Зрезарцев М.П., Зрезарцев В.М., Параніч В.П. Товарознавство сировини та матеріалів

Подождите немного. Документ загружается.

3.1 Áóäîâà ³ âëàñòèâîñò³ ìàòåð³àë³â

Äëÿ çàáåçïå÷åííÿ ïîòðåá îêðåìèõ ãàëóçåé ïðîìèñëîâîñò³ âèêîðèñ-

òîâóþòü âåëèêó ê³ëüê³ñòü ð³çíîìàí³òíèõ ìàòåð³àë³â, ïîïèò íà ÿê³ âåñü

÷àñ çì³íþºòüñÿ. Âèêîðèñòàííÿ òîãî ÷è ³íøîãî ìàòåð³àëà çàëåæèòü â³ä

éîãî âëàñòèâîñòåé, ÿê³ ÿâëÿþòüñÿ îá’ºêòèâíèìè, ïðèòàìàííèìè éîìó

â³ä ïðèðîäè. Âîíè âèÿâëÿþòüñÿ ïðè âèãîòîâëåíí³ âèðîá³â òà ¿õ åêñïëó-

àòàö³¿ ³ âïëèâàþòü íà äîâãîâ³÷í³ñòü, ïîâåä³íêó ïðè òðàíñïîðòóâàíí³ òà

çáåð³ãàíí³. Áàãàòî âëàñòèâîñòåé ð³çíèõ ìàòåð³àë³â ïîâ’ÿçàí³ ì³æ ñîáîþ.

×åðåç öå çì³íà îäíèõ âëàñòèâîñòåé âèêëèêàº çì³íó ³íøèõ.

Áóäîâà ³ âëàñòèâîñò³ ìàòåð³àë³â, çâ’ÿçîê ì³æ âëàñòèâîñòÿìè òà

ñêëàäîì ÷è áóäîâîþ, øëÿõè âïëèâó íà âëàñòèâîñò³ âèâ÷àº íàóêà

ìàòåð³àëîçíàâñòâî. Îäèí ç ¿¿ ðîçä³ë³â — ìåòàëîçíàâñòâî — âèâ÷àº

áóäîâó ³ âëàñòèâîñò³ ìåòàë³â òà ¿õ ñïëàâ³â. Íà ìåòàëîçíàâñòâ³ áàçó-

þòüñÿ òàê³ íàóêè ÿê ìåòàëóðã³ÿ, òåõíîëîã³ÿ ìåòàë³â, êîðîç³ÿ òà ³íø³.

Âñ³ ìàòåð³àëè ³ ðå÷îâèíè ó òâåðäîìó ñòàí³ ìàþòü êðèñòàë³÷íó àáî

àìîðôíó áóäîâó. Êðèñòàë³÷íà áóäîâà õàðàêòåðèçóºòüñÿ ðîçòàøóâàí-

íÿì àòîì³â çà ãåîìåòðè÷íî ïðàâèëüíîþ ñõåìîþ íà ïåâí³é â³äñòàí³

îäèí â³ä îäíîãî ÿê³ óòâîðþþòü ó ïëîùèí³ àòîìíó ñ³òêó, à ó ïðîñòîð³

àòîìíî-êðèñòàë³÷íó ðåø³òêó. Àìîðôíà áóäîâà õàðàêòåðèçóºòüñÿ õà-

îòè÷íèì ðîçòàøóâàííÿì àòîì³â.

Металознавство

та металопродукція

Зрезарцев М.П., Зрезарцев В.М.

72 Частина I

Ìåòàë³÷í³ ìàòåð³àëè ïîä³ëÿþòüñÿ íà ìåòàëè òà ìåòàë³÷í³ ñïëà-

âè. Âñ³ ìåòàëè òà ñïëàâè ìàþòü êðèñòàë³÷íó áóäîâó ÿêà õàðàêòåðè-

çóºòüñÿ çàêîíîì³ðíèì ðîçòàøóâàííÿì àòîì³â ó ïðîñòîð³ ç óòâîðåí-

íÿì àòîìíî-êðèñòàë³÷íî¿ ðåø³òêè. Íàéìåíøèé îá’ºì êðèñòàëà, ùî

äàº óÿâëåííÿ ïðî àòîìíó áóäîâó ìåòàëà íàçèâàþòü åëåìåíòàðíèì

êðèñòàë³÷íèì ÷àðóíêîì (ÿ÷åéêîþ). Íàé÷àñò³øå çóñòð³÷àþòü ïðîñò³

òèïè ðåø³òîê: êóá³÷íà îá’ºìíîöåíòðîâàíà (ÎÖÊ), êóá³÷íà ãðàíåöåí-

òðîâàíà (ÃÖÊ) òà ãåêñàãîíàëüíà ù³ëüíîóïàêîâàíà (ìàë. 3.1).

ßêùî åëåìåíòàðí³ ÷àðóíêè ðîçòàøîâàí³ ïðàâèëüíî ³ áàãàòîðàçî-

âî ïîâòîðþþòüñÿ, òî òàê³ óòâîðåííÿ íàçèâàþòü ìîíîêðèñòàëîì.

Ïåðåõ³ä ç òâåðäîãî ñòàíó â ð³äèíó íàçèâàþòü ïëàâëåííÿì, à ç

ð³äèíè ó òâåðäèé ñòàí — êðèñòàë³çàö³ºþ. Ìåõàí³çì êðèñòàë³çàö³¿

ïîëÿãàº â òîìó, ùî ïðè ïåâíîìó çíè-

æåíí³ òåìïåðàòóðè ó ð³äèí³ ïî÷èíà-

þòü óòâîðþâàòèñü öåíòðè êðèñòàë³çàö³¿

(çàðîäèø³). Íèìè ìîæóòü áóòè ãðóïè

âèïàäêîâî çëèïøèõñÿ àòîì³â, åëåìåí-

òàðí³ ÷àðóíêè àáî òóãîïëàâê³ äîì³ø-

êè (Al

). Ïðè ïîñòóïîâîìó çíèæåí³

òåìïåðàòóðè äî çàðîäèø³â ïðèºäíóþòü

ç ðîçïëàâà àòîìè ìåòàëà òà îäíî÷àñíî

ïðîäîâæóþòü óòâîðþâàòèñü íîâ³ öåí-

òðè êðèñòàë³çàö³¿ (ìàë. 3.2). Ñïî÷àò-

êó êðèñòàëè ðîñòóòü â³ëüíî, çáåð³ãàþ-

÷è ïðàâèëüíó ãåîìåòðè÷íó ôîðìó. Ïðè

òîðêàíí³ êðèñòàë³â ðîñò ¿õ îêðåìèõ

ãðàíåé ïðèïèíÿºòüñÿ. Ïðàâèëüíà ãåî-

ìåòðè÷íà ôîðìà ïîðóøóºòüñÿ. Óòâî-

ðþþòüñÿ ïîë³êðèñòàëè, ùî ñêëàäàþòü-

ñÿ ç âåëèêî¿ ê³ëüêîñò³ åëåìåíòàðíèõ

÷àðóíê³â, äîâ³ëüíî îð³ºíòîâàíèõ ó ïðî-

ñòîð³. ¯õ íàçèâàþòü êðèñòàëàìè àáî

çåðíàìè. Âåëè÷èíà çåðíà çàëåæèòü â³ä

÷èñëà öåíòð³â êðèñòàë³çàö³¿ òà øâèä-

êîñò³ ðîñòó êðèñòàë³â. ×èì á³ëüøå

öåíòð³â êðèñòàë³çàö³¿ òèì, òèì á³ëüøà

ê³ëüê³ñòü êðèñòàë³â óòâîðþºòüñÿ ó ïåâ-

íîìó îá’ºì³ ³ êîæíèé êðèñòàë (çåðíî)

áóäå ìåíøîãî ðîçì³ðó. Âåëè÷èíà çåð-

Ìàë. 3.1. Ïðîñò³ òèïè

àòîìíî-êðèñòàë³÷íèõ ðåø³òîê

Товарознавство сировини і матеріалів

3. Металознавство та металопродукція 73

íà â çíà÷í³é ì³ð³ âïëèâàº íà ìåõàí³÷í³

âëàñòèâîñò³. Ïðè çìåíøåíí³ ðîçì³ð³â

çåðíà ï³äâèùóºòüñÿ â’ÿçê³ñòü ³ ïëàñ-

òè÷í³ñòü. Äëÿ çá³ëüøåííÿ ÷èñëà

öåíòð³â êðèñòàë³çàö³¿ ââîäÿòü ìî-

äèô³êàòîðè (äîì³øêè), à äëÿ óïîâ³ëü-

íåííÿ øâèäêîñò³ ðîñòó — çá³ëüøó-

þòü øâèäê³ñòü îõîëîäæåííÿ.

Ïðè êðèñòàë³çàö³¿ àìîðôíèõ ò³ë

í³ÿêèõ ÿê³ñíèõ çì³í ó áóäîâ³ íå â³äáó-

âàºòüñÿ (ìàë.3.3), áî àòîìè ðîçòàøî-

âàí³ òàê ñàìî õàîòè÷íî, ÿê ³ ó ð³äèí³.

Ïðè êðèñòàë³çàö³¿ êðèñòàë³÷íèõ ðå-

÷îâèí çàâæäè ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ÷³òêà

ìåæà ïåðåõîäó ç ð³äêîãî ñòàíó ó òâåð-

äèé (ìàë. 3.4).

Äëÿ äåÿêèõ ìåòàë³â (Fe, Co, Mn,

Ti, Zr, U, Sn) õàðàêòåðíà çäàòí³ñòü ñòâî-

ðþâàòè ð³çí³ òèïè ðåø³òîê ïðè çì³í³

òåìïåðàòóðè. Òàêó âëàñòèâ³ñòü íàçèâà-

þòü ïîë³ìîðô³çìîì àáî àëîòðîï³ºþ.

Ð³çí³ êðèñòàë³÷í³ ôîðìè ò³º¿ ñàìî¿ ðå-

÷îâèíè íàçèâàþòü ïîë³ìîðôíèìè (àëîò-

ðîï³÷íèìè) ìîäèô³êàö³ÿìè (ìàë. 3.5).

Àëîòðîï³÷í³ ôîðìè ïîçíà÷àþòü ãðåöü-

êèìè ë³òåðàìè α, β, γ ³ ò.ä.

Ìàë. 3.2.

Ñõåìà

ìåõàí³çìà

êðèñòàë³çàö³¿

Ìàë. 3.3. Êðèâà

îõîëîäæåííÿ

àìîðôíî¿

ðå÷îâèíè

Ìàë. 3.4. Êðèâà

îõîëîäæåííÿ

êðèñòàë³÷íî¿

ðå÷îâèíè

Ìàë. 3.5. Êðèâà

îõîëîäæåííÿ çàë³çà

Зрезарцев М.П., Зрезарцев В.М.

74 Частина I

Ïåðåõ³ä ç ð³äêîãî ñòàíó ó òâåð-

äèé íàçèâàþòü ïåðâèííîþ êðèñòà-

ë³çàö³ºþ. Çäàòí³ñòü çì³íþâàòè êðè-

ñòàë³÷íó áóäîâó ó òâåðäîìó ñòàí³

ïðè çì³í³ òåìïåðàòóðè íàçèâàþòü

âòîðèííîþ êðèñòàë³çàö³ºþ. Òåìïå-

ðàòóðè çà ÿêèõ â³äáóâàþòüñÿ àëîò-

ðîï³÷í³ ïåðåòâîðåííÿ íàçèâàþòü

êðèòè÷íèìè.

Âïëèâ ðåàëüíèõ óìîâ êðèñòàë³-

çàö³¿ íà ñòðóêòóðó ìåòàëà ï³äòâåð-

äæóºòüñÿ áóäîâîþ çëèâêà (ìàë.

3.6). Ïðè ïåðâèííîìó òîðêàíí³

ðîçïëàâëåíîãî ìåòàëà ñò³íîê ëèâàð-

íî¿ ôîðìè ÷åðåç âèñîêó øâèäê³ñòü

îõîëîäæåííÿ óòâîðþºòüñÿ ïðîøàðîê äð³áíèõ çåðåí. Ñòâîðåíèé ïðî-

øàðîê çì³íþº óìîâè òåïëîâ³äâîäó, à ðîçïëàâëåíèé ìåòàë íàãð³âàº

ñò³íêè ëèâàðíî¿ ôîðìè. Òîìó øâèäê³ñòü îõîëîäæåííÿ çíà÷íî çìåí-

øóºòüñÿ ³ êðèñòàëè ðîñòóòü ó íàïðÿìêó òåïëà. Ñòâîðþþòüñÿ ñòî-

âï÷àñò³ çåðíà. Ó öåíòð³ çëèâêà äîâãî çáåð³ãàºòüñÿ âèñîêà òåìïåðàòó-

ðà òà çíèêàº ïåâíà íàïðàâëåí³ñòü â³äâîäó òåïëà ³ ñòâîðþþòüñÿ âñ³

óìîâè äëÿ ðîñòó çåðåí. Óòâîðþþòüñÿ âåëèê³ çåðíà. Ó âåðõíþ ÷àñòè-

íó ñïëèâàþòü á³ëüø ëåãê³ íåìåòàëåâ³ äîì³øêè òà ðîç÷èíåí³ ãàçè. Çà

ðàõóíîê çìåíøåííÿ îá’ºìó ïðè îõîëîäæåí³ óòâîðþºòüñÿ óñàäî÷íà

âîðîíêà.

3.2. Âëàñòèâîñò³ ìåòàë³â òà ìåòàë³÷íèõ ñïëàâ³â

3.2.1. Îñíîâí³ ïîíÿòòÿ òà òåðì³íè

Ìåòàë³÷íèé ñïëàâ — ç’ºäíàííÿ äâîõ àáî äåê³ëüêîõ ìåòàë³â îäèí

ç îäíèì àáî ç íåìåòàëàìè ó ÿêîãî çáåð³ãàþòüñÿ ìåòàë³÷í³ âëàñòè-

âîñò³: çäàòí³ñòü êóâàòè, âèñîêà åëåêòðî— òà òåïëîïðîâ³äí³ñòü,

ì³öí³ñòü, ïëàñòè÷í³ñòü òà ³íø³. Õ³ì³÷í³ åëåìåíòè àáî ñïîëóêè ó ñêëàä³

ñïëàâà íàçèâàþòüñÿ êîìïîíåíòàìè. Çà ÷èñëîì êîìïîíåíò³â ñïëàâè

áóâàþòü ïîäâ³éí³, ïîòð³éí³ òà ³íø³. Çà õàðàêòåðîì âçàºìîä³¿ êîìïî-

íåíò³â ñïëàâè áóâàþòü:

Ìåõàí³÷íà ñóì³ø. Óòâîðþºòüñÿ ÿêùî ñèëà âçàºìîä³¿ îäíîð³äíèõ

àòîì³â á³ëüøà çà ñèëó âçàºìîä³¿ ì³æ ð³çíîð³äíèìè àòîìàìè. Êîìïî-

Ìàë. 3.6 Áóäîâà çëèâêà ìåòàëà

Товарознавство сировини і матеріалів

3. Металознавство та металопродукція 75

íåíòè íå çäàòí³ äî âçàºìíîãî ðîç÷èíåííÿ ó òâåðäîìó ñòàí³ òà íå

âñòóïàþòü ó õ³ì³÷íó ðåàêö³þ ç óòâîðåííÿì ñïîëóêè. Àòîìè êîìïî-

íåíò³â íå çì³øóþòüñÿ ³ ñòðóêòóðà òàêèõ ñïëàâ³â ÿâëÿº ñîáîþ ñóì³ø

êðèñòàë³â êîìïîíåíò³â. Ìåõàí³÷í³ âëàñòèâîñò³ çàëåæàòü â³ä ê³ëüê³ñíî-

ãî ñï³ââ³äíîøåííÿ êîìïîíåíò³â.

Òâåðäèé ðîç÷èí. Óòâîðþºòüñÿ ÿêùî îäèí êîìïîíåíò çáåð³ãàº ñâîþ

êðèñòàë³÷íó ðåø³òêó (ðîç÷èííèê), à äðóãèé ó âèãëÿä³ îêðåìèõ àòîì³â

ðîçïîä³ëÿºòüñÿ ó êðèñòàë³÷í³é ðåø³òö³ ïåðøîãî. Óòâîðþºòüñÿ ò³ëüêè

îäèí âèä êðèñòàë³÷íî¿ ðåø³òêè. Òàê³ ðîç÷èíè îäíîð³äí³ (ãîìîãåíí³), áî

¿õ ñòðóêòóðà ÿâëÿº ñîáîþ îäíàêîâ³ çà ñêëàäîì ³ âëàñòèâîñòÿìè çåðíà.

Õ³ì³÷íà ñïîëóêà. Óòâîðþºòüñÿ ÿêùî ñèëà âçàºìîä³¿ ì³æ ð³çíîð³-

äíèìè àòîìàìè á³ëüøà çà ñèëó âçàºìîä³¿ ì³æ îäíîð³äíèìè. Óòâî-

ðþºòüñÿ íîâà êðèñòàë³÷íà ðåø³òêà. Õ³ì³÷í³ ñïîëóêè ìåòàë³â íàçèâà-

þòü ³íòåðìåòàë³÷íèìè, à ñïîëóêè ç íåìåòàëàìè — í³òðèäàìè, ã³äðè-

äàìè, áîðèäàìè, êàðá³äàìè ³ ò.ä.

Êëàñèô³êóþòü ³ñíóþ÷³ ñïëàâè çà ïåâíèìè îçíàêàìè (ìàë. 3.7):

Загального

призначення

Спеціальні

Подвійні

(бінарні)

Багатокомпо-

нентні (складні)

За призначенням

За кількістю компонентів

За складом і

властивостями

За способом

виготовлення виробів

Сплави

Звичайні Прецезійні

Ливарні Деформуємі

За структурою

За присутністю

домішок

евтектичні

механічні суміші

тверді розчини

хімічні сполуки

нелеговані

низьколеговані

середньолеговані

високолеговані

Ìàë. 3.7. Êëàñèô³êàö³ÿ ñïëàâ³â

Зрезарцев М.П., Зрезарцев В.М.

76 Частина I

Ïðè âèâ÷åííÿõ ïðîöåñ³â, ùî â³äáóâàþòüñÿ ó ñïëàâàõ ïðè ¿õ ïå-

ðåòâîðåííÿõ ó ìåòàëîçíàâñòâ³ âèêîðèñòîâóþòü ïîíÿòòÿ: ñèñòåìà,

ôàçà, êîìïîíåíò.

Ñèñòåìà — ñóêóïí³ñòü ôàç, ùî çíàõîäÿòüñÿ ó ð³âíîâàç³ ïðè ïåâ-

íèõ çîâí³øí³õ óìîâàõ (òåìïåðàòóð³, òèñêó). ßâëÿº ñîáîþ ñóêóïí³ñòü

ò³ë àáî ðå÷îâèí âèä³ëåíèõ äëÿ ñïîñòåðåæåííÿ.

Ôàçà — îäíîð³äíà çà õ³ì³÷íèì ñòàíîì, êðèñòàë³÷íîþ áóäîâîþ ³

âëàñòèâîñòÿìè ÷àñòèíà ñèñòåìè, â³äîêðåìëåíà â³ä ³íøèõ ÷àñòèí ñèñ-

òåìè ïîâåðõíåþ ðîçä³ëó ïðè ïåðåõîä³ ÷åðåç ÿêó õ³ì³÷íèé ñêëàä àáî

áóäîâà çì³íþºòüñÿ ñòðèáêîì. Îäíîð³äíà ð³äèíà ÿâëÿº ñîáîþ îäíîôàç-

íó ñèñòåìó, à ìåõàí³÷íà ñóì³ø äâîõ âèä³â êðèñòàë³â — äâîõôàçíó.

Êîìïîíåíòà — ðå÷îâèíà, ùî âõîäèòü äî ñêëàäó ñïëàâà. ×èñòèé ìå-

òàë — îäíîêîìïîíåíòíà ñèñòåìà, ñïëàâ äâîõ ìåòàë³â — äâîõêîìïîíåíò-

íà ³ ò.ä. Õ³ì³÷í³ ñïîëóêè âèñòóïàþòü ÿê êîìïîíåíòè çà óìîâè, ùî âîíè

íå äèñîö³þþòü íà ñêëàäîâ³ ó äîñë³äæóâàíèõ ³íòåðâàëàõ òåìïåðàòóð.

Ä³àãðàìà ñòàíó ãðàô³÷íî â³äîáðàæàº ôàçîâèé ñòàí ñïëàâ³â â çà-

ëåæíîñò³ â³ä òåìïåðàòóðè ³ êîíöåíòðàö³¿ â óìîâàõ ð³âíîâàãè. Â çà-

ëåæíîñò³ â³ä õàðàêòåðà âçàºìîä³¿ êîìïîíåíò³â òà çäàòíîñò³ ðîç÷èíþ-

âàòèñü ìîæëèâ³ ð³çí³ òèïè ä³àãðàì ñòàíó. Íàéïðîñò³øå ðîçãëÿíóòè

ä³àãðàìó ñïëàâà ç îáìåæåíîþ ðîç÷èíþâàí³ñòþ êîìïîíåíò³â ó òâåðäî-

ìó ñòàí³ (ìàë. 3.8).

Ìàë. 3.8 Ä³àãðàìà ôàçîâîãî ñòàíó ñïëàâà

ç îáìåæåíîþ ðîç÷èíþâàí³ñòþ êîìïîíåíò³â ó òâåðäîìó ñòàí³.

Товарознавство сировини і матеріалів

3. Металознавство та металопродукція 77

Ä³àãðàìó áóäóþòü ó êîîðäèíàòàõ òåìïåðàòóðà-êîíöåíòðàö³ÿ. Äëÿ

öüîãî âèãîòîâëÿþòü ñåð³þ ñïëàâ³â ç ð³çíîþ êîíöåíòðàö³ºþ êîìïîíåíò³â

³ çà ðåçóëüòàòàìè òåðì³÷íîãî àíàë³çó áóäóþòü êðèâ³ ¿õ îõîëîäæåííÿ.

Äàíà ñèñòåìà ñêëàäàºòüñÿ ç òðüîõ ôàç:

• ð³äèíà (ïîçíà÷èìî ¿¿ Ð);

• òâåðäèé ðîç÷èí êîìïîíåíòè Â ó êîìïîíåíò³ À (ïîçíà÷èìî éîãî

αα

α);

• òâåðäèé ðîç÷èí êîìïîíåíòè À ó êîìïîíåíò³ Â (ïîçíà÷èìî éîãî

ββ

β).

Ë³í³ÿ ÊÑD íàçèâàþòü ë³í³ºþ

ë³êâ³äóñ (ïî÷àòêó êðèñòàë³çàö³¿). Ïî

ë³í³¿ ÊÑ ç ð³äèíè ïî÷èíàþòü âèä³ëÿòèñü êðèñòàëè

αα

α, à ïî ë³í³¿ CD—

êðèñòàëè

ββ

β. Ë³í³þ KECFD íàçèâàþòü

ñîë³äóñ (ê³íåöü êðèñòàë³çàö³¿).

Íà ë³í³¿ ÊÅ ñîë³äóñà ñïëàâ ïîâí³ñòþ êðèñòàë³çóºòüñÿ ç óòâîðåííÿì

êðèñòàë³â

αα

α, à íà ë³í³¿ FD — êðèñòàë³â

ββ

β. Íà ë³í³¿ ñîë³äóñà ECF

â³äáóâàºòüñÿ îäíî÷àñíà êðèñòàë³çàö³ÿ

αα

α òà

ββ

β ç óòâîðåííÿì ìåõàí³÷íî¿

ñóì³ø³ öèõ ôàç, ÿêó íàçèâàþòü

åâòåêòèêîþ. Ñïëàâ ñêëàäà òî÷êè Ñ

ï³ñëÿ çàòâåðä³ííÿ (êðèñòàë³çàö³¿) ñêëàäàºòüñÿ ò³ëüêè ç åâòåêòèêè (

αα

α +

ββ

β) ³ íàçèâàºòüñÿ

åâòåêòè÷íèì ñïëàâîì. Ñïëàâè ç³ ñêëàäîì ë³â³øå òî÷-

êè Ñ (íà ë³í³¿ ÅÑ) íàçèâàþòü

äîåâòåêòè÷íèìè, à ïðàâ³øå òî÷êè Ñ —

çàåâòåêòè÷íèìè. Êðèâèçíà ë³í³¿ ES ³ëþñòðóº îáìåæåíó ðîç÷èíí³ñòü ó

òâåðäîìó ñòàí³ êîìïîíåíòè Â ó êîìïîíåíò³ À, ÿêà çìåíøóºòüñÿ ç

çíèæåííÿì òåìïåðàòóðè. Ðîç÷èíí³ñòü êîìïîíåíòè À ó êîìïîíåíò³ Â

íå çì³íþºòüñÿ ïðè çíèæåíí³ òåìïåðàòóðè (ë³í³ÿ FM).

3.2.2. Îñíîâí³ âëàñòèâîñò³

Á³ëüø³ñòü ìåõàí³÷íèõ âëàñòèâîñòåé âèçíà÷àþòüñÿ ù³ëüí³ñòþ ðîç-

òàøóâàííÿ àòîì³â. Ó áóäü-ÿêîìó ÷àðóíêó âîíà ð³çíà ó ð³çíèõ íà-

ïðÿìêàõ. Òàêó ð³çíèöþ ó âëàñòèâîñòÿõ íàçèâàþòü àí³çîòðîï³ºþ.

Àìîðôí³ ò³ëà ³çîòðîïí³. Ó ðåàëüíèõ ìåòàë³â òà ¿õ ñïëàâ³â, ÿê³ ñêëà-

äàþòüñÿ ç âåëèêî¿ ê³ëüêîñò³ ð³çíî îð³ºíòîâàíèõ àí³çîòðîïíèõ ÷à-

ðóíê³â (êðèñòàë³â) âëàñòèâîñò³ â ð³çíèõ íàïðÿìêàõ îäíàêîâ³. Òàê³

ìàòåð³àëè íàçèâàþòü êâàç³³çîòðîïíèìè.

Ó ìåòàë³â òà ¿õ ñïëàâ³â âèä³ëÿþòü ô³çè÷í³, õ³ì³÷í³, ìåõàí³÷í³ òà

òåõíîëîã³÷í³ âëàñòèâîñò³.

Ô³çè÷í³ âëàñòèâîñò³ âèçíà÷àþòüñÿ ô³çè÷íèìè ñòàíîì òà â³äíî-

øåííÿì äî ð³çíèõ ô³çè÷íèõ ôàêòîð³â. Îñíîâí³ ç íèõ:

Ù³ëüí³ñòü — ìàñà îäèíèö³ îá’ºìà (êã/ì

). Àáñîëþòíó ù³ëüí³ñòü

(ù³ëüí³ñòü îäèíèö³ îá’ºìà ó àáñîëþòíî ù³ëüíîìó ñòàí³) íàçèâàþòü

ïèòîìîþ âàãîþ.

Зрезарцев М.П., Зрезарцев В.М.

78 Частина I

Òåìïåðàòóðà ïëàâëåííÿ — òåìïåðàòóðà ïåðåõîäó ç òâåðäîãî ñòà-

íó ó ð³äêèé. Òåìïåðàòóðó ïåðåõîäó ç ð³äêîãî ñòàíó ó òâåðäèé íàçèâà-

þòü òåìïåðàòóðîþ êðèñòàë³çàö³¿.

Òåìïåðàòóðíå ðîçøèðåííÿ — çäàòí³ñòü ìàòåð³àëà ðîçøèðþâà-

òèñü ïðè íàãð³âàíí³. Âîíî õàðàêòåðèçóºòüñÿ êîåô³ö³ºíòîì ë³í³éíîãî

ðîçøèðåííÿ, ùî ïîêàçóº íà ÿêó ÷àñòêó äîâæèíè ðîçøèðèâñÿ ìàòåð-

³àë ïðè ï³äâèùåíí³ òåìïåðàòóðè íà 1°Ñ.

Òåïëîïðîâ³äí³ñòü — çäàòí³ñòü ìàòåð³àëà ïåðåäàâàòè òåïëî â³ä îäí³º¿

ñâîº¿ ïîâåðõí³ äî ³íøî¿. Âîíà âèçíà÷àºòüñÿ êîåô³ö³ºíòîì òåïëîïðîâ-

³äíîñò³, ùî ïîêàçóº ê³ëüê³ñòü òåïëà ÿêå ïðîõîäèòü ÷åðåç çðàçîê ìà-

òåð³àëà òîâùèíîþ 1ì, ïëîùåþ 1ì

ïðîòÿãîì 1 ãîäèíè ïðè ð³çíèö³

òåìïåðàòóð íà ïðîòèëåæíèõ ïîâåðõíÿõ çðàçêà 1°Ñ.

Åëåêòðè÷íèé îï³ð — çäàòí³ñòü ìàòåð³àëà îïèðàòèñü ïðîõîäæåí-

íþ åëåêòðè÷íîãî ñòðóìà. Îäèíèöÿ âèì³ðþâàííÿ — îì.

Åëåêòðè÷íà ïðîâ³äí³ñòü — çäàòí³ñòü ìàòåð³àëà ïðîâîäèòè åëåêò-

ðè÷íèé ñòðóì. Îäèíèöÿ âèì³ðþâàííÿ — ñ³ìåíñ.

Õ³ì³÷í³ âëàñòèâîñò³ âèçíà÷àþòüñÿ çäàòí³ñòþ ìåòåð³àëà îïèðà-

òèñü ä³¿ çîâí³øíüîãî ñåðåäîâèùà, êèñëîò, ëóã òà ³íøèõ õ³ì³÷íèõ

ðåàãåíò³â. Äëÿ îö³íêè ³íòåíñèâíîñò³ ðóéíóâàííÿ ó ð³çíèõ ñåðåäîâè-

ùàõ çàñòîñîâóþòü ïîêàçíèê — êîðîç³éíà ñò³éê³ñòü. Â³í âèçíà÷àºòü-

ñÿ øâèäê³ñòþ êîðîç³¿, à ñàìå, ìàñè ìàòåð³àëà, ùî ïåðåòâîðèëàñÿ â

³ðæó ç îäèíèö³ ïîâåðõí³ çà îäèíèöþ ÷àñó, àáî òîâùèíîþ çðóéíîâà-

íîãî øàðó (ìì/ð³ê).

Êð³ì öüîãî ïîêàçíèêà êîðîç³éíó ñò³éê³ñòü ìàòåð³àëà ìîæëèâî

âèçíà÷èòè çà çì³íîþ ìàñè âèðîáà, éîãî ìåõàí³÷íèõ âëàñòèâîñòåé,

åëåêòðè÷íîãî îïîðó àáî çà ê³ëüê³ñòþ âîäíþ, ùî âèä³ëèâñÿ çà ïåâíèé

÷àñ.

Òåõíîëîã³÷í³ âëàñòèâîñò³ âèçíà÷àþòüñÿ çäàòí³ñòþ ï³ääàâàòèñü

ïåâíèì ìåòîäàì îáðîáêè. Îñíîâí³ ç íèõ:

Îáðîáëþâàí³ñòü ð³çàííÿì — øâèäê³ñòü çàòóïëþâàííÿ ð³çöÿ ïðè

îáòî÷óâàíí³ íà ïåâíèõ ðåæèìàõ ç çàáåçïå÷åííÿì íåîáõ³äíèõ ïàðà-

ìåòð³â îáðîáëþâàíî¿ ïîâåðõí³. Âèçíà÷àºòüñÿ ó â³äñîòêàõ äî øâèä-

êîñò³ îáðîáêè ì’ÿêî¿ ñòàë³ ïåâíî¿ ìàðêè àáî ñâèíöåâî¿ ëàòóí³.

Îáðîáëþâàí³ñòü òèñêîì âèçíà÷àþòü ó õîëîäíîìó òà ãàðÿ÷îìó ñòàí³.

Îö³íþþòü òåõíîëîã³÷íèìè ïðîáàìè íà çãèíàííÿ, âèòÿæêó òà ³íø³, à

òàêîæ ïîêàçíèêàìè ïëàñòè÷íîñò³, òâåðäîñò³ òà çì³öíþâàíîñò³.

Çâàðþâàí³ñòü — çäàòí³ñòü óòâîðþâàòè íåðîç’ºìí³ ç’ºäíàííÿ ç ïî-

òð³áíèìè ìåõàí³÷íèìè âëàñòèâîñòÿìè.

Товарознавство сировини і матеріалів

3. Металознавство та металопродукція 79

Ëèâàðí³ âëàñòèâîñò³ âèçíà÷àþòü ìîæëèâ³ñòü îòðèìàòè ÿê³ñíó

â³äëèâêó. Âèçíà÷àþòüñÿ òàêèìè ïîêàçíèêàìè ÿê òåìïåðàòóðà ïëàâ-

ëåííÿ, ù³ëüí³ñòü, óñàäêà, ñòóï³íü ïîãëèíàííÿ ãàç³â òà ³íø³.

Çì³öíþâàí³ñòü — çäàòí³ñòü íàáóâàòè á³ëüø âèñîê³ ìåõàí³÷í³ âëà-

ñòèâîñò³ ï³ñëÿ ìåõàí³÷íî¿ àáî òåðì³÷íî¿ îáðîáêè àáî ¿õ êîìá³íàö³é.

Ìåõàí³÷í³ âëàñòèâîñò³ âèçíà÷àþòü çäàòí³ñòü ìàòåð³àëà îïèðà-

òèñü ä³¿ çîâí³øí³õ ìåõàí³÷íèõ ñèë. Äëÿ ¿õ âèçíà÷åííÿ ïðîâîäÿòü

ñòàòè÷í³ âèïðîáóâàííÿ íà ðîçòÿãóâàííÿ, ñòèñêóâàííÿ, çãèíàííÿ,

ñêðó÷óâàííÿ, äèíàì³÷í³ âèïðîáóâàííÿ íà óäàðíó â’ÿçê³ñòü, à òàêîæ

âèïðîáóâàííÿ íà âòîìëþâàí³ñòü, ïîâçó÷³ñòü, äîâãîòðèâàëó ì³öí³ñòü

òà òâåðä³ñòü. Îñíîâí³ ç íèõ:

Ì³öí³ñòü — çäàòí³ñòü îïèðàòèñü ðóéíóâàííþ ï³ä ä³ºþ çîâí³øí³õ ñèë.

Ïëàñòè÷í³ñòü — çäàòí³ñòü íåçâîðîòíüî äåôîðìóâàòèñü áåç ïîðó-

øåííÿ ñóö³ëüíîñò³ ï³ä âïëèâîì ìåõàí³÷íèõ íàâàíòàæåíü ç îäíî÷àñ-

íèì ïîãëèíàííÿì ìåõàí³÷íî¿ åíåðã³¿.

Òâåðä³ñòü — çäàòí³ñòü ìàòåð³àëà îïèðàòèñü ïðîíèêíåííþ â íüîãî

³íøîãî ÿêèé, ïðè öüîìó, íå äåôîðìóºòüñÿ.

Êðèõê³ñòü — çäàòí³ñòü ìàòåð³àëà ðóéíóâàòèñü áåç ïîì³òíîãî ïî-

ãëèíàííÿ ìåõàí³÷íî¿ åíåðã³¿.

Âèòðèâàë³ñòü — çäàòí³ñòü ìàòåð³àëà âèòðèìóâàòè áåç ðóéíóâàí-

íÿ çíà÷íó ê³ëüê³ñòü ïîâòîðíî-çì³ííèõ íàïðóæåíü.

Âòîìëþâàí³ñòü — çäàòí³ñòü ìàòåð³àëà ïîñòóïîâî ðóéíóâàòèñü ïðè

çíà÷í³é ê³ëüêîñò³ ïîâòîðíî-çì³ííèõ íàïðóæåíü ï³ä âïëèâîì ÿêèõ íà

ïîâåðõí³ ç’ÿâëÿþòüñÿ òà ðîçâèâàþòüñÿ òð³ùèíè, ùî ïðèçâîäèòü äî

ðóéíóâàííÿ.

Ïðóæí³ñòü — çäàòí³ñòü ìàòåð³àëà â³äíîâëþâàòè ñâîþ ôîðìó òà

îá’ºì ï³ñëÿ ïðèïèíåííÿ íàâàíòàæåííÿ.

Ñòèðàºì³ñòü — çäàòí³ñòü ìàòåð³àëà îïèðàòèñü ä³¿ ñèë òåðòÿ, ùî

âèêëèêàþòü ïîñòóïîâå ðóéíóâàííÿ ïîâåðõí³ òà ¿¿ çíîñ.

Ïîâçó÷³ñòü — çäàòí³ñòü ìàòåð³àëà ïîñòóïîâó ³ áåçïåðåðâíî äå-

ôîðìóâàòèñü ïðè ïîñò³éíîìó íàïðóæåí³ òà ï³äâèùåí³é òåìïåðàòóð³.

Äëÿ âèâ÷åííÿ âëàñòèâîñòåé ìåòàë³â ³ ñïëàâ³â çàñòîñîâóþòü ñòðóê-

òóðí³ (ìåòàëîãðàô³÷í³) ìåòîäè. Êîæíèé ç íèõ äîçâîëÿº âèÿâèòè ïåâí³

âëàñòèâîñò³ ³ ìàº ïåâíèé ä³àïàçîí âèêîðèñòàííÿ. Îñíîâí³ ç íèõ:

Ìàêðîñêîï³÷íèé àíàë³ç. Ïîëÿãàº ó âèâ÷åí³ áóäîâè íåîçáðîºíèì

îêîì, àáî ç äîïîìîãîþ çá³ëüøóâàíîãî ñêëà (çá³ëüøåííÿ äî 30 ðàç³â).

Âèÿâëÿþòü ôîðìó ³ ðîçòàøóâàííÿ çåðåí ó â³äëèâêàõ, íàïðÿìîê âî-

ëîêîí ó ïîêîâêàõ òà øòàìïîâêàõ, äåôåêòè çâàðþâàííÿ. Äîñë³äæó-

þòü íà ïîâåðõí³, ó çëàì³ àáî íà ìàêðîøë³ôàõ.

Зрезарцев М.П., Зрезарцев В.М.

80 Частина I

Ì³êðîñêîï³÷íèé àíàë³ç. Ïîëÿãàº ó âèâ÷åí³ áóäîâè (ñòðóêòóðè) ç

äîïîìîãîþ ìåòàëîãðàô³÷íèõ ì³êðîñêîï³â ïðè çá³ëüøåíí³ ó 50...2000

ðàç³â. Âèêîíóþòü íà ñïåö³àëüíî ï³äãîòîâëåíèõ çðàçêàõ — ì³êðîøë-

³ôàõ. Ï³ñëÿ ïîë³ðóâàííÿ âèÿâëÿþòü ì³êðîòð³ùèíè òà íåìåòàëåâ³

âêðàïëåííÿ. Ï³ñëÿ òðàâëåííÿ ïîë³ðîâàíî¿ ïîâåðõí³ ðîç÷èíàìè êèñ-

ëîò, ëóã³â àáî ñîëåé ïðîÿâëÿþòüñÿ ôîðìà òà ðîçì³ðè îêðåìèõ çåðåí,

ñòðóêòóðí³ ñêëàäîâ³. Äëÿ ùå á³ëüø äåòàëüíîãî âèâ÷åííÿ áóäîâè âè-

êîðèñòîâóþòü åëåêòðîíí³ ì³êðîñêîïè (çá³ëüøåííÿ äî 200 000 ðàç³â).

Âèãîòîâëÿþòü òîíê³ â³äáèòêè ç ì³êðîøë³ô³â —

ðåïë³êè.

Ðåíòãåíîñòðóêòóðíèé àíàë³ç. Äîçâîëÿº äîñë³äèòè âíóòð³øíþ áó-

äîâó îêðåìîãî êðèñòàëà, âèÿâèòè ðîçòàøóâàííÿ àòîì³â ó êðèñòàë³÷í³é

ðåø³òö³. Ðåíòãåí³âñüêà äåôåêòîñêîï³ÿ äîçâîëÿº êîíòðîëþâàòè ÿê³ñòü

çâàðíèõ øâ³â, ëèòèõ, êîâàíèõ òà øòàìïîâàíèõ äåòàëåé.

Ðàä³îàêòèâíèõ ³çîòîï³â. Äîçâîëÿº âèÿâèòè ðîçïîä³ë îêðåìèõ õ³ì³÷íèõ

åëåìåíò³â ó ñïëàâàõ, àáî îêðåìèõ àòîì³â ó êðèñòàë³÷í³é ðåø³òö³.

Ìàãí³òíà äåôåêòîñêîï³ÿ. Äîçâîëÿº âèÿâèòè òð³ùèíè, ïîðîæíè-

íè íà ïîâåðõí³ àáî áëèçüêî â³ä íå¿ íà ãëèáèí³ äî 5ìì ó âèðîáàõ ç

ôåðîìàãí³òíèõ ìàòåð³àë³â. Äëÿ öüîãî âèðîá íàìàãí³÷óþòü ³ íàíî-

ñÿòü íà éîãî ïîâåðõíþ ïîðîøîê çàë³çà àáî éîãî îêèñë³â. Ó ì³ñöÿõ

ïîðóøåííÿ ð³âíîì³ðíîñò³ ñòðóêòóðè çì³íþºòüñÿ êîíô³ãóðàö³ÿ ìàãí³-

òíèõ ñèëîâèõ ë³í³é.

Ëþì³í³ñöåíòíà äåôåêòîñêîï³ÿ. Äîçâîëÿº âèÿâèòè ïîâåðõíåâ³

ì³êðîòð³ùèíè. Äëÿ öüîãî íàíîñÿòü ñïåö³àëüíó ðå÷îâèíó ó âèãëÿä³ ïàñ-

òè ³ ñòàðàííî ïðîòèðàþòü ïîâåðõíþ. Ïðè îñâ³òëåíí³ óëüòðàô³îëåòîâèì

ïðîì³ííÿì ïî÷èíàº ñâ³òèòèñü ðå÷îâèíà ùî ïðîíèêëà ó ì³êðîòð³ùèíó.

Óëüòðàçâóêîâà äåôåêòîñêîï³ÿ. Äîçâîëÿº âèãîòîâèòè äåôåêòè áó-

äîâè (òð³ùèíè, ïîðîæíèíè, íåìåòàëåâ³ âêðàïëåííÿ) ãëèáîêî ó òîâù³

ìàòåð³àëà (íà ãëèáèí³ äî 1,5 ì).

Äëÿ âèçíà÷åííÿ ìåõàí³÷íèõ âëàñòèâîñòÿõ ìàòåð³àë³â ïðîâîäÿòü

âèïðîáóâàííÿ ç ð³çíèìè ñïîñîáàìè íàâàíòàæåííÿ:

•

Ñòàòè÷íå — íàâàíòàæåííÿ çá³ëüøóþòü äóæå ïîâ³ëüíî. Çàñ-

òîñîâóþòü ïðè âèïðîáóâàííÿõ íà ðîçòÿãóâàííÿ, ñòèñêóâàííÿ, çãè-

íàííÿ, ñêðó÷óâàííÿ, çð³çàííÿ òà íà òâåðä³ñòü;

•

Äèíàì³÷íå — íàâàíòàæåííÿ çá³ëüøóºòüñÿ (çì³íþºòüñÿ) ç âå-

ëèêîþ øâèäê³ñòþ, óäàðíî (ñòðèáêîì). Çàñòîñîâóþòü ïðè âèïðîáó-

âàííÿõ íà óäàðíó â’ÿçê³ñòü;

•

Ïîâòîðíî-çì³ííå — íàâàíòàæåííÿ áàãàòîðàçîâî çì³íþºòüñÿ

çà âåëè÷èíîþ, àáî çà âåëè÷èíîþ ³ íàïðÿìîì ä³¿ (çíàêîì). Çàñòîñîâó-

þòü ïðè âèïðîáóâàííÿõ íà âòîìëþâàí³ñòü.