинения образца при растяжении. Отношение приращения длины образца при растяжении к его исходной длине, выражаемое в процентах, называется относительным удлинением и обозначается δ, %. Относительное удлинение определяется после разрыва образца и указывает способность металла удлиняться под действием растягивающих усилий.

Порог хладноломкости — температурный интервал изменения характера разрушения, является важным параметром конструкционной прочности . Чем ниже порог хладоломкости , тем менее чувствителен металл к концентраторам напряжений (резкие переходы, отверстия, риски), к скорости деформации. Хладноломкость — склонность металла к переходу в хрупкое состояние с понижением температуры. Хладоломкими являются железо, вольфрам, цинк и другие металлы, имеющие объемноцентрированную кубическую и гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку .

Выносливость и усталость Пример деформации из-за усталости металла При длительном приложении внешних сил в структуре образца выявляются деформации и дефекты. Они приводят к потере прочности образца и как следствие – к его разрушению. Это называется усталостью металла. Выносливость является обратной характеристикой.

Характер упаковки атомов и его влияние на плотность хорошо просматриваются на примере плотно упакованных решеток кристалла. Простейшим типом кристаллической решетки является кубическая , в которой расположение атомов образует пустотность , приблизительно равную 48%. Более плотной является гранецентрированная кубическая упаковка, дающая около 26% пустот. В такой решетке каждый атом имеет 12 ближайших соседей (4 по бокам и по 4 сверху и снизу. Гексагональная решетка также относится к плотнейшим упаковкам и отличается от гранецентрированной лишь способом наложения слоев.

а - кубическая, б- гранецентрированная кубическая, в - гексагональная

Высокая чистота поверхности , полученная в результате отделочных операций, значительно повышает усталостную прочность , так как чем меньше микронеровности, тем меньше возможность появления поверхностных трещин от усталости металла . Выносливость - свойство металла противостоять усталости.

Такое явление наступает в результате появления последовательных напряжений (внутренних или поверхностных) за определенный промежуток времени. Если структура не подвергается изменению – говорят о хорошем показателе выносливости. В противном случае происходит деформация. Выполняют следующие испытания образца на выносливость для того, чтобы узнать механические свойства металлов: - чистый изгиб. - поперечный изгиб. - изгиб в одной плоскости; - поперечный и продольный изгиб в одной плоскости; - неравномерное кручение с повторением цикла. Эти испытания позволяют определить показатель выносливости и рассчитать время наступления усталости детали.

Если переменные напряжения превышают, величину предела усталости металла, то через некоторое число циклов переменных нагружений , которое тем меньше, чем больше напряжения, развиваются трещины усталости и деталь разрушается. Ниже определенного значения переменного напряжения ( предела усталости ) металл не разрушается даже при очень большом числе циклов, так как это напряжение является асимптотой для кривой усталости.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Открытый урок на тему : "Коррозия металлов и сплавов.Методы защиты от коррозии"

Заранее формируются бригады (по интересам) и каждой бригаде выдаётся задание. - Каждая бригада показывает свою презентацию, которую подготовил в домашних условиях, пользуясь материалами интернета. зна.

Методическая разработка открытого урока ПМ01."Подготовка и ведение технологического процесса производства цветных металлов и сплавов".Тема :" Производство глинозема". для студентов специальности 150402 "Металлургия цветных металлов"

В данной методической разработке рассмотрены цели урока: методическая, обучающая, воспитательная, развивающая и личностные. В пояснительной записке рассмотрена роль самостоятельной работы студентов. Н.

«ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ».

Формирование знаний о химических свойствах металлов.Развивают умения пользоваться опорными знаниями. Закрепляют умения и навыки выполнять химический эксперимент. Развивают логическое мышление, умеют а.

Практическая работа «Изучение типов кристаллических решеток и их влияние на структуру и свойства металлов и их сплавов»

Представлена методическая разработка практического занятия для учебной дисциплины ОП 08 «Материаловедение» по специальности среднего профессионального образования 22.02.06 "Сварочное производств.

Методическая разработка открытого урока по дисциплине Материаловедение на тему: "Черные, цветные металлы и сплавы на их основе"

В данной методической разработке открытого урока представлена методика преподавания темы «Черные, цветные металлы и сплавы на их основе» учебной дисциплины ОП.04 Материаловедение с п.

Презентация "Металлы и сплавы" по предмету "Материаловедение"

содержит материалы о строении, составе, классификации и применении черных металлов и сплавов.

В презентации размещены материалы о строении, свойствах и применении металлов.

Металлы и сплавы. Общие сведения о металлах и сплавах

• Богородицкий Н.П., Пасынков В.В.,Тареев Б.М.
Электротехнические материалы. Изд.7-е.
Л.:Энергоатомиздат.1985г.
• С.Н.Колесов и др. Материаловедение и технология
конструкционных материалов. Учебник для вузов –
2 изд., М.: Высшая школа, 2007, 535с.
• И.Е. Илларионов, И.А. Стрельников, Э.Л.Львова, Е.А.
Деревянных Материаловедение, Чебоксары, издво ЧГУ 2016 г.
• Ефимова Л.Б. «Материаловедение, технология
конструкционных материалов» Лабораторный
практикум. Чебоксары, ЧГУ 2015 год.
• Р.К. Мозберг «Материаловедение», Москва, ВШ,
1991 год.

3. Общие сведения о металлах и сплавах

4. Классификация металлов по физико-химическим свойствам

5. По физико-химическим свойствам металлы можно разделить на группы:

Тугоплавкие — металлы, у которых температура плавления
выше, чем у железа (1539°С);
вольфрам W (3380°С), тантал Та (2970°С), молибден Мо
(2620°С), хром Сr (1900°С), платина Pt (1770°С), титан Ti
(1670°С) и др. Применяют их как самостоятельно, так и в
виде легирующих добавок в стали.
Легкоплавкие — имеют Тпл ниже 500°С; к ним относятся:
цинк Zn (419°С), свинец Рb (327°С), кадмий Cd (321°С), олово
Sn (232°С), Na (98°С), Hg (-39"С) и др. Назначение :
антикоррозионные покрытия, антифрикционные сплавы,
припои.
Легкие металлы имеют плотность не более 2,750 г/см3; к
ним относится Аl — 2,7, бериллий Be — 1,84, Mg —1,74, Na
— 0,97, Li — 0,530 г/см3 и др. Эти металлы и сплавы на их
основе применяют для производства сплавов, используемых
в конструкциях с ограничениями в массе.

Тяжелые металлы – олово (7.3 г/см3), цинк (7,1 г/см3),
медь (8,9 г/см3), ртуть (13,6 г/см3), свинец 11,35 г/см3.
Благородные — Au-золото, Ag-серебро, Pt-платина
Эти металлы и сплавы на их основе обладают высокой
химической стойкостью, в том числе при повышенных
температурах. Их используют в качестве контактных
материалов, выводов интегральных микросхем , термометров
сопротивления и термопар.
Магнитные — Fe, Со, Ni обладают ферромагнитными
свойствами, сплавы на основе Fe, Со и Ni являются
основными магнитными материалами (ферромагнетиками).
Редкоземельные — лантаноиды: Nd – неодим, Sm-самарий
и др. Сплавы на основе редкоземельных элементов являются
весьма перспективными магнитотвердыми материалами.

7. Применение металлов и сплавов в технике

Применение в качестве конструкционных
материлов.
• Конструкционные материалы (КМ) — материалы,
из которых изготавливаются различные
конструкции, детали машин, элементы сооружений,
воспринимающих силовую нагрузку.
• Определяющими параметрами таких материалов
являются механические свойства: механическая
прочность, относительное удлинение при
разрыве, ударная вязкость, твердость и др.
• Наиболее широко используемыми в технике КМ
являются такие металлические сплавы, как
углеродистые и легированные стали и чугуны.

• Применение в качестве проводниковых материалов в
электротехнике
• Здесь можно выделить несколько групп материалов по применение:
материалы высокой проводимости: серебро, медь, алюминий,
сплавы высокого сопротивления: константан, манганин,
жаростойкие: нихром, фехраль, сплавы для термопар: хромелькопель, медь-константан, платина-платинородий,
сверхпроводниковые материалы: сплавы на основе ниобия и
ванадия, контактные материалы, и др.
• Основные характеристики проводниковых материалов: Удельное
сопротивление, температурный коэффициент уд. Сопротивления,
коэффициент термо Э.Д.С .
Применение в качестве магнитных материалов:
• металлические магнитные материалы: Fe железо, Со кобальт, Ni
никель, а также различные сплавы и композиционные материалы на
их основе (кремнистая электротехническая сталь, альсиферы,
пермаллои, сплавы альни, мартенситные стали, РЗМ магниты,
ферриты и магнитодиэлектрики).
• Магнитные материалы делят на магнитомягкие и магнитотвердые, у
них разные свойства и соответственно применение.
• Основные характеристики магнитных материалов: магнитная
пронцаемость, коэрцитивная сила, индукция насыщения, остаточная
индукция, магнитная энергия.

Строение и основные свойства металлов.
• высокая электропроводность;
• высокая теплопроводность;
• Пластичность, ковкость
Такие свойства металлов обусловлены кристаллическим
строением и наличием свободных электронов.

10. Кристаллизация металлов

11. Кристаллизация металлов

• Процесс образования в металлах
кристаллической решетки называется
кристаллизацией. (первичная и вторичная )
• Первичная кристаллизация –представляет собой
переход металла из жидкой в твердую фазу.
• Вторичная – это процесс перестройки
кристаллической решетки из одной
модификации в другую.
• Для изучения процесса кристаллизации строят
кривые охлаждения металлов, которые
показывают изменение температуры металла
(t) во времени (τ).

12. Кривые охлаждения аморфного (а) и кристаллического (б) тел

• Переход из одного состояния в другое возможен, если
новое состояние в новых условиях является более
устойчивым, обладает меньшим запасом энергии.
• Стремление системы к изменению (к превращению),
т.е. работоспособность системы (свободная энергия)
определяется из уравнения Гиббса
F = ∆H –T ∆S
F – свободная энергия
∆H -изменение энтальпии (теплосодержания системы ),
∆S – изменение энтропии системы при превращении
T - абсолютная температура.

14. Характер изменения свободной энергии жидкого и твердого состояний с изменением температуры

ТS – равновесная или теоретическая температура
кристаллизации.
• Для начала процесса кристаллизации необходимо,
чтобы процесс был термодинамически выгоден
системе и сопровождался уменьшением свободной
энергии системы.
• Температура, при которой практически начинается
кристаллизация, называется фактической
температурой кристаллизации (Τкр ).
• Охлаждение жидкости ниже равновесной температуры
кристаллизации называется переохлаждением,
которое характеризуется степенью переохлаждения
(ΔΤ):
ΔΤ= Τтеор –Τкр.

16. Процесс перехода металла из жидкого состояния в кристаллическое можно описать с помощью кривых охлаждения в координатах время τ

– температура Т.
Τтеор – теоретическая температура кристаллизации;
Τкр.. – фактическая температура кристаллизации.

• Степень переохлаждения ΔТ зависит от природы
металла, от степени его загрязненности (чем чище
металл, тем больше степень переохлаждения), от
скорости охлаждения (чем выше скорость
охлаждения, тем больше степень
переохлаждения).
• В процессе кристаллизации происходит
перемещение атомов (диффузионные процессы,
обусловленные тепловым движением атомов в
жидкой или в твердой фазе на расстоянии,
большее периода решетки).

• Кристаллизация металла происходит
постепенно. Она объединяет два процесса,
происходящих одновременно:
возникновение центров кристаллизации
(зародышей) и рост кристаллов.

Размер зерен зависит от числа частичек
нерастворимых примесей, которые играют роль
готовых центров кристаллизации – оксиды, нитриды,
сульфиды.
Чем больше частичек, тем мельче зерна
закристаллизовавшегося металла.
Стенки изложниц имеют неровности, шероховатости,
которые увеличивают скорость кристаллизации.
Искусственное введение в жидкий металл
тугоплавких мелких частичек, служащих
дополнительными центрами или влияющих на их
образование, является наиболее прогрессивным
методом регулирования размеров зерен, их формы
и свойств металлов и сплавов - называется
модифицированием.

20. Основные типы кристаллических решеток и их параметры.

• Кристаллическая решетка - воображаемая
пространственная решетка, в узлах которой
расположены частицы, образующие твердое тело.
• Элементарная ячейка – элемент объема
кристаллической решетки из минимального числа
атомов, многократное воспроизведение в
пространстве которого создает пространственную
кристаллическую решетку.

размеры ребер элементарной ячейки:
a, b, c – периоды решетки – это расстояния между
центрами ближайших атомов, в одном направлении
выдерживаются строго определенными;
углы между осями ( α, β, χ);
координационное число (К) - указывает на число атомов,
расположенных на ближайшем одинаковом расстоянии от
любого атома в решетке;
базис решетки - количество атомов, приходящихся на
одну элементарную ячейку решетки;
плотность упаковки атомов в кристаллической решетке –
объем, занятый атомами, которые условно рассматриваются как жесткие шары, т.е. это отношение объема,
занятого атомами к объему ячейки

Классификация видов кристаллических решеток
была проведена французским ученым О. Браве
(четырнадцать видов решеток, разбитых на четыре
типа):
примитивный – узлы решетки совпадают с
вершинами элементарных ячеек;
базоцентрированный – атомы занимают вершины
ячеек и два места в противоположных гранях;
объемно-центрированный – атомы занимают
вершины ячеек и ее центр;
гранецентрированный – атомы занимают вершины
ячейки и центры всех шести граней.

Основные типы кристаллических решеток:
а – объемно-центрированная кубическая(ОЦК - α-Fe, Сr, W,
Mo и др.)
б – гранецентрированная кубическая (ГЦК - ϒ-Fe, Ni, Ag,
Au, Pb, Cu, и др.)
в – гексагональная плотноупакованная (ГПУ - Zn, Cd, Be,
a-Co, a-Ti и др).

