IMG10 311 (2)

14.4. Wpływ mikrostruktury na właściwości fizyczne 311

14. Wpływ mikrostruktury na właściwości stopów

14.4. WPŁYW MIKROSTRUKTURY NA WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE

Wpływ mikrostruktury stopu na poszczególne jego właściwości jest różny. Z tego powodu Smekal podzielił właściwości fizyczne i chemiczne na dwie klasy. Do klasy właściwości niezależnych lub słabo zależnych od mikrostruktury zaliczył: gęstość, współczynnik ściśliwości, ciepło właściwe, współczynnik rozszerzalności cieplnej. Do klasy właściwości zależnych od mikrostruktury zaliczył wszystkie właściwości mechaniczne, elektryczne (przewodność elektryczna, temperaturowy współczynnik oporności, siła termoelektryczna), magnetyczne (przcnikalność magnetyczna, pozostałość magnetyczna, koercja), przewodność cieplną, współczynnik dyfuzji, odpor-ność na korozję.

Podział Smekala jest oczywisty, jeżeli zważyć, iż do pierwszej klasy zalicza się właściwości zależne głównie od gęstości atomowej, a więc przede wszystkim od typu struktury krystalicznej. Dlatego zależność tych właściwości od struktury jest nieznaczna i w pewnym sensie ma charakter pośredni — jest związana ze strukturę przez skład stopu. Natomiast do drugiej klasy należą właściwości zależne od różnych czynników, jak budowa powłoki elektronowej atomu, typ wiązania, defekty struktury krystalicznej i in. Dlatego zależność takich właściwości od struktury jest znacznie wyraźniejsza i ma charakter bezpośredni.

W stopach znajdujących się w stanie równowagi właściwości fizyczne, np. przewodność elektryczna, zależą głównie od rodzaju występujących faz, ich składów chemicznych oraz udziałów w stopie. Właściwości mechaniczne, takie jak: wytrzymałość, granica plastyczności, moduł sprężystości, wydłużenie, przewężenie, twardość, poza wymienionymi czynnikami zależą również od ziarnistości faz, ich rozmieszczenia i kształtu ziarn. Ponadto właściwości mechaniczne zależą od defektów struktury krystalicznej: stężenia wakansów, a zwłaszcza gęstości i ruchliwości dyslokacji. Wreszcie pewne właściwości fizyczne (przewodność elektryczna, siła termoelektryczna, przenikalność magnetyczna) silnie zmniejsza odkształcenie materiału, Metale techniczne (mikrostruktura jednofazowa) dzięki stosunkowo dużej różnicy naprężeń między granicą plastyczności a wytrzymałością ogólnie odznaczają się znaczną ciągliwością przy małej wytrzymałości i twardości. Na ogół mają dobrą przewodność elektryczną i cieplną oraz znaczną odporność na korozję.

Stopy o jednofazowej mikrostrukturze roztworów stałych zachowują typ sieci przestrzennej metalu — rozpuszczalnika. Obsadzenie sieci przez dwa rodzaje atomów, różniących się promieniami, powoduje w sieci roztworu, w porównaniu z siecią metalu rozpuszczalnika, zakłócenia rozkładu sił międzyatomowych i deformację sieci wywołującą naprężenia własne. Dlatego roztwory stałe, w porównaniu z czystymi metalami, odznaczają się większą twardością i wytrzymałością, przy na ogół dobrej ciągliwości. Natomiast przewodność elektryczna i cieplna oraz odporność na korozję roztworów stałych są zwykle gorsze niż metali.

Skład ziarn roztworu stałego ulega analogicznej zmianie jak skład stopu. Wobec tego zależność określonej właściwości od składu stopu ma charakter krzywej ciągłej

Rjs 14.5. Zależność twardości HB (linie ciągle) i przewodności elektrycznej G Ginie przerywane) od typu uUidu równowagi (schemat): a) roztwór stały, b) mieszanina składników, c) mieszanina roztworów stałych z eutektyką, d) układ z fazami międzymetalicznymi

i szerokim ekstremum (np. maksimum dla twardości, minimum dla przewodności cieplnej). Cechą charakterystyczną roztworów stałych jest szczególnie wyraźna zmiana właściwości w zakresie małych stężeń (rys. 14.5a). Na przykład dodatek do miedzi 0,9 -r 1,0% Cd powiększa wytrzymałość na rozciąganie roztworu stałego ze 195 do 490 MPa, tj. o 150%.

W stopach o dwufazowej strukturze mieszaniny składników lub roztworów stałych nasyconych skład każdej fazy jest stały, a zmianie proporcjonalnej do składu stopu ulega tylko udział tych faz. Wobec tego właściwości mieszaniny składników lub roztworów stałych zmieniają się liniowo ze zmianą składu (rys 14.5b). Właściwości mechaniczne uzależnione dodatkowo od wielkości ziarna i wzajemnego ich ułożenia w większym stopniu niż właściwości fizyczne, mogą wykazywać pewne odchylenia od liniowego przebiegu. Tak na przykład twardość łub wytrzymałość, szczególnie silnie uzależnione od dyspersji, w licznych mieszaninach wykazują maksimum przy składzie eutektycznym lub eutektoidalnym dzięki drobnoziamistoś-ci takich struktur (rys. 14.5c).

Fazy międzymetaliczne mają na ogół struktury bardziej złożone, o mniejszej symetrii, od metali i ich roztworów. Z tego powodu są mniej plastyczne, twardsze i bardziej kruche. Również ich cechy fizyczne i chemiczne są odrębne od cech ich składników. Dlatego w układach z fazami międzymetalicznymi ich składom stechio-melrycznym z reguły odpowiadają ekstrema właściwości, np. maksimum twardości i minimum przewodności elektrycznej (rys. 14.5d). Te ekstrema są tym wyraźniejsze, im węższy jest zakres stężeń trwałości fazy międzymetalicznej.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
IMG04 305 (2) 304 14. Wpływ mikrostruktury na właściwości stopów niu) ziarn, rozciągnięciu wtrąceń n
IMG08 309 (2) 308    14. Wpływ mikrostruktury na właściwości stopów 14.3. Wpływ mikro
15742 IMG12 313 (2) 312 14. Wpływ mikrostruktury na właściwości stopów14.5. NOWE MOŻLIWOŚCI KSZTAŁTO
IMG06 307 (2) 306 14. Wpływ mikrostruktury na właściwości stopów 14.3. Wpływ mikrostruktury na właśc
14. Marek Szostak Wpływ technologii sporządzania kompozycji na wybrane właściwości fizyczne mieszani
IMG02 303 (2) 302 14. wpływ iniKrosiruKiury na właściwości siopow 14.2.3. Wpływ stanu technologiczne

więcej podobnych podstron