Основные методы ударной вязкости,легирование сталей и лакокрасочные материала

СОДЕРЖАНИЕ

 

1.Основные методы измерения  ударной вязкости 3

2.Легирование сталей. Принципы  маркировки легированных сталей 5

3.Маркировка лакокрасочных  материалов и области их применения 7

4.Список литературы 11

 

1.Опишите основные методы измерения ударной вязкости.

 

Ударная вязкость — способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки.

Основным отличием ударных  нагрузок от испытаний на растяжение-сжатие или изгиб является гораздо более  высокая скорость выделения энергии. Таким образом, ударная вязкость характеризует способность материала  к быстрому поглощению энергии.[1]

Обычно оценивается работа до разрушения или разрыва испытываемого  образца при ударной нагрузке, отнесённой к площади его сечения  в месте приложения нагрузки. Выражается в Дж/см² или в кДж/м².

 

Методы определения ударной вязкости

 

Чаще всего проводят испытания  при ударном изгибе образцов прямоугольного сечения с надрезом посредине. Наличие  надреза, создавая концентрацию напряжений, способствует разрушению материала  образца даже пластического материала. В настоящее время наиболее распространенными  методами определения ударной вязкости является метод Шарпи и метод  ИЗОДОМ.

 

Ударная прочность по методу Изодом

 

Ударной прочностью образцов с надрезом по методу Изодом есть энергия удара, затраченная на разрушение надрезанного образца, отнесенная к исходной площади поперечного сечения образца в месте надреза (ISO 180) или эта же энергия, отнесенная к длине надреза (толщины образца) (ASTM D256).Эту крепость выражают в килоджоулях на квадратный метр (кДж / м ²) или джоулях на метр (Дж / м), соответственно. Образец при испытании одним концом вертикально зажимают в тисках ударного копра.

Опыты образцов с надрезом на ударную прочность по Изодом лучше применять для определения ударной прочности изделий, имеющих много острых углов, например, ребер, стенок, пересекаются и других концентраторов напряжений.

Обозначение ISO отражают тип образца и тип надреза:

ISO 180/1A означает тип тип образца (длина 80 мм, высота 10 мм и толщина 4 мм) и тип надреза;

ISO 180/1O означает тот же  образец, но зажатый в перевернутом  положении (указывается как "ненадризаний").

Образцы, используемые по ASTM, имеют те же размеры, тот же радиус скругления в основе надреза и ту же высоту, но отличаются длиной - 63,5 мм и толщиной - 3,2 мм.

 

 

 Метод испытания  по Шарпи

 

Суть метода (ISO 179 и ASTM D256) заключается в испытании, при  котором образец лежит на двух опорах, подвергается удару маятника, причем линия удара находится  посередине между опорами и непосредственно  напротив надреза в случае образцов с надрезом. Полную работу копра, потраченную  на ударную разрушения образца, определяется как разница между его начальной и конечной (после удара) потенциальными энергиями.

Основным принципиальным отличием методов Шарпи и Изодом есть способ установления испытуемого образца.

 

 

2. Для чего производится легирование сталей? Опишите принципы маркировки легированных сталей.

 

Элементы специально вводимые в стали с целью улучшения их свойств, называют легирующими, а содержащие их стали - легированными.

Основными легирующими элементами конструкционных сталей являются хром, никель, кремний и марганец. Стали, в которых суммарное содержание легирующих элементов не превышает 2,5%, относятся к низколегированным, содержащие 2,5....10% - к легированным и более 10% - к высоколегированным.

Легированные стали обладают лучшими механическими свойствами после термической обработки (закалки и отпуска), которые сравнительно мало отличаются от механических свойств углеродистой стали в изделиях малых сечений. В изделиях крупных сечений (диаметром свыше 15...20 мм) механические свойства легированных сталей значительно выше, чем углеродистых. Особенно сильно повышаются предел текучести, относительное сужение и ударная вязкость. Это объясняется тем, что легированные стали обладают меньшей критической скоростью закалки, а следовательно, лучшей прокаливаемостью. Кроме того, после термической обработки они имеют более мелкое зерно и более дисперсные структуры. Легированные стали применяют поэтому не только для крупных изделий, но и для изделий небольшого сечения, имеющих сложную форму. Чем выше в стали концентрация легирующих элементов, тем выше ее прокаливаемость.[2]

Легированные конструкционные  стали маркируют цифрами и  буквами, например 15Х, 20Х2Н4А, 18ХГТ и  т.д. Двузначные цифры, приводимые в  начале марки, указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы справа от цифры обозначают легирующий элемент: А - азот, Б - ниобий, В - вольфрам, Г - марганец, Д - медь, Е - селен, К - кобальт, Н - никель, М - молибден, П - фосфор, Р - бор, С - кремний, Т - титан, Ф - ванадий, X - хром, Ц - цирконий, Ч - редкоземельный, Ю - алюминий.

Дополнительные обозначения в начале марки:

Р — быстрорежущая;

Ш — шарикоподшипниковая;

А — автоматная;

Э — электротехническая;

Л - полученная литьём и др.

Цифры после букв указывают  примерное содержание в целых  процентах соответствующего легирующего  элемента; отсутствие цифры указывает, что оно составляет до 1,5% и менее. Основная масса легированных конструкционных сталей выплавляется качественными, в которых содержание серы и фосфора не превышает 0,035%.

Высококачественные стали содержат меньше вредных примесей (менее 0,025%) и обозначаются буквой А, помещенной в конце марки. Особо высококачественная сталь обозначается буквой Ш в конце марки (например, ЗОХГС-Ш).

Чрезвычайное разнообразие легированных сталей требует их подразделения  на классы по тем или иным признакам. Легированные стали разделяют по структуре, химическому составу и назначению.

Классификация по структуре, получаемой при охлаждении на воздухе. Эта классификация основывается на увеличении закаливаемости сталей по мере повышения в них содержания легирующих элементов. При одной и той же скорости охлаждения (на воздухе) по мере увеличения в составе стали легирующих элементов могут быть получены различные структуры и состояния стали: при небольшом содержании легирующих элементов - перлитообразные структуры различной дисперсности (перлит, сорбит, троостит), при большем - мартенсит и, наконец, аустенит.

Для определения принадлежности стали к тому или иному классу ее в виде образцов толщиной 15...20 мм нагревают до состояния аустенита и затем охлаждают на воздухе. Если испытуемая сталь приобретает структуру аустенита или мартенсита, ее относят, соответственно, к аустенитному или мартенситному классу. К перлитному классу по этой классификации относят условно сталь, которая в результате охлаждения на воздухе испытывает любое диффузионное превращение аустенита, т.е. приобретает структуру перлита, сорбита или троостита-закалки.

Классификация по химическому  составу. Стали по химическому составу подразделяют на хромистые, хромованадиевые, хромомаргаицевые, хромоникелевые, хромомарганцевоникелевые, хромокремнемарганцевые, хромоникелемолибденовые, хромоникелемолибденованадиевые и др.

Классификация по назначению. Согласно этой классификации, основанной на применении стали в практике, стали подразделяются на следующие:

♦ конструкционная (машиноподелочная и строительная), применяемая для изготовления деталей машин и механизмов, а также для различных металлических конструкций;

♦ инструментальная, применяемая для изготовления высоко-качественного режущего, ударно-штампового и мерительного инс-трументов;

♦ рессорно-пружинные общего назначения;

♦ шарикоподшипниковые;

♦ коррозионно-стойкие (нержавеющие);

♦ износостойкие;

♦ жаропрочные;

♦ с особыми физическими и химическими свойствами.

 

3. Маркировка лакокрасочных материалов и области их применения.

 

Лакокрасочные материалы  представляют собой композиции, состоящие  из пленкообразующего вещества, растворителей, наполнителей, пигментов и др.

После нанесения в жидком состоянии на окрашиваемые поверхности  они образуют покрытия. Лакокрасочные  материалы предназначены для  защиты металлов от коррозии, а неметаллических  материалов (древесины, пластмасс и  т.д.) – от увлажнения и загнивания. Они сообщают поверхности специальные  свойства (электроизоляционные, теплозащитные  и др.) и придают изделиям декоративный внешний вид.[2]

Лакокрасочные материалы (грунтовку, шпатлевку, эмаль) маркируют пятью  группами буквенно-цифровых знаков с  учетом химического состава и их основного назначения.

Первая группа знаков —  наименование вида лакокрасочного материала (приводится полным словом) — «грунтовка», «шпатлевка», «эмаль».

Вторая группа, обозначаемая двумя буквами, указывает тип  основного пленкообразователя по химическому  составу: НЦ — нитроцеллюлозный; MЛ  — меламинный; ПФ — пентафталевый; БТ — битумный; ФЛ — фенольный; ХВ — перхлорвиниловый и поливинилхлоридный; АК — полиакриловый; ВЛ — поливинил-ацетатный; ГФ — глифталевый; ЭП — эпоксидный; ПЭ — полиэфирный ненасыщенный; КО — кремнийорганический; МЧ — мочевинный и т.д.

Для лакокрасочных материалов, обладающих специфическими свойствами, между первой и второй группами знаков через дефис ставят индексы: В  — водоразбавляемые; П — порошковые; Э — эмульсионные; Б — без активного растворителя.

Третья группа знаков, отделяемая от второй дефисом, определяет основное назначение лакокрасочного материала  и маркируется цифрой: от 1 до 9 —  в обозначении эмалей, 0 — в  обозначении грунтовок и 00 — в  обозначении шпатлевок. В марке  эмали цифра 1 означает, что эмаль  атмосферостойкая; 2 — ограниченно  атмосферостойкая; 3 — консервационная; 4 — водостойкая; 5 — специальная; 6 — маслобензостойкая; 7 — химически стойкая; 8 — термостойкая; 9 — электроизоляционная.

Четвертая группа знаков —  одна, две или три цифры, определяющие порядковый номер, присвоенный данному  лакокрасочному материалу. При наличии  некоторых специфических особенностей лакокрасочного материала возможно добавление буквенного индекса. Например, ГС и ХС — эмали соответственно горячей и холодной сушки; ПГ — эмаль пониженной горючести.

Пятая группа знаков обозначает цвет лакокрасочного материала и дается полным словом.

Таким образом, например, маркировка «Эмаль В-ПЭ-1-179 красно-оранжевая» обозначает эмаль как вид материала; В  — водоразбавляемая; ПЭ — полиэфирная ненасыщенная; 1 — атмосферостойкая; 179 — порядковый номер; красно-оранжевая — цвет эмали.

В случае маркировки «Грунтовка ГФ-020 коричневая» обозначена грунтовка  как вид материала; ГФ — глифталевая; 0 — шифр грунтовки; 20 — порядковый номер.

Маркировка «Шпатлевка НЦ-007 красно-коричневая» обозначает шпатлевку  как вид материала; НЦ — нитроцеллюлозная; 00 — шифр шпатлевки; 7 — порядковый номер; красно-коричневая — цвет шпатлевки.

Лакокрасочные покрытия классифицируются по материалу покрытия, внешнему виду поверхности покрытия (класс покрытия) и по условиям эксплуатации (группа покрытия).[3]

В зависимости от назначения и состава лакокрасочные материалы  принято делить на:

Грунтовки - это материалы, являющиеся суспензиями пигментов (или пигментов с наполнителями) в пленкообразующем веществе и образующие после высыхания однородную непрозрачную пленку, которая должна надежно защищать окрашиваемую поверхность и обеспечивать надежное сцепление этой пленки как с окрашиваемой поверхностью, так и с материалами, которые наносятся поверх грунтового слоя.

Шпатлевки - материалы, представляющие собой вязкую пастообразную массу, состоящую и смеси пигментов  с наполнителями в пленкообразущем веществе. Предназначены для заполнения неровностей и углублений, сглаживания окрашиваемой поверхности. Обычно шпатлевку наносят на предварительно загрунтованную поверхность. В быту применяются алкидные, нитроцеллюлозные, эпоксидные и другие шпатлевки.

Краски - это суспензии  пигментов или их смеси с наполнителями  в пленкообразующем веществе (например масле, олифе, эмульсии, казеине, латексе), которые после высыхания образуют непрозрачную окрашенную однородную пленку. Масляные краски выпускаются готовыми к употреблению и густотертыми, которые перед применением разбавляются олифой. