Otopine su homogene (homogene) smjese koje se sastoje od dvije ili više komponenti ( sastavni dijelovi). Razlika između otopine i ostalih smjesa je u tome što su molekule tvari u njoj ravnomjerno raspoređene i u svakom mikrovolumenu takve smjese njezin je sastav isti. Jezikom kemijske termodinamike takva se smjesa naziva jednofazna. Kao i pojedinačne (čiste) tvari, otopine mogu biti u tekućem, čvrstom ili plinovitom stanju (vidi Faze). Na primjer, zrak je otopina raznih plinova - dušika, kisika, vodika, ugljičnog dioksida, vodene pare itd. U isto vrijeme, čestice prašine, kapljice tekućine (magla) nisu komponente plinske otopine, jer unutar prašine česticu bismo našli samo čvrstu tvar, a unutar kapljica magle - samo tekućinu, vodu. Dakle, i prašina i magla su čvrste i tekuće faze raspršene (raspršene) u otopini plina. Razlika između otopine i čiste tvari je u tome što pojedina tvar ima određene fizikalne konstante, kao što su talište i vrelište, određeni kemijski sastav, dok fizikalne konstante i sastav otopina ovise o omjeru njihovih komponenti. Dakle, gustoća otopine soli u vodi raste, a ledište se smanjuje s povećanjem sadržaja soli.
Čiste tvari ne mijenjaju svoje stanje kada im se promijeni fazno stanje. kemijski sastav, a povratkom u početno fazno stanje dobivaju početne karakteristike. Komponente otopina mogu se odvojiti kada se promijeni fazno stanje sustava. Dakle, isparavanje vode iz slane otopine (postupak koji se dugo koristi u ekstrakciji soli) dovodi, s jedne strane, do povećanja udjela (koncentracije) soli u preostaloj otopini, as druge s druge strane, kondenzirana voda je čista tvar. Daljnje isparavanje vode dovest će do taloženja čvrste faze – kristala soli.
Proces nastanka otopine - otapanje - sastoji se u razaranju međudjelovanja između molekula pojedinih tvari i stvaranju novih međumolekulskih veza između komponenti otopine. Otapanje je moguće samo kada je energija međudjelovanja između komponenti otopine veća od zbroja energija međudjelovanja u početnim tvarima.
Kada se ionski kristal natrijevog klorida otopi u vodi, polarne molekule otapala prekrivaju ione kao dlakom od dipola (električnih naboja jednakih veličina i suprotnog predznaka). Ova takozvana solvatacijska ljuska potpuno razdvaja ione. Opći naziv za takvu interakciju s otapalom je solvatacija. Solvatacija dovodi do stvaranja različitih veza između molekula u otopini: ion-dipol, koji je gore opisan, dipol-dipol (na primjer, dipoli kloroforma međusobno djeluju s dipolima etanola) ili stvaranje vodikovih veza (vidi Kemijska veza). Posljednja interakcija jedna je od najjačih i igra važnu ulogu u otapanju organskih i anorganskih tvari.
Sličnost njihovih struktura pridonosi međusobnom otapanju organskih tvari. antički kemijsko pravilo- slično se otapa u sličnom - zbog činjenice da su u ovom slučaju međudjelovanja između različitih molekula slične vrste i bliske energije međudjelovanjima u izvornim tvarima. Dakle, stvaranje vodikovih veza između molekula vode i alkohola lako nadoknađuje uništavanje vodikovih veza u početnim tvarima kada se te tekućine miješaju. Nepolarne molekule ugljikovodika ne mogu prodrijeti između molekula vode povezanih vodikovim vezama, što isključuje njihovo otapanje. Često otapanje ne uništava potpuno međumolekularne veze unutar pojedinih tvari, te one ostaju djelomično vezane (asocirane). Na primjer, organske kiseline su uglavnom prisutne u organskim nepolarnim otapalima kao dimeri vezani vodikom. Takvi se suradnici uništavaju daljnjim razrjeđivanjem. Kako se otopina koncentrira, asocijacija postaje jača i nema dovoljno molekula otapala za odvajanje molekula ili iona otopljene tvari. U tom slučaju unutar otopine nastaje sustav međumolekularnih veza početne pojedinačne tvari, koja se oslobađa u zasebnu fazu. Preostala otopina, koja je u ravnoteži s otpuštenom komponentom, naziva se zasićena. Povišenjem temperature asocijacija se može uništiti, a istaložena komponenta prenijeti u otopinu. Međutim, to nije uvijek moguće.
Anorganske tvari s povećanjem temperature također mogu smanjiti svoju sposobnost otapanja (topljivost). Topljivost čvrste tvari u tekućini određena je toplinom otapanja, koja može biti pozitivna (toplina se oslobađa pri otapanju, a tvar se s porastom temperature lošije otapa) ili negativna (toplina se tijekom otapanja apsorbira, a topljivost raste s porastom temperature). Budući da u plinovima nema međumolekulskih interakcija, njihova sposobnost međusobnog otapanja je neograničena. Njihova topljivost u tekućinama opada s porastom temperature, budući da su međumolekulske interakcije molekula plina s otapalom oslabljene.
