1

Глоссарий по металлам и сплавам

Виды включений

Термин Определение

Вытянутые – кристаллы, один из размеров которых на плоскости шлифа заметно больше двух других. В пространстве такие кристаллы имеют форму сплющенных эллипсоидов.

Дендриты – кристаллы древовидной формы, выросшие в расплаве. Дендриты могут быть с округлыми или с плоскими ветвями (последнее чаще встречается для химических соединений). На плоскости шлифа ось первого порядка («ствол») дендрита часто не виден, так как не попадает в нее. Тогда, в случае дендрита с округлыми ветвями, на плоскости видна группа овальных кристаллов одинаковой ориентировки – результат сечения плоскостью шлифа осей второго порядка («ветвей»). Такую группу нельзя рассматривать как набор изолированных кристаллов; все они – часть одного монокристалла.

Зерна или глобули – сросшиеся (зерна) или не сросшиеся (глобули) округлые кристаллиты неправильной формы.

Игольчатые ориентированные

– кристаллы на плоскости шлифа в форме иголок (пластинок с утонением к краям в пространстве – сильно сплюснутый эллипсоид). Ориентировка обнаруживается по наличию группы иголок с параллельными осями или с осями, повернутыми на угол, кратный некоторой величине (например, 30?). Возникают, как правило, в результате аллотропического превращения (или уменьшения растворимости одного из компонентов в исходной фазе при охлаждении). Ориентировка прослеживается в пределах одного зерна исходной фазы. При уменьшении скорости охлаждения вместо игольчатых ориентированных включений может появиться пограничная сетка вокруг зерен исходной фазы.

Игольчатые хаотичные

– кристаллы на плоскости шлифа в форме иголок (пластинок с утонением к краям в пространстве – сильно сплюснутый эллипсоид). Возникают, как правило, в результате кристаллизации кристаллов с относительно низкой симметрией решетки, например химических соединений.

Пограничная сетка сетка – кристаллы, образующиеся и растущие по границам зерен исходной фазы. Обычно результат уменьшения растворимости одного из компонентов в исходной фазе при охлаждении или аллотропического превращения исходной фазы. Если пограничная сетка непрерывна, то она образует уже не включения, а матрицу. При увеличении скорости охлаждения пограничная сетка может смениться игольчатыми ориентированными выделениями внутри зерен исходной фазы.

Разветвленные – сросток пластинчатых кристаллов, растущих из одного центра. Возникают в случае затрудненного образования новых кристаллов и относительно высокой скорости их роста. Типичный пример – крабовидные включения графита в серых чугунах.

2

Понятия, определения, классификаторы

Термин Определение

Включения – части структуры, охватываемые МАТРИЦЕЙ.

Матрица – часть структуры (односвязная в математическом смысле), имеющая характерное и однообразное строение, которая охватывает все остальные ее части. Например, если матрица электропроводна, а остальные части структуры нет, то структура в целом также будет электропроводной.

Матричная структура – структура, в которой имеется МАТРИЦА.

Статистическая структура

– в противоположность МАТРИЧНОЙ не имеет матрицы и состоит из двух (или более) равноправных взаимопроникающих структурных составляющих.

Статистическая структура из двух составляющих понятие субъективное. Строго математически в бесконечно большом объеме (поле зрения) и при неограниченном разрешении статистическая структура не существует. (Перколяция). Однако в ограниченном поле зрения и при конечном разрешении практически невозможно определить, какая из двух структурных составляющих является матрицей. В таких случаях можно принять, что структура является статистической.

Субструктура – строение отдельных структурных составляющих. Из-за большей дисперсности субструктура различается менее надежно или вообще не различается.

Тип включений – объединяет все ВКЛЮЧЕНИЯ, обладающие общими чертами по своей форме, размеру (приблизительно), по внутреннему строению (субструктуре) и т.п. Имеет значение лишь число типов включений, а не число включений. Выше, на каждом из рисунков множество включений одного типа. Внутри включений в свою очередь могут находиться другие включения (своеобразная матрешка).

Травимость – способность металла растворяться в соответствующем травителе, в результате чего (по мере роста травимости) сначала становятся видимыми границы зерен, фаз, затем они визуально становятся толще (перетравливание), и, наконец, становится темной вся структурная составляющая.

