Прв колоквиум - Машински материјали 1 PDF

**ПРВ КОЛОКВИУМ МАШИНСКИ МАТЕРИЈАЛИ 1** 1. **Кои се хемиски, физички и механички особини на материјалите?** - Хемиски особини се: составот, микроструктурата, фазите, корозивноста, запаливоста и токсичноста на материјалот. - Физички особини се: точка на топење, густина, електрични, магнет...

**ПРВ КОЛОКВИУМ МАШИНСКИ МАТЕРИЈАЛИ 1** 1. **Кои се хемиски, физички и механички особини на материјалите?** - Хемиски особини се: составот, микроструктурата, фазите, корозивноста, запаливоста и токсичноста на материјалот. - Физички особини се: точка на топење, густина, електрични, магнетни, термички, оптички и акустични ообини - Механичките особини се: јакоста, пластичноста, еластичноста, тврдоста, жилавоста, заморот и ползењето. 2. **Кристална решетка** - Кога станува збор за внатрешната структура на металите се воведува поимот кристална решетка. Кристалната (просторна) решетка претставува тридимензионална мрежичка составена од точки кои се нарекуваат јазли на кристалната решетка. Тие јазли претставуваат замислени центри околу кои се движат (осцилираат) атомите или молекулите; односно при премин од течна во цврста состојба, атомите се смируваат и се распоредуваат во тие јазли формирајќи кристална решетка. Најмалиот паралелопипед кој го градат јазлите во кристалната решетка, се нарекува основна или елементарна ќелија на кристалната решетка. Со негово поместување по трите оски се добива просторната решетка. Опишан со 6 величини: трите негови страни (раба) (a, b, c) и трите агли помеѓу нив (α, β, γ). - Постојат 14 можни начини за распоред на јазлите во просторот, кои се сведуваат на 7 различни кристални системи и тоа: кубен, тетрагонален, орторомбичен, хексагонален, ромбоедарски, моноклиничен и триклиничен. Повеќето метали и метални соединенија кристализираат во кубен (само површински и просторно центриран, нецентриран не се јавува), хексагонален и ромбоедарски систем, а поретко во тетрагонален и орторомбичен. - Индекси на јазли -- положбата на секој јазол во однос на избран координатен систем се одредува со задавање на три координати x y и z. x=ma, y=nb, z=pc, каде што а, b и c се параметри на решетката а m, n и p цели броеви. - Индекси на правци -- Се избира права која минува низ координатниот почеток и нејзината положба се одредува со индексите на првиот јазол. Значи, индексите на првиот јазол се истовремено и индекси на правецот. 3. **Несовршености и дефекти кај кристалите** - Структурата на реалните кристали многу се разликува од онаа на идеалните кристали. Имено, кај реалните кристали се јавува присуство на грешки во решетката (несовршености). Несовршеностите кои се јавуваат во кристалната решетка се можат да бидат: - нултидимензионални (точкести) -- настануваат при отсуство на основен атом, присуство на атом на нечистотија или поради лоцирање на атом во меѓујазолна позиција; - еднодимензионални (линиски), дислокации -- доведуваат пластичната деформација на реалните кристали да започне при многу помали напони од теоретски пресметаниот напон. Разликуваме рабна и винтна (завојна) дислокација. При рабната дислокација се јавува одвишна атомска полурамнина која предизвикува притисок (збивање) во делот од решетката со одвишна полурамнина и затегнување во делот без вметната полурамнина, додека винтната предизвикува смолкнување при што атомите изгледаат како да лежат на завојница, односно тие се сместени на една винтна линија. - дводимензионални (површински) -- реалните кристали се изградени од блокови со правилна градба, поставени меѓусебе под незначителни агли. Во решетката се појавува преоден слој каде таа преминува од ориентацијата на едниот блок во другиот. Во овој слој, решетката е деформирана и се вели дека има површинска несовршеност по границите на блоковите. Таа граница може да се опише со погодна низа на дислокации кои лежат една до друга. 4. **Зајакнување на металите** - Една од најзначајните особини на металите е способноста да бидат зајакнати. Кај кртите кристални материјали врските меѓу атомите се многу јаки, поради што при оптоварување доаѓа до поместување на атомските рамнини по пат на оддалечување; додека при оптоварување на метални материјали не се јавува оддалечување, туку лизгање на соседните атомски рамнини. Покрај тоа постојат и други видови на зајакнување: - Зајакнување со цврст раствор -- се изведува така што на металот му се додаваат други атоми на добивање на легура, ако атомите на легирачкиот елемент се значително поголеми од оние на металот, уфрлените атоми од легирачкиот елемент го спречуваат придвижувањето на дислокациите; - Зајакнување со гмечење (пластично деформирање) -- е резултат на мултиплицирање на дислокациите при што истите заемно дејствуваат една на друга и го отежнуваат придвижувањето на индивидуалните дислокации; - Зајакнување со издвојување -- настанува со додавање на некој легирачки елемент и примена на соодветна термичка обработка со која легирачките атоми се сместуваат во меѓујазолните позиции и предизвикуваат поголема деформација на решетката; - Зајакнување со калење (брзо ладење) -- термичка постапка при која доаѓа до заробување на примесните и легирачки атоми во кристалната решетка и поради различноста во големините на заробените во однос на основните атоми, решетката се деформира и го отежнува придвижувањето на дислокациите. 5. **Зацврстување на металите -- кристализација** - Процесот на создавање на кристална решетка, при преод на металот од течна во цврста состојба се нарекува кристализација. Ако еден метал се растопи, а потоа бавно се лади, во растопот се појавуваат голем број на центри на кристализација (групи на атоми кои формираат најмала честичка на цврста фаза, способна понатаму да расте во сите правци истовремено). Растејќи, тие се приближуваат еден до друг, се судруваат и не можат да растат понатаму при што формираат поликристал. Големината на кристалите зависи од бројот на центри на кристализација кои ќе се формираат при ладењето. Бидејќи распределбата и ориентацијата на центрите на кристализација е сосема случајна, тогаш и ориентацијата на сраснатите зрна едно спрема друго е сосема случајна и при тоа особините на материјалите со кои се сретнуваме ни даваат погрешен впечаток за особините на изотропијата, односно доаѓа до квазиизотропија. Изотропијата е појава при која материите во сите правци имаат исти особини, а кога тоа не е случај станува збор на анизотропија (особините на материите зависат од правецот). 6. **Метастабилен дијаграм и подеутектоиден челик** - Метастабилна рамнотежа се добива кога легурата е изложена на ладење при нормални услови, при што јаглеродот се поврзува со железото во хемиско соединение Fe3C или железен карбид (цементит). Дијаграмот на кој е претставена оваа рамнотежа се вика метастабилен дијаграм или Fe-Fe3C систем. На него е претставена ликвидус (ABCD) и солидус линијата (AHJECF). Ликвидус линијата ја дефинира температурата над која легурите се целосно течни, додека солидус линијата ја дефинира температурата под која легурите на дијаграмот се цврсти. Железните цврсти раствори δ и γ, вклучувајќи го и третиот цврст раствор α-железо, кој се јавува во цврста состојба на пониски температури, имаат различна растворливост на јаглеродот. Карактеристични температури се: - 1493°C -- перитектична температура - 1147°C -- еутектична температура за метастабилна рамнотежа - 723°C -- еутектоидна температура за метастабилна рамнотежа - Карактеристични содржини на јаглерод се: - S -- 0,80%C -- содржина на јаглеродот во аустенитот кој се наоѓа во рамнотежа со цементитот при еутектоидна температура - Е -- 2,03%С -- максимална содржина на јаглеродот во аустенитот кој се наоѓа во рамнотежа со цементитот при еутектична температура - С -- 4,3%С -- содржина на јаглеродот во растопот, која се наоѓа во рамнотежа со аустенитот и цементитот при еутектична температура - Сите легури железо-јаглерод во однос на точката Е се делат на легури со содржина на јаглерод до 2,06% (челици) и легури со содржина на јаглерод од 2,06% до 6,67% (леани железа). Според еутектоидната точка S, челиците се делат на подеуктектоидни (\