U prirodi postoje i čvrste otopine. To su uglavnom metalne legure. Fizikalni razlog takvog otapanja je uvođenje atoma jednog metala u kristalnu rešetku drugog i izgradnja zajedničke kristalne rešetke.
Metode iskazivanja sastava otopina
Sastav otopina kvantitativno se izražava bezdimenzijskim relativnim veličinama - frakcijama (masenim, volumnim, molnim) i dimenzionim veličinama - koncentracijama. Koncentracija označava omjer mase ili količine otopljene tvari i volumena otopine.
Molarna koncentracija je omjer količine otopljene tvari B i volumena otopine:
Jedinica molarne koncentracije je mol/m3 ili mol/l (potonji se mnogo češće koristi). Za označavanje jedinice molarne koncentracije obično se koristi simbol M, na primjer: - jednomolarna otopina ( mol / l); - centomolarna otopina (mol/l).
K kategorija: Izbor građevinskog materijala
Mortovi
Otopine su mineralne mješavine koje se stvrdnjavaju i čvrsto vezuju za kamen. Sastav otopine treba sadržavati vezivo (cement, gips ili vapno), agregat (šljunak ili pijesak) i čistu vodu.
Ovisno o namjeni i upotrebi aditiva za mort, pripremaju se sljedeće otopine:
1. Izgradnja, za polaganje opeke.
2. Gips.
3. Gips.
4. Cement.
Mort za zidanje treba se sastojati od pijeska i vapna u omjeru 3 : 1 ili 4 : 1. U mort se može dodati 1 ili 2 lopate cementa, što je posebno potrebno kod zidanja zidova koji nose posebna opterećenja. U ovom slučaju, pas i cement se miješaju u omjeru 3:1 -6:1.
Za pripremu morta za žbuku možete koristiti i hidraulično i zračno vapno. Sadrži i pijesak. Postoji razlika između žbuke za vanjske radove i žbuke za unutarnje radove.
U prvom slučaju, hidrauličko vapno i pijesak uzimaju se u omjeru 1: 3; zrak i vijest - 1: 2. U drugom slučaju, hidrauličko vapno i pijesak se miješaju u omjeru 1: 5, a zračno vapno - 1: 3.
Gipsani mort razlikuje se od cementa i vapna u visokoj čvrstoći i jednostavnosti pripreme. Da biste to učinili, dovoljno je uzeti posudu, uliti je u vodu, izliti gips i sve dobro promiješati tako da nema grudica, zbog kojih se kasnije mogu pojaviti pukotine. Gips razrijedite vodom neposredno prije rada s njim, jer se može zgusnuti prije vremena, tada nećete moći raditi s njim. Da se to ne dogodi, možete u gips umiješati malo prosijanog pijeska (2:1), ali imajte na umu da će to značajno smanjiti čvrstoću gipsa.
cementni mort potrebno za pripremu trajne žbuke. Za to se čisti cement i voda uzimaju u omjeru 1: 2 (1: 3).
Za poboljšanje kvalitete rješenja potrebni su aditivi za mort. Oyi značajno poboljšava fizikalna i mehanička svojstva otopina, njihovu boju i otpornost na mraz.
Prilikom bojanja otopina, osim uobičajenih aditiva, možete koristiti samo boje svijetlih boja, u kojima nema nečistoća gipsa i barita. Otpornost na smrzavanje postiže se dodavanjem klorida u otopinu. Omogućuju vam rad s otopinom na dovoljno niskim temperaturama ispod nule. Kloridi i druga sredstva za zaštitu od izlaganja niske temperature koriste se s najvećom pažnjom, jer predoziranje tvari, u pravilu, dovodi do stvaranja ružnih: mrlja.
Mortovi karakteriziraju tri glavna parametra: gustoća, vrsta vezivo i njegovu namjenu.
Ovisno o gustoći (u suhom stanju) razlikuju se teške (gustoće 1500 kg/m3 ili više) i lake (gustoće manje od 1500 kg/m3) otopine. Za proizvodnju teških otopina koristi se teški kvarcni ili drugi pijesak; agregati u lakim otopinama su laki porozni pijesci od plovućca, tufova, šljaka, ekspandirane gline itd. Lagane otopine dobivaju se i uz pomoć dodataka za pjenjenje - porozne otopine.
Prema vrsti veziva mortovi se dijele na cementne (na portland cementu ili njegovim varijantama), vapnene (na zračnom ili hidrauličnom vapnu), gipsane (na bazi gipsanih veziva) i mješovite (na cementno-vapnenom, cementno-glinastom, vapnenom). -gipsano vezivo) . Otopine pripremljene na jednom vezivu nazivaju se jednostavnim, a na više veziva - mješovitim (složenim).
Prema namjeni, mortovi su zidarski (za zidanje, postavljanje zidova od elemenata velikih dimenzija), završni (za žbukanje prostorija, nanošenje dekorativnih slojeva na zidni blokovi i paneli), posebni, s posebnim svojstvima (hidroizolacija, akustičnost, zaštita od rendgenskih zraka).
Izbor veziva ovisi o namjeni otopine, zahtjevima za nju, uvjetima temperature i vlažnosti stvrdnjavanja i uvjetima rada zgrade. Kao veziva koriste se portlandski cementi, pucolanski portlandski cementi, portlandski cementi od zgure, specijalni niskokvalitetni cementi, vapno, gipsano vezivo. Za uštedu hidrauličkih veziva i poboljšanje tehnoloških svojstava mortova naširoko se koriste mješovita veziva. Vapno u žbuci koristi se u obliku vapnenog tijesta ili mlijeka. Gips se uglavnom koristi u žbukama kao dodatak vapnu.
Voda koja se koristi za mortove ne smije sadržavati nečistoće koje štetno utječu na stvrdnjavanje veziva. Voda iz slavine je prikladna za ove svrhe.
Ako se otopina koristi u zimski uvjeti, u njegov sastav dodaju se ubrzivači stvrdnjavanja, kao i aditivi koji smanjuju ledište vode (kalcijev klorid, natrijev klorid, potaša, natrijev nitrat itd.).
Sastav morta označava se količinom (masenim ili volumnim) materijala po 1 m3 morta ili relativnim omjerom (masenim ili volumnim) početnih suhih materijala. U tom slučaju utrošak veziva se uzima kao 1. Za jednostavna rješenja, koji se sastoji od veziva (cementa ili vapna) i ne sadrži mineralne dodatke, sastav je označen 1: 4, odnosno 4 masena dijela pijeska padaju na 1 maseni dio cementa. Mješoviti mortovi koji se sastoje od dva veziva ili sadrže mineralne dodatke označavaju se s tri brojke, npr. 1:3:4 (cement:vapno:pijesak).
Kvalitetu mortnih smjesa karakterizira njihova obradivost - mogućnost polaganja bez posebnog zbijanja na podlogu u tankom sloju, popunjavajući sve njezine neravnine. Obradivost je određena pokretljivošću i sposobnošću držanja vode mortnih mješavina.
Pokretljivost - sposobnost smjese morta da se širi pod djelovanjem vlastite mase. Pokretljivost se određuje (u cm) dubinom uranjanja u smjesu morta referentnog stošca težine 300 g s vršnim kutom od 30 ° i visine 15 cm. Što je dublje stožac uronjen u smjesu morta, to je njegova veća mobilnost.
Stupanj pokretljivosti smjese ovisi o količini vode, o sastavu i svojstvima polaznih materijala. Da bi se povećala pokretljivost smjesa žbuke, dodaju im se aditivi za plastificiranje i površinski aktivne tvari.
Pokretljivost mortova, ovisno o njihovoj namjeni i načinu polaganja, trebala bi biti sljedeća.
Zidanje zidova od opeke, betonskog kamena, kamena od lakih stijena: 9-11
Šuplji zidovi od opeke, keramičko kamenje: 7-8.
Ispunjavanje vodoravnih spojeva kod postavljanja zidova od betonskih blokova i ploča; spajanje vertikalnih i horizontalnih šavova: 5-7.
Zidanje od šute: 4-6.
Ispunjavanje šupljina u kamenom zidu: 13-15.
Kapacitet zadržavanja vode odnosi se na svojstvo morta da zadržava vodu kada se postavi na poroznu podlogu. Ako mort ima dobru sposobnost zadržavanja vode, djelomično usisavanje vode zbija ga u zidu, čime se povećava čvrstoća morta. Kapacitet zadržavanja vode ovisi o omjeru komponenti mješavine žbuke. Povećava se povećanjem potrošnje cementa, čestom zamjenom! cementa, uvođenje aditiva (pepeo, glina, itd.), kao i neke tenzide. Čvrstoća očvrslog morta ovisi o aktivnosti veziva, vodocementnom omjeru, trajanju i uvjetima stvrdnjavanja (temperatura i vlaga). okoliš). Kod polaganja smjesa žbuke n; porozna podloga sposobna za intenzivno usisavanje vode, čvrstoća stvrdnjavanja) otopina znatno je veća od istih otopina položenih na gustu podlogu.
Čvrstoća morta ovisi o njegovoj marki, koja se postavlja prema tlačnoj čvrstoći nakon 28 dana stvrdnjavanja na temperaturi zraka; 5-25 ° C. Postoje sljedeće marke otopina: 4, 10, 15, 50, 75, 100, 150, 2t) 0 i 300
Otpornost otopina na smrzavanje određena je brojem ciklusa naizmjeničnog smrzavanja i odmrzavanja do gubitka 15% izvorne čvrstoće (ili 5% mase). Ps otpornost na smrzavanje podijeljena je u stupnjeve Mrz od 10 do 300.
- Minobacači
Što su supstitucijske i intersticijske čvrste otopine? Navedite primjere.
Čvrste otopine nazivaju se faze u kojima jedna od komponenti legure zadržava svoju kristalnu rešetku, a atomi druge (ili drugih) komponenti nalaze se u rešetki prve komponente (otapala), mijenjajući njezine dimenzije (periode).
