1 Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси – диаграмма состояния первого рода.

Оба компонента в жидком состоянии неограниченно растворимы, а в твёрдом нерастворимы и не образуют химических соединений. Компоненты этой диаграммы – вещества А и В; фазы – жидкость L и кристаллы компонент А и В. Подобные диаграммы имеют системы сплавов свинец-олово, сурьма; цинк-олово; Al-кремний и многие другие.

Линия acb является линией начала кристаллизации – линия ликвидус. Линия dcf соответствует концу кристаллизации – солидус.

В точке с’ структура будет состоять из эвтектики или механической смеси компонент А и В, а линия dcf будет являться линией эвтектического превращения, т. е. образование эвтектики А+В из L

Структурные составляющие сплава: кристаллы компонента А (линия oda), кристаллы крмпонента В (kfb), кристаллы эвтектики А+В (вдоль линии cc’)

Правило отрезков служит для определения:

1 фазового состава сплава в данной точке диаграммы состояния;

2 химического состава фаз имеющихся в сплаве;

3 весовой доли каждой фазы.

В начале из заданной точки на диаграмме состояния необходимо провести отрезок в горизонтали влево и вправо до пересечения с границами близлежащих однофазных областей, а затем на этом отрезке определить все его точки контакта с однофазными областями. Фазовый состав сплава определяют по принадлежности каждой отмеченной точки  к однофазной области. Хим. состав фаз определяют по проекции отмеченных точек на ось концентрации. Весовую долю фазы определяют по правилу рычага, т.е. как отношение противолежащей фазе части отрезка, ко всей длине отрезка. Если в сплаве больше 2 фаз правило рычага не применимо. С помощью правила отрезков можно определить структурный состав (отрезок горизонтали проводят до пересечения с границами областей структурных составляющих)

Правило фаз устанавливает зависимость между числом степеней свободы, числом компонент и числом фаз. С=К+1-Ф

С – число степеней свободы (число внешних и внутренних факторов, которое можно приложить к системе не изменяя числа её фаз). К – число компонент в сплаве. Ф – число фаз, находящихся в равновесии. 1 – показывает что на систему действует 1 внешний фактор – температура.

Если С>0 (1,2,3) то температура сплава будет монотонно понижаться при отводе тепла от сплава  и если в некоторой точке происходит изменение С от 1 до 2 или наоборот, то изменяться будет скорость снижения температуры сплава – в этих точках на кривой охлаждения будут изломы.  Если С=0 то несмотря на отвод тепла от сплава, его температура будет оставаться постоянной до тех пор, пока не завершится какой-либо процесс внутри сплава, благодаря чему в нём уменьшится число фаз и С окажется снова >0. При этом на кривой охлаждения сплава этому процессу будет соответствовать горизонталь.

 

2 Отпуск стали – нагрев закалённой стали до температур ниже А1. Является окончательной термообработкой. Воды отпуска:

1.      Низкий. Нагрев до Т=250-200 ºС. Структура – мартенсит отпуска. Назначение – частичное снятие внутренних напряжений, некоторое повышение пластичности без заметного снижения твёрдости. Применяется для деталей, работающих в условиях контактного износа.

2.      Средний. . Нагрев до Т=300-400 ºС. Структура – троостит отпуска. Назначение – частичное снятие внутренних напряжений, снижение твердости и прочности, повышение пластичности и вязкости. При данной температуре нагрева происходит аномальное повышение предела упругости. Применяется для деталей, работающих в упругой среде.

3.      Высокий отпуск. Т=500-600 ºС. Структура – сорбит отпуска. Цель – полное снятие внутренних напряжений, снижение твёрдости и прочности, повышение пластичности и особенно вязкости. Применяется для деталей, работающих в условиях крутящего и  изгибающего моментов.

Термическая обработка – закалка+высокий отпуск – термическое улучшение стали. Увеличивается прочность, пластичность  и вязкость стали.

 

3 Композиционные материалы – материалы в состав которых вводят конструктивные элементы, разделённые выраженной границей, свойства которых резко отличаются от свойств матрицы.

Основой композита всегда является матрица. В качестве матрицы используют металлы или металлические сплавы, и такие композиты называются – на металлической основе.

В качестве матрицы могут использоваться полимеры, углерод и керамические материалы и такие композиты называются – на неметаллической основе.

По строению композиты бывают:

1.        Волокнистые (армированные) (ВКМ) – упрочнителями являются волокна или нитевидные кристаллы чистых элементов и тугоплавких металлов. Так же может использоваться проволока из металлов и сплавов в качестве упрочнителя. Матрица связывает композицию и придаёт ей форму.

2.        Дисперсно-упрочнённые. Наполнитель – дисперсные частицы тугоплавких фаз (оксиды, нитриды, бориды, карбиды, интерметаллиды).

3.        Слоистые (СКМ). На металлической и неметаллической основе.

 По форме наполнителя:

1                    Нульмерные – во всех трёх измерениях упрочнитель имеет малые размеры одного порядка.

2                    Одномерные – в 2-х измерениях размеры малы, а в 3-м имеют превосходящее значение.

3                    Двумерные – два размера соизмеримы с размерами композита (СКМ)

Волокнистые композиты.

Одно из основных условий – отсутствие проскальзывания волокон относительно матрицы. Чем больше отношение длины волокна к диаметру, тем больше прочность КМ.

Металлическая основа: Al, Mg, Ti, Ni (лёгкие и прочные металлы и сплавы на их основе).