Опишите методы определения структуры и свойств металлов. (Решение → 2783)
Заказ №39301
Опишите методы определения структуры и свойств металлов
Изучение строения металлов и сплавов производится методами макрои микроанализа, рентгеновским методом, а также методами дефектоскопии (рентгеновской, магнитной, ультразвуковой). Методом макроанализа изучается макроструктура, т.е. структура, видимая невооруженным глазом или с помощью лупы. При этом выявляются крупные дефекты: трещины, усадочные раковины, газовые пузыри и иное, а также неравномерность распределения примесей в металле. Макроструктуру определяют по изломам металла, по макрошлифам (это образец металла или сплава, одна из сторон которого отшлифована, тщательно обезжирена, протравлена и рассматривается с помощью лупы с увеличением в 5—10 раз). Микроанализ выявляет структуру металла или сплава по микрошлифам, дополнительно отполированным до зеркального блеска. Шлифы рассматривают в отраженном свете под оптическим микроскопом при увеличении до 3000 раз. Из-за различной ориентировки зерен металла они травятся не в одинаковой степени, и под микроскопом свет также отражается неодинаково. Границы зерен благодаря примесям травятся сильнее, чем основной металл, и выявляются более рельефно. Зная микроструктуру, можно объяснить причины изменения свойств металла. С помощью рентгеновского анализа изучают атомную структуру металлов, типы и параметры кристаллических решеток, а также дефекты, лежащие в глубине. Этот анализ, основанный на дифракции (отражении) рентгеновских лучей рядами атомов кристаллической решетки, позволяет обнаружить дефекты, не разрушая металла. В местах дефектов рентгеновские лучи поглощаются меньше, чем в сплошном металле, и поэтому на фотопленке такие лучи образуют темные пятна, соответствующие форме дефекта. Магнитным методом исследуют дефекты в магнитных металлах (сталь, никель и др.) на глубине до 2 мм. Для этого испытываемое изделие намагничивают, покрывают его поверхность порошком железа, осматривают поверхность и размагничивают изделие. Вокруг дефекта образуется неоднородное поле, и магнитный порошок повторяет очертания дефекта. Ультразвуковым методом осуществляется эффективный контроль качества металла изделий и заготовок практически любых размеров. В импульсных ультразвуковых дефектоскопах ультразвуковая волна от щупа-излучателя распространяется в 67 контролируемом изделии и при встрече с дефектом отражается от него. При этом отраженные волны принимаются, усиливаются и передаются на показывающий индикатор. Все основные свойства материалов условно можно подразделить на следующие группы: химические, физические и механические. К химическим характеристикам материалов относят: химический состав, в том числе наличие примесей, легирующих элементов; способность к химическому взаимодействию с кислотами и щелочами; коррозионная стойкость, определяемая в различных условиях химически активной воздействующей на материал среды, и некоторые другие свойства. К физическим свойствам относят: плотность (удельный вес) и способность материала изменять ее и размеры изделия при температурном воздействии (тепловое расширение); электропроводность и электросопротивление; комплекс магнитных характеристик, таких, например, как коэрцитивная сила, намагниченность насыщения, магнитная проницаемость и др.; комплекс теплофизических свойств, таких как теплоемкость, теплопроводность, коэффициент теплоизлучения, степень черноты поверхности и др. К механическим свойствам относят: твердость, определяемая различными методами, в том числе по Бринеллю, Роквеллу, микротвердость вдавливанием, царапанием и др.; комплекс механических свойств, определяемых при растяжении (сжатии, кручении, изгибе) образцов, включающий (при растяжении) значения временного сопротивления разрыву (или предела прочности), предела пропорциональности, предела упругости, предела текучести, характеристик относительного удлинения и относительного сужения; предел выносливости, как характеристика, определяемая при многократных знакопеременных нагрузках при растяжении-сжатии, кручении и изгибе; ударная вязкость, определяемая при динамическом нагружении изгибом; жаропрочность; износостойкость и др. Химические свойства Химический состав материалов определяет их строение, в том числе их фазовый состав, структуру и их свойства. В связи с этим различают сплавы на основе железа: стали и чугуны, сплавы на основе алюминия: силумины, дуралюмины, сплавы на основе меди: латуни и бронзы и т.д. При дальнейшем изучении курса мы познакомимся с классификацией сталей и сплавов, но уже здесь можно назвать стали углеродистые и легированные, например, 68 хромистые, хромо-никелевые, хромо-никель-молибденовые и др. Наличие примесей в стали или сплаве резко изменяет свойства сплавов, в связи с чем количество примесей резко ограничивается. В связи с этим, например, различают стали обычного качества, стали качественные и стали повышенного качества. Металлы могут быть химически чистыми, технически чистыми с различной степенью чистоты. Химический состав металлов и сплавов строго регламентируется требованиями Государственных стандартов, которые являются обязательными для заводовизготовителей этих материалов. В последнее время, в связи с интеграционными процессами, большое количество материалов у нас в стране изготавливается для поставок на экспорт, что требует оценки их химического состава и свойств согласно требованиям зарубежных стандартов.
- Определите температуру начала реакции Тн. При какой температуре Т(Т> Тн или Т < Тн) возможно самопроизвольное протекание реакции в прямом направлении? Как при этом меняется энтропия?
- В каком направлении при стандартных условиях может самопроизвольно протекать заданная реакция? Ответ дайте на основании расчётов изменения энергии Гиббса реакции ∆𝐺298
- Применяя метод молекулярных орбиталей (МО), объясните, как удаление электрона из молекулы В2 (бор) скажется на прочности связей в ней. Какими магнитными свойствами обладает эта молекула и образующийся из нее ион?
- Выберите исходные данные в таблице и приведите обоснованные ответы на вопросы.
- Рассчитайте степень окисления подчеркнутых элементов. Объясните, какую роль они могут выполнить в ОВР: быть
- Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций, происходящих при гидролизе солей. Укажите рН растворов.
- Напишите уравнения диссоциации следующих электролитов CH3COОH , Ni(OH)2 , KHCO3
- Из 34 г нитрата натрия при действии концентрированной серной кислоты получили 22,7 г азотной кислоты. Каков выход азотной кислоты (в %) от теоретически возможного?
- Рассчитайте среднюю скорость химической реакции А+В=С по убыванию концентрации вещества А, если известно, что исходная концентрация А=0,80 моль/л. Спустя 20 мин, концентрация снизилась до 0,76 моль/л.
- Раствор содержащий 2,7 г фенола C6H5OH в 75 г бензола замерзает при температуре +3,50С. Определить криоскопическую константу, если известно, что чистый бензол замерзает при температуре +5,50С.
- Что такое гибридизация орбиталей? С помощью схемы электронной структуры атомов определить и доказать виды гибридизации орбиталей у атомов в соединениях: CCl4 , BCl3 ,SO2 SO3
- Константа равновесия 2АВ(⇄) А2(г)+2В(к) равна 15,0. Определите равновесные концентрации [АВ] и [А2], если до начала реакции концентрация АВ была равна 5,0 моль/л.
- Изобразите диаграмму Fe-Fe3C, укажите фазовые и структурные состояния во всех областях диаграммы для сплава, содержащего 0,7%С: -постройте кривую охлаждения от 1600ºС до +20ºС и опишите превращения, протекающие при охлаждении;
- В водном растворе установилось равновесие. Напишите выражение для константы равновесия.