Dakle, čvrsta otopina koja se sastoji od dvije ili više komponenti ima jednu vrstu rešetke i predstavlja jednu fazu.
Postoje intersticijske čvrste otopine i supstitucijske čvrste otopine.
Tijekom nastanka intersticijske krute otopine atomi otopljene komponente B nalaze se između atoma otapala A u njegovoj kristalnoj rešetki. Tijekom stvaranja supstitucijskih čvrstih otopina, atomi otopljene komponente B zamjenjuju dio atoma otapala (komponenta A) u njegovoj kristalnoj rešetki.
Budući da se veličina otopljenih atoma razlikuje od veličine atoma otapala, stvaranje krute otopine prati izobličenje kristalne rešetke otapala. 
a - atom otopljene komponente je veći od atoma otapala
b - atom otopljene komponente manji je od atoma otapala
Supstitucijske čvrste otopine mogu biti ograničene i neograničene topivosti. U krutim otopinama ograničene topljivosti moguća je koncentracija otopljene komponente do određenih granica.
U krutim otopinama neograničene topljivosti moguća je bilo koja koncentracija otopljene komponente (od 0 do 100%). Čvrste otopine neograničene topljivosti nastaju ako sljedeće uvjete: 1) komponente moraju imati isti tip kristalne rešetke; 2) razlika u atomskim radijusima komponenata ne smije prelaziti 9% za legure na bazi željeza, odnosno 15% za legure na bazi bakra; 3) komponente moraju imati blizinu fizička i kemijska svojstva. Međutim, poštivanje ovih svojstava ne dovodi uvijek do stvaranja supstitucijskih čvrstih otopina s neograničenom topljivošću. U praksi u pravilu nastaju čvrste otopine ograničene topljivosti.
Intersticijske krute otopine mogu biti samo ograničene koncentracije, budući da je broj pora u rešetki ograničen, a atomi glavne komponente pohranjeni su u mjestima rešetke.
Supstitucijske krute otopine neograničene topivosti temeljene na komponentama: Ag i Au, Ni i Cu, Mo i W, V i Ti itd.
Supstitucijske krute otopine ograničene topivosti temeljene na komponentama: Al i Cu, Cu i Zn itd.
Interkalacija čvrstih otopina: kada se otope u metalima nemetalni elementi kao što su ugljik, bor, dušik i kisik. Na primjer: Fe i C.
Kako i zašto se mijenjaju svojstva metala tijekom hladnog plastičnog deformiranja?
Hladna deformacija se naziva takva, koja se provodi na temperaturi ispod temperature rekristalizacije. Stoga je hladna deformacija popraćena kaljenjem (stvrdnjavanjem) metala.
Oblik izratka tijekom obrade tlakom mijenja se pod djelovanjem vanjskih sila zbog plastične deformacije svakog kristalita u skladu sa shemom glavnih deformacija. Glavna promjena u obliku kristalita je da se istežu u smjeru glavne vlačne deformacije (na primjer, u smjeru valjanja ili izvlačenja). S povećanjem stupnja hladne deformacije zrna se sve više izdužuju, a struktura postaje vlaknasta.
Stvrdnjavanje metala u procesu plastične deformacije (stvrdnjavanje) objašnjava se povećanjem broja nedostataka u kristalnoj strukturi (dislokacije, praznine, intersticijski atomi). Povećanje gustoće defekata u kristalnoj strukturi otežava kretanje pojedinačnih novih dislokacija i, posljedično, povećava otpornost na deformaciju i smanjuje plastičnost. Najveća vrijednost ima povećanje gustoće dislokacija, budući da interakcija između njih koja se u tom slučaju događa usporava njihovo daljnje kretanje.
S povećanjem stupnja hladnog deformiranja povećavaju se pokazatelji otpornosti na deformiranje (vlačna čvrstoća, granica tečenja i tvrdoća), a padaju pokazatelji plastičnosti (relativno istezanje i sužavanje).
Nacrtajte dijagram stanja željezo-željezni karbid, označite strukturne komponente u svim područjima dijagrama, opišite transformacije i nacrtajte krivulju hlađenja (koristeći fazno pravilo) za slitinu koja sadrži 0,8% C. Kakva je struktura te legure pri sobna temperatura kako se zove ova legura?
Primarna kristalizacija legura željezo-ugljik sustava počinje nakon postizanja temperatura koje odgovaraju liniji ABCD (liquidus linija) i završava na temperaturama koje tvore liniju AHJECF (solidus linija).
Tijekom kristalizacije legura po liniji AB dolazi do izdvajanja kristala čvrste otopine ugljika u α-željezu (δ-otopina) iz tekuće otopine. Proces kristalizacije legura s udjelom ugljika do 0,1% završava duž linije AH stvaranjem α (δ) čvrste otopine. Na liniji HJB dolazi do peritektičke transformacije, uslijed čega nastaje čvrsta otopina ugljika u γ-željezu, odnosno austenit. Proces primarne kristalizacije čelika završava duž linije AHJE.
Na temperaturama koje odgovaraju liniji BC, austenit kristalizira iz tekuće otopine. U legurama koje sadrže od 4,3% do 6,67% ugljika, na temperaturama koje odgovaraju liniji CD, počinju se taložiti primarni kristali cementita. Cementit koji kristalizira iz tekuće faze naziva se primarni. U točki C pri temperaturi od 1147°C i koncentraciji ugljika u tekućoj otopini od 4,3% nastaje eutektik koji se naziva ledeburit. Eutektička transformacija s nastankom ledeburita može se napisati kao YP4.3->L[A2.14+C6.67]. Proces primarne kristalizacije lijevanog željeza završava duž linije ECF stvaranjem ledeburita.
Dakle, struktura lijevanog željeza ispod 1147 ° C bit će: hipoeutektična - austenit + ledeburit, eutektična - ledeburit i hipereutektična - cementit (primarni) + ledeburit.
Transformacije koje se događaju u čvrstom stanju nazivaju se sekundarna kristalizacija. Povezani su s prijelazom γ-željeza u α-željezo nakon hlađenja i raspadanja austenita.
Linija GS odgovara temperaturama početka transformacije austenita u ferit. Ispod linije GS, legure se sastoje od ferita i austenita.
Linija ES pokazuje temperature pri kojima se cementit počinje taložiti iz austenita zbog smanjenja topljivosti ugljika u austenitu s padom temperature. Cementit oslobođen od austenita naziva se sekundarni cementit.
U točki S pri temperaturi od 727 ° C i koncentraciji ugljika u austenitu od 0,8%, formira se eutektoidna smjesa koja se sastoji od ferita i cementita, koja se naziva perlit. Perlit se dobiva kao rezultat istodobnog taloženja čestica ferita i cementita iz austenita. Proces transformacije austenita u perlit može se napisati kao A0,8->P[F0,03+Ts6,67].
Linija PQ označava smanjenje topljivosti ugljika u feritu nakon hlađenja i taloženja cementita, što se naziva tercijarni cementit.
Stoga su legure koje sadrže manje od 0,008% ugljika (točka Q) jednofazne i imaju strukturu čistog ferita, a legure koje sadrže ugljik od 0,008 do 0,03% imaju strukturu ferit + tercijarni cementit i nazivaju se tehničkim željezom.
Hipoeutektoidni čelici na temperaturama ispod 727ºS imaju strukturu ferit + perlit i hipereutektoidni čelici - perlit + sekundarni cementit u obliku rešetke duž granica zrna.
U hipoeutektičkom lijevanom željezu u temperaturnom rasponu od 1147–727ºS, tijekom hlađenja, sekundarni cementit se oslobađa iz austenita, zbog smanjenja topljivosti ugljika (ES linija). Nakon postizanja temperature od 727ºS (linija PSK), austenit, osiromašen ugljikom do 0,8% (točka S), pretvara se u perlit. Tako se nakon konačnog hlađenja struktura hipoeutektičkih lijeva sastoji od perlita, sekundarnog cementita i pretvorenog ledeburita (perlit + cementit).
Struktura eutektičkog lijevanog željeza na temperaturama ispod 727ºS sastoji se od pretvorenog ledeburita. Hipereutektičko lijevano željezo na temperaturama ispod 727ºS sastoji se od pretvorenog ledeburita i primarnog cementita.
Pravilo faze uspostavlja odnos između broja stupnjeva slobode, broja komponenti i broja faza i izražava se jednadžbom:
C \u003d K + 1 - F,
gdje je C broj stupnjeva slobode sustava;
K je broj komponenti koje tvore sustav;
1 je broj vanjskih faktora ( vanjski faktor uzimamo u obzir samo temperaturu, budući da tlak, s izuzetkom vrlo visokog, malo utječe na faznu ravnotežu legura u krutom i tekućem stanju);
F je broj faza u ravnoteži.
Legura željeza s ugljikom koja sadrži 0,8% C naziva se eutektoidni čelik. Njegova struktura na sobnoj temperaturi je perlit. 
Pomoću dijagrama stanja željezo-željezni karbid i grafikona tvrdoće u odnosu na temperaturu kaljenja dodijelite način toplinska obrada(temperatura kaljenja, rashladni medij i temperatura kaljenja) proizvoda od čelika 50, koji moraju imati tvrdoću od 230 ... 250 HB. Opišite mikrostrukturu i svojstva čelika 50 nakon toplinske obrade.
Kritične točke za St50: AC1=725ºS, AC3=760ºS.
Kada se zagrije na 700ºS, u čeliku 50 ne dolazi do alotropskih transformacija i imamo istu strukturu - perlit + ferit, brzo se hladi (od stvrdnjavanja), također imamo perlit + ferit nakon hlađenja s istim mehaničkim svojstvima (približno) kao u početno stanje prije zagrijavanja radi stvrdnjavanja.
Ako se hipoeutektoidni čelik zagrijava iznad Ac1, ali ispod Ac3, tada će u njegovoj strukturi nakon otvrdnjavanja, uz martenzit, biti područja ferita. Prisutnost ferita kao meke komponente smanjuje tvrdoću čelika nakon kaljenja. Takvo otvrdnjavanje naziva se nepotpuno. Pruža dobra mehanička svojstva i mogućnost oblikovanja. Na temperaturi zagrijavanja struktura je austenit + ferit. Pri hlađenju brzinom većom od kritične dolazi do martenzitne transformacije: γ->M. Rezultat je struktura ferit + martenzit.
Optimalni način zagrijavanja za kaljenje hipoeutektoidnih čelika (% C<0,8%) составляет АС3+(30÷50º), т.е. для Ст50 – 800-820ºС. При этом после закалки имеем мелкое зерно, обеспечивающее наилучшие механические свойства стали 50.
Zagrijavanje i držanje čelika 50 iznad temperature od 820ºS prije otvrdnjavanja dovodi do rasta zrna i pogoršanja mehaničkih svojstava čelika nakon toplinske obrade. Krupnozrnata struktura uzrokuje povećanu krtost čelika.
Kako bismo osigurali brzinu hlađenja iznad kritične, odabiremo vodu kao rashladni medij. Struktura čelika 50 na temperaturi zagrijavanja za kaljenje je austenit, nakon hlađenja brzinom iznad kritične je martenzit.
Kaljenje je zagrijavanje čelika na temperaturu ispod Ac1, držanje na zadanoj temperaturi i naknadno hlađenje zadanom brzinom (obično na zraku). Kaljenje je završna operacija toplinske obrade koja se provodi nakon otvrdnjavanja kako bi se smanjila unutarnja naprezanja i dobila uravnoteženija struktura. Naprezanja u kaljenim proizvodima uklanjaju se to potpunije što je viša temperatura kaljenja.
Da bi se dobila tvrdoća od 230 ... 250 HB s promjerom obratka od 20 mm, čelik 50 mora se kaliti na temperaturi od 500ºS. Rashladni medij je voda. Tijekom kaljenja na visokim temperaturama nastaje struktura koja se naziva temperirani sorbitol. Temperirani sorbitol sastoji se od feritne baze prožete česticama cementita.
Svojstva čelika 50 nakon toplinske obrade: σt=680-780 MPa, σv=870-970 MPa, δ=13-11%, ψ=61-57%, an=120-80, HB=230-250.
Čelik 40 je kaljen na temperaturama od 760 i 840 ºS. Pomoću dijagrama stanja željezo-cementit označite odabrane temperature zagrijavanja i opišite transformacije koje su se dogodile tijekom dva načina otvrdnjavanja. Koji način treba preferirati i zašto?
Kaljenje podeutektoidnog čelika sastoji se od zagrijavanja čelika na temperaturu iznad kritične (Ac3), zadržavanja i naknadnog hlađenja brzinom većom od kritične.
Temperatura točke Ac3 za čelik 40 je 790°C.
Ako se hipoeutektoidni čelik zagrijava iznad Ac1, ali ispod Ac3, tada će u njegovoj strukturi nakon otvrdnjavanja, uz martenzit, biti područja ferita. Prisutnost ferita kao meke komponente smanjuje tvrdoću čelika nakon kaljenja. Kada se zagrije na temperaturu od 760°C (ispod točke Ac3), struktura čelika 40 je austenit + ferit, nakon hlađenja brzinom iznad kritične struktura čelika je martenzit + ferit. 
Slika 5 - Fragment dijagrama željezo-ugljik
Austenit je heterogen po kemijskom sastavu. Tamo gdje su bile cementitne ploče, austenit je bogatiji ugljikom, a gdje su feritne ploče siromašnije. Stoga se tijekom toplinske obrade, kako bi se izjednačio kemijski sastav zrna austenita, čelik zagrijava malo iznad kritične točke Ac3 (za 30-50 ° C) i drži neko vrijeme na ovoj temperaturi. Proces austenizacije je to brži što je stvarna temperatura zagrijavanja za kaljenje viša u odnosu na temperaturu Ac3. Hipoeutektoidni čelici za potpuno otvrdnjavanje trebaju se zagrijati na temperaturu od 30-50 ° C iznad Ac3. Temperatura zagrijavanja čelika 40 za potpuno otvrdnjavanje je dakle 820-840°C. Struktura čelika 40 na temperaturi zagrijavanja za kaljenje je austenit, nakon hlađenja brzinom iznad kritične je martenzit.
Ako se zagrijava iznad te temperature, fina zrnca austenita počinju se međusobno spajati i što je viša temperatura zagrijavanja, to se veličina intenzivnije povećava. Krupnozrnata struktura pogoršava mehanička svojstva čelika.
Stoga treba dati prednost otvrdnjavanju od temperature od 840 ºS.
) jedne tvari ravnomjerno su raspoređene među molekulama svake tvari.