Травление – действие на полированную поверхность металла химического реактива, в результате чего происходит частичное растворение металла в местах с искаженной кристаллической решеткой. В результате травления на поверхности металла возникает рельеф в виде канавок (ямок) травления, которые видны под микроскопом как темные линии (точки). В некоторых случаях используют ОКРАШИВАЮЩИЙ травитель, который не растворяет, а красит соответствующие фазы. Например, раствор натриевой соли пикриновой кислоты (пикрат натрия) красит темным цветом Fe3C в сталях или чугунах.

3

Структурные составляющие

Термин Определение

Аустенит – твердый раствор на основе ?-железа с гранецентрированной кубической решеткой. В чистом железе существует при температурах между 910?С и 1401?С. (У.Робертс-Аустен – английский металловед).

Аустенит остаточный

– часть аустенита, которая не превратилась в мартенсит при мартенситном превращении.

Аустенит превращенный

– аустенит, испытавший перлитное превращение (обычно это название используется при описании структур белых чугунов).

Бейнит – результат бейнитного (промежуточного) превращения аустенита. Состоит из малоуглеродистого мартенсита и дисперсных карбидов железа. (Э. Бейн – американский металловед).

Бейнит верхний – разновидность бейнита, образовавшаяся при относительно высоких температурах. Состоит из игольчатых кристаллов феррита (мартенсита с тетрагональностью, практически не отличимой от 1) и кристаллов цементита, расположенных между ними.

Графит глобулярный

– форма включений графита. Каждое включение имеет форму, близкую к сферической. Состоит из нескольких монокристаллов в форме сферических секторов, сросшихся друг с другом. Образуется в серых чугунах модифицированных магнием или некоторыми другими элементами (высокопрочные чугуны).

Графит крабовидный

– форма включений графита. Каждое включение состоит из слабо искривленных пластинок графита, растущих из единого центра. Типичная форма графита в обычных серых чугунах. Разновидности – пластинчатый графит (если большинство пластинок не имеет общего центра) и вермикулярный графит (то же, но если пластинки заметно изогнуты). Вермикула (с лат.) – червячок.

Графит хлопьевидный

–(то же что и УГЛЕРОД ОТЖИГА) форма включений графита. Каждое включение состоит из кристаллов неправильной формы, промежуточной между формами глобулярного и крабовидного графита.

Зерна равноосные – микроструктура, состоящая из сросшихся монокристаллов неправильной формы (кристаллитов) примерно одинакового химического состава и разной ориентировки. Размеры зерен в среднем одинаковы по разным направлениям (равноосность), что является следствием статистической независимости образования кристаллов и одинаковой скорости их роста.

Карбиды – соединения переходных металлов и углерода, обладающие высокой твердостью и хрупкостью. Частный случай фаз внедрения – соединений переходных металлов и легких металлоидов (нитриды, бориды и пр.).

Карбиды вторичные – карбиды переходных металлов, образующиеся при охлаждении за счет уменьшения растворимости углерода в аустените.

Карбиды первичные – карбиды переходных металлов, образующиеся при охлаждении за счет уменьшения растворимости углерода в жидкости (расплаве).

Карбиды третичные – карбиды переходных металлов, образующиеся при охлаждении за счет

4

уменьшения растворимости углерода в феррите.

Карбиды эвтектические

– карбиды переходных металлов, образующиеся при эвтектическом распаде жидкости (расплава).

Кристаллы вторичные

– образуются при охлаждении за счет уменьшения растворимости одного из компонентов в твердом растворе, образовавшемся при кристаллизации (первичном превращении).

Кристаллы избыточные

– кристаллы, свободно растущие в жидкости (расплаве), в результате чего состав жидкости приближается к эвтектическому и она испытывает эвтектический распад. Термин «избыточные» подчеркивает, что масса этих кристаллов избыточна относительно эвтектического состава.

Кристаллы первичные – кристаллы, свободно растущие в жидкости (расплаве).

Кристаллы третичные

– кристаллы, образующиеся за счет уменьшения растворимости одного из компонентов в твердом растворе, который образовался при вторичном превращении.

Ледебурит – превращенная эвтектика в системе на основе Fe-Fe3C. После эвтектической кристаллизации состоит из мелких кристаллов цементита с включениями аустенита. При дальнейшем охлаждении аустенит испытывает эвтектоидный (перлитный) распад и превращается в перлит, так что, в конечном счете, ледебурит состоит из эвтектического цементита и перлита. Номинальный состав ледебурита в нелегированных сплавах – 4.3%С. В легированных сталях или чугунах роль цементита играют более сложные карбиды. (А. Ледебур, – немецкий металловед, первый описавший эту структурную составляющую в белых чугунах.)

