Металловедение

КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ- это правильное, закономерное расположение частиц (атомов, молекул) в пространстве. Процесс кристаллизации состоит из двух частей: зарождения зародышей и их роста. Образование зародыша кристалла возможно двумя путями: гомогенное и гетерогенное. При гомогенном зарождении кристалл должен зародиться в объеме жидкой фазы. Это энергетически более сложно, чем гетерогенное зарождение на границе сред: на стенках изложниц или кристаллизатора, на твердой поверхности уже затвердевшего металла и др
В кристалле каждый атом имеет одно и то же количество ближайших атомов-соседей, расположенных на одинаковом расстоянии. Кристаллы металлов обычно имеют небольшие размеры. Поэтому металлическое изделие состоит из очень большого числа кристаллов. Подобное строение называется ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИМ
Свойства отдельно взятого кристалла по данному направлению отличаются от свойств в другом направлении и зависят от того, сколько атомов встречаются в этом направлении. Различие свойств в зависимости от направления испытания носит название АНИЗОТРОПИИ.
Произвольность ориентировки каждого кристалла приводит к тому, что в любом направлении располагается примерно одинаковое количество различно ориентированных кристаллов. В результате получается, что свойства такого поликристаллического тела одинаковы во всех направлениях. Такое явление называется КВАЗИИЗОТРОПИЕЙ.

Термическая обработка основана на фазовых превращениях в
металле в твердом состоянии, происходящих при нагреве и охлажде-
нии. Для сталей основными превращениями являются следующие:
1 Превращение перлита в аустенит при нагреве.
2 Превращения аустенита при охлаждении:
перлитное,
мартенситное,
бейнитное.
3 Превращения мартенсита при нагреве.
Условные обозначения основных критических линий диаграммы
железо-цементит, используемые при термообработке: Ас1 - (PSK); Aс3
- (GS); Aсm - (SE).

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ
Одним из главных факторов, понижающих качество стали, является степень загрязненности ее неметаллическими включениями.
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ называются частицы примесей в стали, образующиеся в результате механических и химических процессов, либо во время затвердевания металла.
Свойства стали определяются во многом природой, формой, размером и распределением включений, которые в свою очередь зависят от состава стали, способа выплавки, разливки и раскисления, условий затвердевания и последующей
деформации.
Неметаллические включения бывают ЭКЗОГЕННЫЕ - частицы, отделившиеся от шлака или от футеровки и ЭНДОГЕННЫЕ - образующиеся в результате химических реакций при выплавке. C, Si, Mn соединяются с O2 ,H2 ,N2 и другими элементами, при этом образуются сульфиды, оксиды, силикаты, нитриды.

По химическому составу различают кислородные, сульфидные, нитридные НВ
Наиболее распространены кислородные неметаллические включения. Встречаются в виде простых окислов (FeO, Al2O3, SiO2 и др.), сложных окислов типа шпинелей (FeO * Cr2O3, MgO * AI2O3 и др.) и алюминатов (nCaO * m Al2O3 и др.), силикатов и силикатных стекол (2FeO * SiO2, 3Al2O3 * 2SiO2 и др.)
Оксиды точечные

Слиликаты недеформирующиеся

Сложное включение: оксиды строчечные + силикаты хрупкие +силикаты пластичные,
силикаты недеформирующиеся

Оксид кремния

Сульфидные включения

Вязкое разрушение практически всегда контролируется вклю­чениями. На дне ямок, характеризующих вязкий излом стали, практически всегда имеются неметаллические включения (ими могут быть также карбиды, нитриды)
НВ на дне ямок вязкого излома, трубная сталь 09Г2ФБ

Металлографический метод определения типа НВ
Металлографический метод относится к оптическим методам качественного определения типа включения. Любое исследование НВ в стали обязательно начинается с изучении их на подготовленных (прошедших шлифовку, полировку ) шлифах. Изучение НВ проводится в различных увеличениях (х50-х1000) и типах равномерного освещения: в светлом поле зрения, в темном поле зрения , в полиризованном свете и др.
Основные характеристики, по которым определяют тип НВ:
величина включения (например : «мелкие», «очень крупные»);
внешняя форма НВ (например : «глобулярная», «вытянутая»);
расположение НВ (например : «равномерное», «групповое»);
строение НВ (например : «однофазное», «эвтектическое»);
прозрачность НВ (например : «прозрачные», «полупрозрачные»);
цвет (окраска) НВ (например : «голубовато-зеленые», «черные»);
анизотропия НВ (например : «изотропные», «анизотропные»);
явление темного креста (например : глобулярные прозрачные кварцевые стекла).