🗊Презентация Общее понятие напряженно – деформированного состояния деталей машин из металлических материалов, применяемых в машиностроении

Тема 1. Общее понятие напряженно – деформированного состояния деталей машин из металлических материалов, применяемых в машиностроении. Содержание: 1. Современная классификация структурных уровней и методов исследования. 2. Физические методы исследования. – Растровая и просвечивающая электронная микроскопия; рентгеноструктурный и спектральный анализ; дилатометрические, калориметрические исследования. – Микродифракционный анализ строения кристаллической решетки фаз. – Анализ химического состава фаз и перераспределения легирующих элементов. 3. Идеальная и реальная кристаллическая структура металлов. Дефекты их кристаллического строения. 4. Диаграммы растяжения. Физическая сущность и значение основных характеристик механических свойств, определяемых по методу испытания образцов на растяжение. 5. Прочность металлов и сплавов как совокупная характеристика деформационного, структурного, фазового и твердорастворного упрочнения с учетом влияния структурных уровней

1.2. Современная классификация структурных уровней Общий вид детали (х 30 крат) Макроуровень Отдельное зерно (х 1000 крат) Микроуровень Атомно-кристаллическое строение (х 100000 крат) Субмикроуровень

1.2. Идеальная кристаллическая структура металлов

1.2. Идеальная кристаллическая структура металлов

Количественные характеристики кристаллической решётки Период решетки (a,b,c) – расстояние между центрами 2-ух соседних частиц (атомов, ионов). Координационное число (К) – число атомов, которые находятся на наиболее близком и равном расстоянии о любого атома решетки. Базис решетки (Б) – количество атомов, приходящихся на 1 элементарную ячейку решетки. Коэффициент компактности () – отношение объема, занимаемого атомами, ко всему объему решетки Размеры пор: октаэдрические (П6), тетраэдрические (П4) Наиболее плотно-упакованные плоскости {hkl}.

Полиморфные превращения 1 группа ОЦК  ГЦК (Fe, Mn, Cd, La, Yb) ; 2 группа ГПУ ОЦК (Ti, Zr, Hf, Tl, Gd) ; 3 группа ГПУ ГЦК (Co, Tb, Sr) .

Микродифракционная картина

1.3. Реальная структура металлов. Дефекты кристаллического строения

Реальная структура металлов. Дислокации в кристалле Плотность дислокаций I) =106см-2 - хаотическое распределение дислокаций в отожженном металле, =0%; II) =108см-2 - дислокационные “жгуты”, клубки, сплетения,  =5%; III) =1011см-2 - дислокационная ячеистая структура с размером ячеек 1мкм и разворотом  = 0,1-1 град.,  =10-20% IV) =1013см-2 - дислокационная ячеистая структура с увеличением угла разворота вплоть до образования трещины.

Дислокации в кристалле

Поверхностный дефект кристаллического строения

Объемный дефект кристаллического строения Поры в сплаве на основе меди после высокоскоростном нагружении, х 13000 (а); х 82000 (б).

1.5. Физическая сущность параметров кратковременных механических свойств, получаемых из диаграммы растяжения

1.5. Прочность металлов и сплавов как совокупная характеристика влияния структурных уровней. На макро-уровне – на механические свойства влияет масштабный фактор На микро-уровне – на механические свойства влияет размер зерна.

Теоретическая прочность

Упрочнение, обусловленное силой трения решетки в монокристалле. Напряжение Пайерлса.

Твёрдорастворное упрочнение

Значения величин коэффициентов упрочнения для ряда легирующих элементов в железе

Дислокационное упрочнение Плотность дислокаций I) =106см-2 - хаотическое распределение дислокаций в отожженном металле, =0%; II) =108см-2 - дислокационные “жгуты”, клубки, сплетения,  =5%; III) =1011см-2 - дислокационная ячеистая структура с размером ячеек 1мкм и разворотом  = 0,1-1 град.,  =10-20% IV) =1013см-2 - дислокационная ячеистая структура с увеличением угла разворота вплоть до образования трещины.

Поверхностные дефекты кристаллического строения

Субзёренное упрочнение

Зернограничное упрочнение

Дисперсионное упрочнение

Механизмы упрочнения стали и сплавов

Механизмы упрочнения стали и сплавов

Контрольные вопросы по Теме 1.

Спасибо за внимание