stiinta si ingineria materilalelor curs4
DESCRIPTION
Stiinta si ingineria materilalelorTRANSCRIPT
STIINTA MATERIALELOR An I M, MTR, IT Curs 4
CRISTALIZAREA METALELOR
Topirea: Trecerea corpurilor de la stare solida la stare lichida (prin incazire, de obicei)Prin ruperea legaturilor
Materiale cristaline stricarea ordinii la distantatemperatura bine definita (temperatura de topire)
Materiale amorfe se trece prin stare vascoasa
Se absoarbe caldura latenta de topire
Cristalizarea: Formarea structurii cristaline. Solidificarea materialelor cristaline.Determinata de sensul scaderii energiei libere in sistem
La racirea sub T0: Ffaza solida < Ffaza lichida
Cand ΔF e suficienta – solidificare→ solidificare nu la T0 ci la T1
Fig.1 Variatia energiei libere la solidificare
STIINTA MATERIALELOR An I M, MTR, IT Curs 4
Procesul cristalizarii are loc in 2 etape: I. Germinarea (formarea germenilor cristalini)II. Cresterea germenilor cristalini
I.
Germeni cristalini = particule solide de mici dimensiuni de unde incepe procesul de cristalizare
Germeni omogeni grupuri de atomi de aceeasi natura cu topituraeterogeni particule solide de alta natura (in general ceramica)
Germinarea eterogena este mult mai probabila decat cea omogena
II. Prin cresterea germenilor viabili se formeaza agregatul policristalin – microstructura
De obicei cresterea este dendritica
I. II.Fig.2 Procesul cristalizarii: I. Germinare; II. Cresterea germenilor si formarea structurii
Fig.3 Schema formarii dendritelorFig.4 Sectiune in dendrita
STIINTA MATERIALELOR An I M, MTR, IT Curs 4
Analiza transformarilor la racire – curbe de racire: temperatura = f (timp)
Fig.5 Curba de racire a unui corp (fara transformari de faza )- exponentiala -
Fig.6 Curba de racire a unui metal pur(cristalizare la ts)
STIINTA MATERIALELOR An I M, MTR, IT Curs 4
Puncte critice = temperaturi la care au loc transformari in stare solida
(ex. transformari alotropice)
Fig.7 Curba de racire pentru un metal cu 2 transformari alotropice
Fig.9 Fenomenul supraracirii0 – caz teoretic; vI < vII < vIII
STIINTA MATERIALELOR An I M, MTR, IT Curs 4
Grad de supraracire: ΔT = Ts – Tr
Elaborarea aliajelor : obtinerea compozitiei chimice dorite (de obicei in stare topita)
Dupa elaborare, aliajele se toarna in lingotiera → LINGOU
Fig.8 Curba de racire / curba de incalzire pentru un metal
STIINTA MATERIALELOR An I M, MTR, IT Curs 4
1 – zona grauntilor marginali: racire foarte rapida (exterior)structura fina, echiaxiala
2 – zona cristalitelor columnare:gradient de temperatura interior (temperatura mare) → exterior (temperatura mai mica)cristalite grosolane, alungite
3 – zona cristalitelor centraleviteza foarte mica de racire, temperatura relativ uniformacristalite echiaxiale, grosolane
Defectele lingoului
1. Retasura – gol rezultat prin contractia de solidificare superioara in maselotadefect de principiu
centrala defect accidental
dispersata defect accidental
Fig.10 Structura lingoului; partea superioara = maselota1 – zona grauntilor marginali; 2 – zona cristalitelor columnare; 3 – zona cristalitelor centrale
STIINTA MATERIALELOR An I M, MTR, IT Curs 4
2. Segregatia – neomogenitate chimica macroscopica (la nivelul lingoului)microscopica (in interiorul grauntilor cristalini)
Segregatia zonara superioarainferioara
Maselota: retasura (superioara) + segregatia superioara
3. Incluziunile nemetalice – particule ceramice exo / endogeneincluziuni macroscopice
microscopice
sufluri = incluziuni de gaze
4. Zone de minima rezistenta – zone de intalnire a cristalitelor columnare de pe laturi adiacente
DEFORMAREA PLASTICA A METALELOR.
I. Deformarea monocristalului
Monocristalul = cristalita unica (retea cristalina continua)
I.1. Deformarea prin alunecare
Cand tensiunea depaseste o valoare limita, dislocatiile se deplaseaza in planele de alunecare (plane cu densitate atomica maxima) → deformare prin alunecare
Fig.11 Deformarea prin alunecare a monocristalului
STIINTA MATERIALELOR An I M, MTR, IT Curs 4
AA’ – plan teoretic
BB’ – plan real
Deplasare cu numar intreg de parametri de retea
Metalele c.f.c. – 8 plane de alunecarec.v.c. – 6 plane de alunecare
Fig.12 Formarea benzilor de alunecare, curbarea axei
STIINTA MATERIALELOR An I M, MTR, IT Curs 4
h.c. – ~ 2 plane de alunecare
I.2 Deformarea prin maclare = despicarea retelei cristaline dupa un plan, rezultand zone simetrice → macle
Deformari mari prin maclare, mici prin alunecare
Rezulta o reorientare a retelei (propice pt. metalele cu plane putine de alunecare – h.c.)→ noi orientari de plane de alunecare
a – macle mecanice(de
deformare) h.c., c.v.c. (rece)
b – macle de recoacerec.f.c.
c – macle de crestere c.f.c.
II. Deformarea agregatului policristalin
Fig.13 Deformarea prin maclare
a. b. c.Fig.14 Tipuri de macle
STIINTA MATERIALELOR An I M, MTR, IT Curs 4
Agregat policristalin – ansamblu de cristalite cu orientare diferita a reteleiDeformare: fiecare graunte dupa orientarea proprie + deformari la limitele de graunte (interactiuni graunte deformat – graunte nedeformat)
Orientarea cea mai favorabila: 45° fata de axa de solicitareOrientarea cea mai defavorabila: 0° sau 90°
Fig.15 Orientarea cristalitelor fata de axa de deformare
Fig.16 Curba caracteristica la tractiune pt. monocristal / policristal