3.Metallide ja sulamite mikrostruktuur (2)

Tallinna Tehnikaülikool
Tehnomaterjalid praktikum
Metallide ja sulamite mikrostruktuur
Õppejõud
Üliõpilased:
Tallinn 2009
Töö eesmärk
1.Tutvuda metallide ja metallisulamite mikrostruktuuridega,nende struktuurides esinevate faaside ja mehaaniliste segudega.
2.Tutvuda survetöötluse mõjuga metallide ja metallisulamite struktuurile.
Töö selgitav osa
1.Puhtad metallid.
Metalli struktuur on polükristalliline(joon.3.1 a), kusjuures üksikud kristallid on üksteise suhtes orienteeritud erinevalt(joon 3.1 b).Survetöötlemise tulemusena võivad kõik kristallid saada ühesuunalise orientatsiooni-tekstruktuur.(joon.3.1 c)
Survetöötlemise mõju metalli struktuurile
Metallide ja sulamite survetöötlus liigitatakse lähtuvalt rekristallisatsioonitemperatuurist.:
-külm(surve)töötlus.(rekristallisatsiooni-ja toatemperatuuri vahel)
-kuum(surve)töötlus(rekristallisatsioonitemp kõrgemalt temp.)
Alumiiniumi,vase ja raua rekristallisatsioonitemperatuurid on:100,270 ja 450 kraadi.
Külmtöötluse käigus metall kalestub ja tema füüs.omadused muutuvad.Kalestunud metll neelab 5...10% deformeerimiseks kulutatud energiast.See energia kulub kristallivõre defektide moodustamiseks:tekivad võre moonutused ja dislokatsioonide tihedus suureneb. Deformeerimisel suurenevad tugevusnäitajad ja kõvadus.
Kuumutamisel kuni rekristallisatsioonitemp.ni muutub metalli kristallvõre ja omadused , kuid ei muutu deformeeritud metalli mikrostruktuur-leiab aset pingestumine. Pingestumisel väheneb defektide arv ning paiknevad ümber dislokatsioonid.
Joonis 3.2 Mikrostruktuurimuutumise skeem kuumutamisel
a-deformeeritud metalli struktuur b-kristallisatsioonikeskmete teke ja kasv
c-reklistalliseerumine d,e-tera kasv
2.Metallisulamid
Faasid ja mehaanilised segud metallisulameis
Sulam on aine,mis on saadud kahe või enama komponende kokkusulatamise või -paagutamise teel.Metallisulami ehitus on puhta metalli ehitusest keerukam ja see sõltub sellest,kuidas toimivad omavahel sulami komponendid.Sulami komponendid võivad vastastikku lahustada üksteise,moodustada tardlahuseid,reageerida omavahel,moodustades keemilisi ühendeid, või mitte lahustuda ega reageerida omavahel.
Tardlahused
Sulaolekus moodustunud faasid,kus üks komponentidest säilitab oma kristallvõre,teise kompoende aatomid paigutuvad esimese komponende kristallivõresse.Tardlahused jagunevad:
1.Asendustardlahused- lahustuvus võib olla piiratud või piiramatud.
2. Sisendustardlahused -piiratud,ehk mittetäielik lahus.Tekivad metalli ja mt.metalli kui ka metallide vahel.
Keemilised ühendid
Keemilist ühendit iseloomustab erinevalt tardlahusest komponentide kristallivõredest erinev kristallivõre,millele on omane komponentide aatomite korrapärane paigutus . Kolm liiki keemilise ühendeid eristatakse:
1.Elektrokeemilised-moodustuvad metalli ja hapniku vahel
2.Sisendusfaasid-modustuvad üleminekugrupi metllide ja mittemetallide vahel
3.Elektronühendid-moodustuvad ühevalentsete või üleminekugrupi metallide ja kahe- kuni viievalentsete metalldie vahel.
Mehaanilised segud
Sulam koosneb komponentide (Aja B),kristallidest,sagedamini kristallidest,mis koosnevad vaheldumisi paiknevate komponentide A ja B kihtidest.
Mehaanilist segu,mis tekib vedelikfaasidest konstantsel temp. Kahe tardfaasi üheaegse väljakristalliseerumise tulemusena nim.eutektikumiks;segu,mis tekib tardfaasi konst . Temp. Ümberkristalliseerumisel nim.eutektoidiks.
Faasidiagramm sulamite korral,mille komponendid teinetisest ei lahusu on toodud joonisel 3.6
Sulamite struktuuri mõju sulamite omadustele
Sulamite füüsikalis-mehaanilised ja tehnoloogilised omadused sõltuvad nende struktuuridest.
Ühefaasilised struktuurid -puhtad metallid,tardlahuse struktuuriga sulamid .Väikese tugavusega ja kõvadusega,suure plastilisusega.Hästi survetöödeldavad.Kuid kehvemate valu-omadustega ja suurest sitkusest tingituna halvemini töödeldavad.
Kahefaasilised struktuurid-sulamid on halvemini survetöödeldavad. Parimate valu-omadustega sulamid on eutektse või eutektkoosisele lähedased sulamid.Keemilise ühendi olemasolu struktuuris halvendab selle töödeldavust,eelkõige lõike-ja survetöödeldavust.