1. Opće karakteristike
Otopina je jednofazni, homogeni, višekomponentni sustav promjenjivog kemijskog sastava. Gotovo sve tekućine koje se nalaze u prirodi su otopine. Osim otopine, postoje plinske (plinske) otopine - obično se nazivaju plinske smjese (na primjer, zrak) i čvrste otopine (na primjer, neke legure). U pravilu se pod otopinom podrazumijeva tekući molekularno-disperzni sustav (tzv. prave otopine, eng. pravo rješenje). Otapalo je komponenta čija je koncentracija znatno veća od koncentracije ostalih komponenti. Čisto otapalo ima isto agregatno stanje kao i otopina. Proces nastajanja otopine sastoji se u razaranju veza između molekula (iona) početne tvari i stvaranju novih veza između molekula (iona) otopljene tvari i otapala. Prema koncentraciji otopljene tvari otopine se dijele na zasićene, nezasićene i prezasićene. Prema prisutnosti ili odsutnosti elektrolitičke disocijacije otopljene tvari na ione, razlikuju se otopine elektrolita i otopine neelektrolita. Osim toga, izolirane su otopine polimera, čija je glavna značajka vrlo velika razlika u veličini molekula otapala i otopljene tvari.
Mnogi prirodni i industrijski procesi odvijaju se u otopinama. Povezani su s stvaranjem ležišta niza minerala, njihovim vađenjem i preradom, odvajanjem tvari, dubokim pročišćavanjem itd.
Po svojim svojstvima otopine zauzimaju srednji položaj između mehaničkih smjesa i kemijskih spojeva. Razlikuju se od mehaničkih smjesa uglavnom po svojoj homogenosti i oslobađanju ili apsorpciji topline tijekom stvaranja, a od kemijskih spojeva po tome što im je sastav stabilan i može varirati u prilično širokim granicama.
2. Svojstva
Otopine također karakterizira niz specifičnih svojstava koja se razlikuju od svojstava njihovih sastojaka. Osobito se od svojih sastojaka razlikuju po gustoći, točkama smrzavanja i vrelišta te drugim svojstvima. Otopine mogu biti u tekućem, krutom i plinovitom stanju. Primjer prvog su otopine šećera, soli i alkohola u vodi. Čvrste otopine su različite metalne legure: bakar ili srebro u zlato, nikal u bakar itd. Plinovite otopine su mješavine raznih plinova, poput zraka.
3. Otapalo i otopljena tvar
Otapalo je sastojak otopine čije se agregatno stanje ne mijenja tijekom nastajanja otopine ili čiji sadržaj prevladava nad sadržajem ostalih sastojaka. Komponente otopine su: otapalo i otapanje tvari.
Otapalo i otopljena tvar. Svaka se otopina sastoji od otapala i otopljene tvari. Otapalo se obično naziva tvar, služi kao medij za otopljenu tvar i u čistom je obliku u istom agregatnom stanju kao i stvorena otopina. Međutim, ponekad je teško reći koja je tvar otapalo, a koja otopljena tvar, pogotovo kada su obje tvari međusobno topljive jedna u drugoj u neograničenim količinama (poput alkohola i vode). U takvim slučajevima, otapalo je tvar, koja je više u otopini.
Najčešće i praktično važno otapalo je voda. Voda mora i oceana prirodna je otopina slankasto-gorkog okusa. U prosjeku 1 kg morske vode sadrži 35 g otopljenih tvari - prosječni salinitet morske vode je 35?. Sastav morske vode uključuje više od stotinu tvari sastavljenih od gotovo svih kemijskih elemenata poznatih u prirodi. Kao otapala koriste se i druge tvari: aceton, benzin, alkohol itd., ali znatno rjeđe.
4. Značaj rješenja
Vodene otopine igraju veliku ulogu u prirodi i praktičnim ljudskim aktivnostima. Dovoljno je reći da biljke uzimaju iz tla sva hranjiva potrebna za svoj rast samo u obliku vodenih otopina. Stoga je pravovremeni ulazak vode u tlo od velike važnosti za normalan razvoj biljaka i osiguranje visokog prinosa usjeva. Procesi probave i asimilacije hrane kod ljudi i svih životinja također su povezani s prijenosom hranjivih tvari u otopinu.
Rješenja igraju veliku ulogu u inženjerstvu. Većina kemijskih procesa u industriji odvija se u otopinama. Područja tehnologije kao što su proizvodnja kože i papira, proizvodnja šećera, mineralnih gnojiva, ljekovitih tvari i mnoga druga neraskidivo su povezana s širokom upotrebom vodenih otopina.
5. Zasićenost otopina
5.1. zasićena otopina
U određenoj količini vode pri određenoj temperaturi može se otopiti samo određena količina tvari, a njezin višak ostaje netopljiv. Otopina u kojoj se tvar uzeta na određenoj temperaturi više ne otapa naziva se zasićena.
U pripremi zasićene otopine obično se otapalu dodaje tolika količina tvari za otapanje da dio ostaje netopljiv, koliko god se otopina miješala i mućkala. No, u praksi se obično koriste nezasićene otopine, odnosno one u kojima se pri određenoj temperaturi otopljena tvar još može otopiti (prije nego što nastane zasićena otopina).
5.2. Zasićena otopina
Osim zasićenih i nezasićenih, poznate su i takozvane prezasićene otopine u kojima se u otopljenom stanju nalazi više otopljenih tvari nego što je potrebno za dobivanje zasićene otopine. Ali prezasićene otopine su relativno rijetke i tvore samo neke tvari, na primjer, natrijev sulfat dekahidrat - Na 2 SO 4? 10H 2 O, natrijev pentahidrat tiosulfat - Na 2 S 2 O 3? 5H 2 O itd. Zasićene otopine su vrlo nestabilne i prilično se lako razgrađuju uz oslobađanje viška otopljene tvari i stvaranje zasićene otopine.
5.3. Koncentrirane i razrijeđene otopine
Pojmove zasićene i nezasićene otopine ne treba brkati s pojmovima koncentrirane i razrijeđene. Nazivi koncentriran i razrijeđen označavaju samo stupanj disperzije tvari sadržane u određenoj količini otapala, a ne pokazuju stupanj njegove zasićenosti.
Koncentrirana otopina može biti zasićena ili nezasićena. Na primjer, ako u 100 g vode na 100? C otopiti 200 g kalijevog nitrata KNO 3, tada će takva otopina biti prilično koncentrirana, ali nezasićena, budući da je za dobivanje zasićene otopine pod ovim uvjetima potrebno otopiti ne 200, već 245 g ove soli. Drugi primjer: ako se 0,10 g Ca (OH) 2 otopi u 100 g vode pri običnoj temperaturi u jednom slučaju, a 0,16 g u drugom slučaju, tada će obje otopine biti vrlo razrijeđene, au isto vrijeme prva od njih će biti nezasićen, a drugi je zasićen.
U kasici znanja svakog iskusnog graditelja postoji nekoliko recepata za rješenja koja se mogu koristiti za određene poslove. Svaki mort ima svoje karakteristike, sastav, prednosti i nedostatke. Oslobađanje suhih mješavina uvelike je pojednostavilo pripremu ove tvari, jer sada je dovoljno dodati potrebnu količinu vode suhom prahu i dobro izmiješati sastojke. Ali ipak, oni koji se planiraju baviti gradnjom ili obnovom moraju znati osnovne informacije o ovom području.
Što je mort? To je mješavina nekoliko komponenti. Obavezni su - sitnozrnasto punilo, vezivo, kao i voda. Takva se otopina često brka s betonom, u koji se osim navedenih komponenti dodaje i grubi agregat (šljunak, drobljeni kamen). Profesionalci znaju da su to različite tvari sa svojim područjima primjene.
Fino zrnati mort već se dugo koristi u građevinskim i popravnim radovima, a njegova je raznolikost pronađena čak i pri proučavanju egipatskih piramida. Moderni proizvodi podvrgavaju se detaljnoj klasifikaciji, razlikuju se tipovi namijenjeni različitim poslovima.
Za one koji nemaju stručno obrazovanje važno je znati da se prema području primjene mortovi dijele na zidarske, završne i specijalne.
- Zidanje, kao što ime govori, koristi se pri postavljanju zidova od opeke, kamena. Takvu otopinu možete pripremiti iz gotove suhe mješavine (što je vrlo zgodno, smanjuje vrijeme), kao i iz cementa, pijeska i vode. Veličina i čistoća pijeska, kvaliteta cementa su od velike važnosti.
- Završnu tvar koriste žbukači. Smjese također mogu imati dodatna svojstva, na primjer, poslužiti za ukrašavanje zidova.
- Zvučna izolacija, toplinska izolacijska svojstva posjeduju posebna rješenja s dodatnim aditivima. Uglavnom, to su mješavine modernog izgleda, njihova uporaba poboljšava kvalitetu gradnje i govori o visokoj profesionalnosti. Mješavine s aditivima za plastificiranje su popularne, čine otopinu plastičnijom, prikladnijom za upotrebu. Zidovi ožbukani takvim završetkom bit će ravnomjerniji i uredniji. Postoje i aditivi za rad zimi, oni ubrzavaju stvrdnjavanje. Otpornost na smrzavanje označena je posebnom oznakom.
Otopine se također klasificiraju prema vrsti veziva. Proizvode se mješavine cementa, vapna, gipsa, kao i mješovite vrste. Ako u sastavu postoji samo jedna vrsta vezivne komponente, takvo se rješenje smatra jednostavnim, ako ih ima nekoliko, složenim. Vrsta komponenti utječe na način pripreme otopine iz suhe smjese. Onaj tko će pripremiti i koristiti tvar treba se pridržavati potrebnog omjera, vremena pripreme. Za siguran rad, trebali biste odabrati proizvode poznatih, renomiranih proizvođača koji sadrže samo ekološki prihvatljive tvari. Čak i ako se poštuje ovo stanje, potrebno je pripremiti otopinu iz suhih smjesa u zaštitnoj maski tako da prilikom miješanja prah ne uđe u dišni sustav.