Мартенсит (1 - в углеродистых сталях) – пересыщенный упорядоченный твердый раствор внедрения углерода в ?-железе с объемно-центрированной тетрагональной решеткой, образующийся в результате сдвигового, бездиффузионного (мартенситного) превращения аустенита. Иногда называется мартенситом закалки в отличие от мартенсита отпуска.

(2 - в безуглеродистых сталях и прочих сплавах) – продукт мартенситного превращения (см. выше) высокотемпературной фазы.

Обычно кристаллы мартенсита имеют форму тонких ориентированных пластинок. (А.Мартенс – немецкий металловед).

Мартенсит отпуска – продукт частичного распада мартенсита (закалки), состоящий из мартенсита с пониженной степенью тетрагональности и, возможно, частиц карбидов.

Перлит – эвтектоид; продукт эвтектоидного распада аустенита в системе на основе Fe-Fe3C. Состоит из тонких чередующихся пластинок феррита и цементита (или других карбидов). Номинальный состав перлита в нелегированных сталях – 0.8%С. В легированных сталях или чугунах роль цементита играют более сложные карбиды. Термин «перлит»

5

используется в двух значениях:

– эвтектоид; продукт эвтектоидного распада аустенита в системе на основе Fe-Fe3C. Состоит из тонких чередующихся пластинок феррита и цементита (или других карбидов). Номинальный состав перлита в нелегированных сталях – 0.8%С. В легированных сталях или чугунах роль цементита играют более сложные карбиды. Термин «перлит» используется в двух значениях: - как родовое понятие, обобщающее понятие эвтектоид в системе на основе Fe-Fe3C, то есть перлит (см. ниже), сорбит и тростит;- как частный случай эвтектоида с пластинками, толщина которых достаточно велика, чтобы быть разрешимой в оптическом микроскопе с апертурой объектива менее 0.5 (в отличие от более мелких сорбита и тростита). Название происходит от слова «перл», жемчужина, из-за перламутрового блеска на поверхности перлитной стали после полировки и частичного окисления.

– как родовое понятие, обобщающее понятие эвтектоид в системе на основе Fe-Fe3C, то есть перлит (см. ниже), сорбит и тростит;

– как частный случай эвтектоида с пластинками, толщина которых достаточно велика, чтобы быть разрешимой в оптическом микроскопе с апертурой объектива менее 0.5 (в отличие от более мелких сорбита и тростита).

Название происходит от слова «перл», жемчужина, из-за перламутрового блеска на поверхности перлитной стали после полировки и частичного окисления.

Сорбит закалки – эвтектоид; продукт эвтектоидного распада аустенита в системе на основе Fe-Fe3C; разновидность перлита. Состоит из тонких чередующихся пластинок феррита и цементита (или других карбидов). Толщина пластинок такова, что они различаются в оптическом микроскопе только с апертурой объектива более ~0.5 (в отличие от более крупного перлита и более мелкого тростита). (Сорби – французский металловед).

Сорбит отпуска – результат отпуска закаленной стали, продукт распада мартенсита. Состоит из феррита и мелких, часто на пределе разрешения оптического микроскопа, частиц цементита сфероидальной формы. В легированных сталях роль цементита играют более сложные карбиды.

Тростит закалки – результат отпуска закаленной стали, продукт распада мартенсита. Состоит из феррита и мелких, часто на пределе разрешения оптического микроскопа, частиц цементита сфероидальной формы. В легированных сталях роль цементита играют более сложные карбиды. (Троост - голландский металловед. Удвоенная гласная в русском языке редуцировалась.)

Тростит отпуска – результат отпуска закаленной стали, продукт распада мартенсита. Состоит из феррита и мелких, НЕ различимых в оптическом микроскопе, частиц цементита. В легированных сталях роль цементита играют более сложные карбиды.

Углерод отжига – (то же что и ГРАФИТ ХЛОПЬЕВИДНЫЙ) форма включений графита.

6

Каждое включение состоит из кристаллов неправильной формы, промежуточной между формами глобулярного и крабовидного графита.

Феррит – твердый раствор на основе ?-железа с объемно-центрированной кубической решеткой. В чистом железе существует при температурах ниже 910?С и между 1401 и 1539?С (плавление).

Феррит избыточный – кристаллы твердого раствора на основе ?-железа с объемно-центрированной кубической решеткой, образующиеся при охлаждении в результате аллотропического превращения аустенита. В результате выделения избыточного феррита аустенит приобретает эвтектоидный состав (0.8%С).

Цементит – карбид железа Fe3C номинального химического состава 6.67%С. Название дано из-за высокой твердости цементита (около 12 ГПа).

Цементит вторичный

– карбид железа Fe3C, образующийся при охлаждении за счет уменьшения растворимости углерода в аустените.

Цементит зернистый

– микроструктура, состоящая из ферритной матрицы и включений цементита сфероидальной формы. Образуется в результате высокого отпуска закаленной стали («улучшения») или горячей деформации. Иногда его неточно называют зернистым перлитом.

Цементит первичный

– карбид железа Fe3C, образующиеся при охлаждении за счет уменьшения растворимости углерода в жидкости (расплаве). Обычно имеет форму крупных плоских дендритов.

Цементит третичный

– карбид железа Fe3C, образующийся при охлаждении за счет уменьшения растворимости углерода в феррите.

Эвтектика – структурная составляющая, возникающая в результате эвтектического превращения. Состоит из мелких кристаллов двух фаз. В многокомпонентных системах с тройным эвтектическим превращением в состав тройной эвтектики входит три фазы и т.д. Различают эвтектики по их строению (например, стерженьковая, пластинчатая, разделенная). Эвтектические колонии в ряде случаев растут независимо друг от друга до соприкосновения и различаются по своей ориентации. Эвтектика (с греч.) – легкоплавящееся.

Эвтектика превращенная

– в отличие от обычной эвтектики, в превращенной эвтектике одна или обе фазы, входящие в ее состав, испытали эвтектоидное превращение. Типичный пример – ледебурит.

Эвтектоид – структурная составляющая, возникающая в результате эвтектоидного превращения. Состоит из мелких кристаллов двух фаз чаще всего пластинчатой формы с чередованием фаз. Типичный пример – перлит.

Типы сплавов

Термин Определение

Аустенитные легированные стали

Демонстрационные (сплавы, почти не используемые в технике, но имеющие структуры с

7

сплавы интересными или поучительными особенностями).

Дефектные структуры

(стали или сплавы, микроструктура которых не имеет никаких известных преимуществ и тем самым является бракованной).

Деформированные и рекристаллизованные сплавы

Карбидные легированные стали

Легированные стали прочие

Легкие сплавы

Медные сплавы

Перлитные легированные стали

Специальные сплавы (сплавы с особыми физическими свойствами, жаропрочные сплавы и т.д.).

Стали (стали без специально проведенной термообработки: литые, горячедеформированные, нормализованные и т.д.).

Стали термообработанные

Титановые сплавы

Ферритные легированные стали

Чугуны

Шкала размеров зерна — основная и с двойниками

Типы субструктур

Термин Определение

Игольчатая (подобная мартенситу) – субструктура, состоящая из мелких, хотя и различимых кристаллов, форма которых игольчатая на плоскости шлифа (заостренные пластинки в пространстве).

Однородная с двойниками

– зеренная структура, в отдельных зернах которой видны двойники – участки кристалла с зеркально повернутой решеткой, ограниченные на плоскости шлифа двумя параллельными границами и часто, но не обязательно, обладающие отличающейся отражательной способностью.

Однородная с линиями сдвига

– зеренная структура, в отдельных зернах которой видны линии (полосы) сдвига с резко повышенной плотностью дислокаций в результате прохождения сдвига при холодной пластической деформации.

8

Однородная светлая (нет субструктуры) – субструктура не различается при ее незначительной травимости (или не окрашивается, если используется окрашивающий травитель).

Однородная темная (нет субструктуры) – субструктура не различается при ее значительной травимости (или окрашивается, если используется окрашивающий травитель).

Островковая (подобная ледебуриту) – в субструктуре различаются отдельные мелкие кристаллы. Обычно такая субструктура характерна для эвтектик.

Полосчатая (подобная перлиту) – в субструктуре различаются отдельные мелкие кристаллы в форме чередующихся пластинок. Обычно такая субструктура характерна для эвтектоидов.

Травители

Термин Определение

Избирательное травление

– явление различной травимости однотипных зерен в поликристалле из-за разной ориентации их кристаллических решеток относительно плоскости шлифа. Избирательное травление затрудняет идентификацию структуры, так как однотипные зерна выглядят под микроскопом по-разному (светлее и темнее).

Ограненные – компактные кристаллы с заметной огранкой. Возникают, как правило, в результате кристаллизации кристаллов с относительно высокой симметрией решетки.