Тип
Координационное Базис
решетки
число
О.Ц.К.
8
2
Коэф.
Компактности
0.68
Г.Ц.К.
12
4
0.74
Г.П.У.
12
6
0.74

27. Аллотропия или полиморфные превращения

• Способность некоторых металлов существовать в
различных кристаллических формах в зависимости от
внешних условий (давление, температура) называется
аллотропией или полиморфизмом.
Примеры железо Fe: t < 911°C – ОЦК - Feα;
911°C < t 1392°C < t >1539°C – ОЦК - Feδ;
(Feδ – высокотемпературное Feα )
• Примером аллотропического видоизменения,
обусловленного изменением давления, является
углерод: при низких давлениях образуется графит, а
при высоких – алмаз.
• Явление полиморфизма используется для упрочнения и разупрочнения
сплавов при помощи термической обработки.

29. Понятия об изотропии и анизатропии

• Аморфные тела изотропны, поскольку
характеризуются хаотическим расположением
атомов в пространстве. Расстояния между атомами
в различных направлениях одинаковы,
следовательно, свойства будут также одинаковые.
• В кристаллических телах атомы правильно
располагаются в пространстве, причем по разным
направлениям расстояния между атомами
неодинаковы, что обуславливает существенные
различия в силах взаимодействия между ними и, в
конечном результате, разные свойства. Зависимость
свойств от направления называется анизотропией.

• При изучении кристаллов выделяют
кристаллографические плоскости и
кристаллографические направления в кристалле.
• Плоскость, проходящая через узлы
кристаллической решетки, называется
кристаллографической плоскостью.
• Прямая, проходящая через узлы кристаллической
решетки, называется кристаллографическим
направлением.
• Элементарную ячейку вписывают в пространственную систему координат (оси X,Y, Z – кристаллографические оси). За единицу измерения
принимается период решетки.

32. Дефекты кристаллической решетки

• К дефектам относятся любые нарушения
периодичности строения кристаллической
решетки: наличие вакансий, атомов (ионов)
примесей в узлах и междоузлиях решетки,
нарушение стехиометрического состава,
трещины, поры и т.п.
• Все дефекты можно подразделить на:
точечные, линейные, поверхностные и
объемные.

Точечные (малые во всех трех измерениях):
«дырки» – вакансии;
атомы замещения – чужой атом;
дислоцированный атом – атом в междоузлие (внедрение);

• Линейные дефекты – дислокации
• Дислокация – это дефекты
кристаллического строения,
представляющие собой линии, вдоль и
вблизи которых нарушено правильное
расположение атомных плоскостей.
• Простейшие виды дислокаций –
Краевые
Винтовые

Краевая дислокация – линия, вдоль которой
обрывается внутри кристалла край «лишней»
полуплоскости.
Неполная плоскость называется - экстраплоскостью.

37. Винтовая дислокации -получена при помощи частичного сдвига плоскости Q вокруг линии EF

• Дислокационная структура материала
характеризуется плотностью дислокаций.
• Плотность дислокаций в кристалле
определяется как среднее число линий
дислокаций, пересекающих внутри тела
площадку площадью 1 м2, или как
суммарная длина линий дислокаций в
объеме 1 м3
ρ = ∑(L)/V , (см-2; м-2)
В реальном кристалле плотность дислокаций
достигает 104—1012 см-2

Поверхностные дефекты – границы зерен, фрагментов
и блоков. Углы разориентации составляют до
нескольких десятков градусов.

40. ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА металлов

41. дислокационная теория пластической деформации.

• Деформация – это изменение формы и
размеров тела, К деформациям относятся
такие
явления,
как
сдвиг,
сжатие,
растяжение, изгиб и кручение.
• Упругая деформация – исчезает после снятия
нагрузки, не вызывает остаточных изменений
в свойствах и структуре металла; под
действием приложенной нагрузки происходит
незначительное обратимое смещение атомов.
• Пластическая деформация, остается после
снятия нагрузки, т.е. необратима.

• Легирование — это введение в металл небольших количеств
специальных примесей, которые приводят к значительным его
структурным изменениям. Легирующие добавки взаимодействуют с
дислокациями и затрудняют их движение, улучшая механические
характеристики.
• Закалка — это термическая обработка, заключающаяся в нагреве
металла до определенной температуры, выдерживании при этой
температуре и контролируемом ускоренном охлаждении. В результате
этих операций в металле увеличивается концентрация дефектов, в том
числе плотность дислокаций, также образуется мелкозернистая
структура. Протяженность границы между зернами возрастает. Сама
же граница труднопроходима для дислокаций, что приводит к
затруднению их движения и упрочнению металла.
• Наклеп — это обработка металлической заготовки путем прокатки,
ковки или волочения. В результате пластической деформации металла
увеличивается плотность дислокаций (и концентрация других
дефектов), а главное — дислокации при этой обработке
переплетаются, что приводит к затруднению их движения и
упрочнению металла.

Материаловедение. Строение вещества. Металлы и сплавы

W=mv2/2; U=U(r)=-e2/r; E = W + U,
В одиночном атоме кремния (Si) : два электрона на
атомной орбитали 1S (1S2); два на 2S (2S2); шесть на 2P (2P6); два на 3S (3S2) и два на 3P (3P2).
Структура атомов Si
имеет вид:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P2.

3. Структура твердых тел

4. Атомы химических элементов

7. Виды химической связи

8. Ковалентная связь

9. Ковалентная связь

11. Водородная связь

12. Кристаллы делятся на четыре основные группы:

1) ионные кристаллы (NaCl);
2) ковалентные (алмаз, кремний);
3) металлические (металлы и полиметаллы);
4) молекулярные кристаллы (нафталин).

13. Виды кристаллов

14. Молекулярная кристаллическая решетка

15. Атомная кристаллическая решетка

16. Кристаллы

17. Кристаллографическое направление

Прямая линия, проходящая по крайней
мере через два узла решетки.
Обычно один – начало координат.
Символ кристаллографического направления
[А, В, С].
Например: ОХ - [1, 0, 0], ОУ - [0, 1, 0].
Если [20, 40, 60], [1, 2, 3],

18. Кристаллографические плоскости

Может быть плоскость
не параллельна ни
одной из координатных
осей, одной оси, двум
осям.
(a,
(100) YOZ; (010) XOZ; (001) XOY
координатные плоскости
прямой решетки
b, c) → (1/1, 1/3,
1/2)х6 (минимальный
общий знаменатель)
→ воображаемая
кристаллографическая
плоскость (6 2 3).

19. ИНДЕКСЫ МИЛЛЕРА

(a,
b, c) → (1/1, 1/3,
1/2)х6 (минимальный
общий знаменатель)
→ воображаемая
кристаллографическая
плоскость (6 2 3).

20. Пример расчета индексов Миллера

Пусть ребро куба равно 1.
Плоскость abcd (100).
Семейство плоскостей
.
cdeq (101).
deg (111).
Направление ОХ: [100].
Направление ОА: [101].
Направление перпендикулярное плоскости (111): [111].

21. Основные плоскости в кубической решетке

22. Металл, как конструкционный материал

23. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛОВ

Из 106 элементов периодической системы
84 – металлы, 22 – неметаллы.
Чёрные металлы: железистые (железо,
никель); тугоплавкие (с температурой плавления
> 1539°);
урановые (уран, плутоний); ·
редкоземельные (церий, неодим);
щёлочноземельные (калий, натрий).
Цветные металлы:· лёгкие (магний,
алюминий); благородные (золото, платина);
легкоплавкие (висмут, свинец).

24. Основные виды кристаллических решеток металлов и сплавов

а-кубическая объемоцентрированная (Cr, Mo, V)
б-кубическая гранецентрированная (Cu, Ni)
в-гексагональная плотноупакованная (Mg, Zn)

25. а – аморфное тело, б - кристаллическое

26. Образование зерен или кристаллитов

27. Структура слитка

28. Полиморфизм (аллотропия)

29. Полиморфизм

30. Дефекты кристаллического строения

31. Схема краевой дислокации

32. Краевая дислокация

33. Наклеп и рекристаллизация

Тp =a · Tпл,
где а — коэффициент, зависящий от состава и
структуры металла. Для особо чистых
металлов а = 0,2, для металлов технической
чистоты а = 0,3…0,4, для сплавов а = 0,5…0,6.

34. Методы получения сплавов

1) Сплавления - из двух и более металлов и металлов с
неметаллами;
2) Спекание порошков нескольких металлов. Обладают
более высоким качеством.
3) Диффузия в поверхностный слой (амальгамирование,
хромирование).

35. Основные понятия

Элемент, входящий в состав сплава,
называется компонентом.
Преобладающий в сплаве компонент
называется основным.
Компонент, вводимый в сплав для
придания нужных свойств, называется
легирующим.
Совокупность элементов сплава
называется системой.

36. Металлические сплавы

Виды сплавов по структуре: механические смеси (А+В),
химические соединения (AmBn), твердые растворы.
Tл – ликвидус. Tс – солидус.
Кривые охлаждения сплавов:
а – механическая смесь; б – твердый раствор.

37. Диаграммы состояний

38. Диаграммы состояния сплавов

С неограниченной
растворимостью
компонентов в твердом
сплаве
С ограниченной растворимостью
компонентов в твердом сплаве

39. Диаграмма состояния сплавов, образующих химическое соединение

Сплавы классифицируют:
- по числу компонентов - на двойные (бинарные),
тройные, четверные и многокомпонентные;
- по основному элементу – железистые,
алюминиевые, магниевые, титановые, медные;
- по применению – конструкционные,
инструментальные, жаропрочные,
антифрикционные, пружинные,
шарикоподшипниковые;
- по плотности – тяжелые (на основе вольфрама,
рения, свинца и т.д.) и легкие (на основе
алюминия);
- по технологии изготовления полуфабрикатов и
изделий – литейные, деформируемые, спечные,
гранулированные, композиционные.

41. ЧУГУН

42. Каслинское литье

43. Железо

Пластичный металл серебристо-белого
цвета, невысокая твердость (HB 80), tпл = 1539оС,
ρ = 7,83 г/см3. С углеродом образует химические
соединения и твердые растворы.

44. Железо-углеродистые сплавы

46. СПЛАВЫ ЖЕЛЕЗА С УГЛЕРОДОМ

Цементит химическое соединение (карбид железа) Fe3С,
6,67 % углерода, сложная ромбическая решетка, очень
высокая твердость (НВ 800), крайне низкой пластичность и
хрупкость.
Феррит твердый раствор углерода в α- железе.
Содержание углерода мало, максимально 0,02% при
температуре 727 °С (низкая твердость и высокая
пластичность). Твердый раствор углерода в
высокотемпературной модификации Feα (т. е. в Feδ) часто
называют δ- ферритом или высокотемпературным
ферритом.

47. Перлит

механическая смесь феррита с цементитом.
Содержит 0,8% углерода, образуется из аустенита
при температуре 727°С. Имеет пластинчатое
строение, т.е. его зерна состоят из чередующихся
пластинок феррита и цементита.

48. Аустенит твердый раствор углерода в γ- железе. Максимальное содержание углерода в аустените составляет 2,14 % (при температуре

• Ледебурит эвтектическая смесь аустенита с
цементитом. Содержит 4,3 % углерода,
образуется из жидкого сплава при температуре
1147 °С. При температуре 727 °С аустенит,
входящий в состав ледебурита, превращается в
перлит и ниже этой температуры ледебурит
представляет собой механическую смесь
перлита с цементитом.
• Фаза цементита имеет пять структурных форм:
цементит первичный, образующийся из жидкого
сплава; цементит вторичный, образующийся из
аустенита; цементит третичный, образующийся
из феррита; цементит ледебурита; цементит
перлита.

Влияние углерода и примесей на
свойства стали
С повышением содержания углерода до
1,2% снижаются пластичность и вязкость
стали и повышаются твердость и прочность.
Ковкость, свариваемость и
обрабатываемость резанием ухудшаются, но
литейные свойства улучшаются.

52. Постоянные примеси

Mn и Si для раскисления (удаления оксида железа FеО и
сернистых соединений). Содержание Mn < 0,8 %, а Si < 0,4 %.
Марганец повышает прочность, а кремний упругость стали.
Фосфор растворяется в феррите, сильно искажает
кристаллическую решетку, снижая пластичность и вязкость,
но повышая прочность. Повышает температуру перехода
стали в хрупкое состояние. Может распределяться в стали
неравномерно. Содержание < 0,045 %.
Сера нерастворима и образует сульфид железа FeS,
который располагается по границам зерен и делает сталь
хрупкой при высоких температурах (красноломкость). S 0,05 %.
Водород, азот и кислород содержатся в стали в небольших
количествах. Они являются вредными примесями,
ухудшающими свойства стали.
Случайные примеси (хром, никель, медь и др.).

53. Классификация сталей.

По содержанию углерода
низкоуглеродистые (до 0,25% С),
среднеуглеродистые (0,25 — 0,7% С) и
высокоуглеродистые (более 0,7% С).
По назначению конструкционные,
инструментальные, специального назначения
(нержавеющие, жаростойкие, жаропрочные,
износостойкие, с особыми электрическими и
магнитными свойствами и др.)

54. Классификация и маркировка углеродистой стали

1) по химическому составу:
- низкоуглеродистые – до 0,25 %;
- среднеуглеродистые – 0,25–0,6%
- высокоуглеродистые – выше 0,6 %;
2) по качеству:
- обыкновенные (до 0,06 % S; 0,07 % Р);
- качественные (до 0,035 % S; 0,035 % Р);
- высококачественные (менее 0,025 % S; 0,025 % Р);
- особовысококачественные (не более 0,015 % S;
0,25 % Р).

55. Маркировка

марки углеродистой стали обыкновенного
качества обозначают буквами и цифрами
СтО. Ст6
А (в маркировке стали не указывается) гарантированные механические свойства;
Б - гарантируемые химические свойства;
B - гарантируемые химические и
механические свойства.

56. Степень раскисления

- обозначается индексом, стоящим
справа от номера марки: КП - кипящая
сталь, ПС - полуспокойная сталь, СП спокойная сталь,
Пример: сталь Ст1кп - сталь группы А,
кипящая; БСтЗСП - сталь группы Б,
спокойная; ВСт5ПС - сталь группы В,
полуспокойная и т.д.

57. Степени раскисления

• К качественным углеродистым
инструментальным сталям
относится сталь марок У7 - У13.
Изготавливают несложные по
конфигурации режущие и
измерительные инструменты.
• Более сложные инструменты из
сталей марок У7А - У13А. Для
прочности сталь закаливают в воде
при температуре 770 – 810 0С.

легированные углеродистые стали
маркируют цифрами и буквами.
Двухзначное число, стоящее в начале
марки, соответствует среднему содержанию
углерода в сотых долях процента.
Буквы указывают на наличие
легирующих элементов: Б - Nb, В - W, Г - Mn,
Д - Cu, Е - Se, К - Co, М - Mo, Н - Ni, П - P, Р B, С - Si, Т - Ti, Ф - V, Х - Cr, Ц - Zr, Ч – РЗ
элемент, Ю - Al.
Число, стоящее после буквы, показывает
примерное процентное содержание
легирующего элемента. Отсутствие числа среднее содержание 1,0 - 1,5 %.

Конструкционные качественные
стали:
1- низкоуглеродистые листовые стали (05кп,
08, 08кп, 10, 10кп) хорошо штампуются,
хорошо свариваются (С мало). Для
производства мало нагруженных деталей.
2 - (15, 20, 25) низкоуглеродистые стали хорошо свариваются и обрабатываются
резанием, для неответственных деталей
машин,
в
деталях
с
повышенной
износостойкостью (после цементации) и
соответствующей термической обработки, но
не подвергающихся высокой нагрузке.

3 - (самая значительная)
среднеуглеродистые стали (30, 35, 40, 45,
50) - подвергающиеся термической
обработке, хорошо обрабатываются на
металлорежущих станках в отожженном
состоянии, применяются в ответственных
деталях.
4 - высокоуглеродистые стали (60, 65, 70,
75, 80, 85). После термической обработки
приобретают высокую прочность,
износостойкость и упругость

Быстрорежущие стали
используют для изготовления режущего
инструмента, используемого в оборудовании с
высокими скоростями . В их состав входят
карбидообразующие элементы такие, как
ванадий, кобальт, молибден, хром, вольфрам.
В сталях марок Р6, Р9, Р12, Р18 цифра после
буквы указывает на процентное содержание
вольфрама (чем больше тем лучше).

Металлы и сплавы
презентация к уроку по технологии (7 класс) по теме

За лето ребенок растерял знания и нахватал плохих оценок? Не беда! Опытные педагоги помогут вспомнить забытое и лучше понять школьную программу. Переходите на сайт и записывайтесь на бесплатный вводный урок с репетитором.

Вводный урок бесплатно, онлайн, 30 минут

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Технический диктант для 5 класса. Раздел -обработка металлов и сплавов

Пояснительная записка Изучая раздел: «Обработка металлов и сплавов» по предмету Технология ребята знакомятся с новыми определениями, названиями рабочих операций, металлов, сплавов, инструм.

Технический диктант по предмету Технология для учащихся 6-х классов. Раздел: "Обработка металлов и сплавов".

При изучении раздела по основам слесарного дела и материаловедения, для повышения технологической культуры, технической грамотности и закрепления полученных знаний, учащимся предлагается выполн.

ИСТОРИЯ ЦИВИЛИЗАЦИЙ «Металлы и сплавы»

Расширить и углубить знания учащихся о металлах, сформировать у них интерес к металловедению, технологии, умение работать с дополнительной литературой. Нашей цивилизации не существовало, если бы .

Металлы и сплавы

Данный материал опробирован на уроке химии в 11 классе.Теоретические вопросы, решение задачи хорошо усваиваются учащимися с использованием презентации, которая выполнена учеником.

Виды металлов и сплавов

Современное машиностроение характеризуют непрерывно растущая энергонапряженность, а также тяжелые условия эксплуатации машин (высокий вакуум, низкие или высокие температуры, агрессивные среды, высокая.

Тема: «Виды металлов и сплавов. Их основные свойства».

Цель урока: ознакомить обучающихся с конструкционными материалами – металлами и областью их применения, с образцами черных и цветных металлов, сплавов.Задачи.

Урок- исследование "Роль металлов и сплавов в ВОВ"

Одной из составляющих в процессе формирования компетенций учащихся на уроке, является, не только воспитание уважения к собственному труду и труду окружающих, но и формирование таких важных.

Презентация по Основам материаловедения на тему "Общие сведения о металлах и сплавах"

Металловедение — наука, изучающая зависимость между составом, строением и свойствами металлов и сплавов и закономерности их изменения под воздействием внешних факторов: тепловых, химических, механических, электромагнит-ных, радиоактивных.
Основным материалами, применяемым для изготовления сварных конструкций являются металлы и их сплавы.
Изучением металлов занимается наука металловедение

Металлы и их сплавы повсеместно используются для изготовления конструкций машин, оборудования, инструмента и т. д. Несмотря на широкий круг искусственно созданных материалов (керамики, клеев), металлы служат основным конструкционным материалом и в обозримом будущем по-прежнему будут доминировать.
В природе металлы встречаются как в чистом виде, так и в рудах, оксидах и солях. В чистом виде встречаются химически устойчивые элементы (Pt, Au, Ag, Cu). Масса наибольшего самородка меди составляет 420 т, серебра — 13,5 т, золота — 112 кг. Из 118 открытых элементов, представленных в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева, 82 являются металлами.

Металлы – непрозрачные вещества, обладающие специфическим металлическим блеском, пластичностью, высокой теплопроводностью и электропроводностью.

классификация металлов
цветные – остальные металлы и их сплавы
Металлы делятся на две большие группы:
черные металлы – железо и сплавы на его основе

Цветные металлы по разным признакам делятся на подгруппы:
тяжелые, имеющие плотность больше 5 г/см3 (цинк, медь, олово, свинец, серебро, золото и др.);
легкие, имеющие плотность до 5 г/см3 (литий, натрий, магний, калий, алюминий и др.);
тугоплавкие, температура плавления которых выше, чем у железа (ниобий, молибден, вольфрам др.);

благородные (золото, серебро, платина, палладий и др.);
и другие.
легкоплавкие (цезий, галлий, калий, натрий, олово, свинец и др.);
редкие (молибден, вольфрам, ванадий и др.);

Понятие «чистый металл» весьма условно. Любой чистый металл содержит примеси, а поэтому его следует рассматривать как сплав. Под термином «чистый металл» понимается металл, содержащий 0,010 – 0,001% примесей. Современная металлургия позволяет получать металлы высокой чистоты (99,99%). Однако примеси даже в малых количествах могут оказывать существенное влияние на свойства металла.
Свойства металлов разнообразны. Ртуть замерзает при температуре минус 38,8 °С, вольфрам выдерживает рабочую температуру до 2000 °С (Тпл = 3420 °С), литий, натрий, калий легче воды, а иридий и осмий — в 42 раза тяжелее лития. Электропроводность серебра в 130 раз выше, чем у марганца.
Вместе с тем металлы имеют характерные общие свойства

общие свойства металлов
высокая пластичность;
высокие тепло- и электропроводность;
положительный температурный коэффициент электрического сопротив-ления, означающий рост сопротивления с повышением температуры и сверхпроводимость многих металлов (около 30) при температурах, близких к абсолютному нулю;

кристаллическое строение в твердом состоянии.
хорошая отражательная способность (металлы непрозрачны и имеют характерный металлический блеск);
термоэлектронная эмиссия, т.е. способность к испусканию электронов при нагреве;

Наличие этих свойств и характеризует так называемое металлическое состояние вещества.
Все металлы и металлические сплавы – тела кристаллические.
Каждый металл (вещество) может находиться в трех агрегатных состояниях:
- газообразном;
- жидком;
- твердом.

Атомно-кристаллическое строение металлов
Под атомно - кристаллической структурой понимают взаимное расположение атомов, существующее в кристалле.
Кристалл состоит из атомов (ионов), расположенных в определенном порядке, который периодически повторяется в трех измерениях.

Для описания атомно-кристаллической структуры пользуются понятием пространственной или кристаллической решетки
Кристаллическая решетка представляет собой воображаемую пространственную сетку, в узлах которой располагаются атомы (ионы), образующие металл (твердое кристаллическое тело).
Наименьший объем кристалла, дающий представление об атомной структуре металла во всем объеме, получил название элементарной кристаллической ячейки.

типы кристаллических решеток металлов
Подавляющее число технически важных металлов образуют одну из следующих решеток:
Большинство твердых веществ имеют кристаллическую структуру, в которой частицы, из которых она «построена» находятся в определенном порядке, создавая тем самым кристаллическую решетку. Она строится из повторяющихся одинаковых структурных единиц - элементарных ячеек, которая связывается с соседними ячейками, образуя дополнительные узлы. В результате существует 14 различных кристаллических решеток.

Атомы (9) расположены в узлах ячейки и один атом — в центре объема куба . Решетку ОЦК имеют металлы: a-железо, хром, ниобий, вольфрам, ванадий и др.
Объемно - центрированная кубическая решетка (оцк)

гранецентрированная кубическая решетка (гцк)
Атомы (14) расположены в углах куба и в центре каждой грани . Этот тип решетки имеют металлы: у-железо, никель, медь, золото и др

Гексагональная плотноупакованная решетка (гпу)
Атомы (17) расположены в углах и центре шестигранных оснований призмы и три атома в средней плоскости призмы. Эту упаковку атомов имеют металлы: магний, цинк и др.

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 3 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Читайте также: