Материаловедение

Защитные слои

Коррозия происходит от латинского слова "coirosio" - разрушение, разъедание. Термин характеризует как процесс разрушения материалов, так и результат этого разрушения.

Коррозия начинается с поверхности металла и при дальнейшем развитии процесса распространяется вглубь. Металл при этом может частично или полностью растворяться, или могут образовываться продукты коррозии в виде осадка на металле.

Состав, структура, свойства и применение

Хладостойкие низко- и среднелегированные стали предназначены для эксплуатации при температуре до - 196°С. Принцип легирования:

1) низкое содержание углерода 0,06%;
2) легирование никелем (3/5 – 8,5%) для измельчения структуры;
3) ограничение содержания серы и фосфора 0,02%;
4) микролегирование Nb, Al, N₂ для измельчения зерна.

С точки зрения простого здравого смысла трещины в сварных соединениях невозможны: металл при выполнении сварного шва сначала жидкий, а затем при охлаждении - пластичный. Однако факторы (причины и следствия), обуславливающие образование сварного соединения являются также и факторами (условиями), образования трещин в нём, как-то: нагревание, плавление, кристаллизация, охлаждение в жёстком закреплении, структурные, фазовые превращения, внутренние напряжения, микро- и макро- неоднородности, и т.п. Появление (получение) сварного соединения без трещин скорее исключение, чем правило.

В процессе дуговой сварки происходит расплавление основного и присадочного материала, образуется жидкая сварочная ванна, при затвердевании которой формируется сварное соединение. Рассмотрим более детально особенности процесса плавления и кристаллизации при сварке. В отличие от большой металлургии, размеры сварочной ванны небольшие, время нахождения металла в жидком состоянии мало, одновременно происходят процессы нагрева и кристаллизации металла, в результате неравномерности нагрева и охлаждения возникают значительные внутренние напряжения.

Процесс термической обработки заключается в нагреве изделия до определенной температуры и последующем охлаждении с целью вызвать изменение строения металла. Основные факторы воздействия при термической обработке - температура и время. При этом важную роль играют время нагрева и охлаждения, температура максимального нагрева и время выдержки при этой температуре. График процесса термической обработки представлен на рисунке слева.

Диаграмма железо-углерод описывает превращения, происходящие при разных температурах с железоуглеродистыми сплавами. При этом существенный практический интерес имеет эвтектоидное превращение, то есть образование и распад аустенита. Начало перлито-аустенитного превращения сопровождается образованием первых зерен аустенита. Первые зерна аустенита образуются на границе между ферритом и цементитом - структурными составляющими перлита. Так как эта граница весьма разветвлена, то превращение начинается с образования множества мелких зерен.

Различают два процесса кристаллизации жидкости: гомогенный - процесс образования твердых кристалликов происходит непосредственно из жидкости и гетерогенный - в жидкости уже присутствуют твердые частицы, и процесс затвердевания развивается путем увеличения их размеров. При гомогенном процессе каждый образовавшийся зародыш кристалла имеет свою ориентацию кристаллической решетки и, присоединяя к ней атомы из жидкости, образует зерно металла.

Типичными свойствами металлов и их сплавов являются высокие тепло- и электропроводность, увеличивающаяся с понижением температуры. Отмеченные свойства металлов обусловлены их электронным строением. В металлах электроны, находящиеся на внешних оболочках (валентные электроны), не связаны с определенными атомами, а оторваны от них и принадлежат всему куску металла в целом. Такие электроны называют обычно электронами проводимости.

Механические свойства характеризуют сопротивление металла деформации и разрушению под действием механических сил (нагрузки).

К основным механическим свойствам относят:

- прочность
- пластичность
- ударную вязкость
- твердость

Прочность – это способность металла не разрушаться под действием механических сил (нагрузки).

Пластичность – это способность металла изменять форму (деформироваться) под действием механических сил (нагрузки) без разрушения.