Структурная чувствительность физико-механических свойств металлов

Свойства	Структурно чувствительные	Структурно нечувствительные
Магнитные	Ферромагнитные свойства: , , и др.	Парамагнитные и диамагнитные свойства Ферромагнитные свойства: , ,
Электрические	Остаточное сопротивление (при низких температурах)	Удельное сопротивление Электрохимический потенциал Термоэлектрические свойства
Механические	Твердость, предел прочности и др. Пластичность	Плотность, модули упругости
Тепловые		Теплопроводность, температура плавления, теплоемкость, коэффициент теплового расширения

Все свойства, как структурно чувствительные, так и структурно нечувствительные, зависят от фазового состояния, то есть от состава, количественного соотношения и кристаллической структуры фаз, из которых состоит металл. Например, однофазный ферромагнитный сплав, представляющий собой твердый раствор, может быть неупорядоченным или в различной степени упорядоченным, то есть находиться в различном фазовом состоянии. В зависимости от степени упорядочения изменяется и такое свойство, как намагниченность насыщения , хотя оно структурно нечувствительно. Состав сплава - это характеристика фазового состояния.

Часто трудно отделить влияние структуры от влияния фазового состояния на то или иное свойство, однако, при сочетании структурного анализа и измерения этого свойства такое разделение возможно. Отсюда следует, что после того как определены свойства и выполнен структурный анализ, измерением данного свойства в некоторых случаях можно пользоваться как косвенным методом структурного анализа. Особенно полезно сочетание измерений различных свойств - структурно чувствительных и структурно нечувствительных. Это позволяет решать многочисленные задачи, сводящиеся к анализу фазового и структурного состояния металлов и сплавов и к анализу изменения этого состояния при различных видах обработки.

Для ферромагнитных металлов к структурно нечувствительным магнитным свойствам относятся следующие: самопроизвольная (насыщения) намагниченность , температура Кюри , константа естественной кристаллографической магнитной анизотропии . Эти свойства определяются сортом атомов и типом кристаллической решетки и не зависят (или слабо зависят) от микроструктуры. На эти свойства не влияют также ни форма, ни размеры образца.

Типичными структурно чувствительными магнитными свойствами являются начальная и максимальная магнитные проницаемости, коэрцитивная сила , остаточная намагниченность (остаточная индукция ), потери на гистерезис и другие. Эти свойства чрезвычайно резко зависят от условий изготовления и термической обработки (т.е. от микроструктуры), а также (за исключением коэрцитивной силы) от размеров образца. Наибольшее влияние на эти свойства оказывают атомы растворенного элемента, дислокации, границы зерен, наличие второй фазы и ее дисперсность.

Изменяя фазовое состояние и структуру сплавов, можно в широком диапазоне менять их свойства. Изменять фазовое состояние можно подбирая состав сплавов, а структуру - путем соответствующей обработки (термической, деформационной, термомагнитной и т.д.).

При изучении связи магнитных свойств со структурой и механическими свойствами именно структурно чувствительные свойства и представляют непосредственный теоретический и практический интерес. При этом необходимо отметить, что главным связующим элементом между кристаллографической структурой ферромагнитных материалов и их магнитными свойствами является доменная структура.

Магнитные свойства ферромагнитных материалов, не содержащих границ доменов, являются структурно нечувствительными. Магнитная проницаемость и коэрцитивная сила в этом случае определяются лишь свойствами самого материала и взаимодействием между электронами и положительными ионами в образце.

К настоящему времени получено достаточно много сведений о структуре доменов и элементарных процессах намагничивания. Однако современное состояние теории не позволяет еще получить однозначные количественные соотношения между величинами магнитных параметров и различными структурными характеристиками материалов. Правда, некоторые общие закономерности этой связи нашли свое теоретическое качественное объяснение. Так, например, выяснен общий характер зависимости такого важного магнитного параметра, как коэрцитивная сила, от величины и неоднородности внутренних напряжений и их дисперсности, от количества и распределения немагнитных включений (см. п. 3.5). Аналогичные соотношения получены и для некоторых других структурно чувствительных магнитных параметров ( , ). Тем не менее, и в настоящее время использование магнитных измерений взамен механических испытаний требует детального (и теоретического и экспериментального) исследования связи магнитных параметров контроля с контролируемыми структурными характеристиками.

Структурно нечувствительные свойства часто используются для анализа химического и фазового состава материалов (см. п. 5.5).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: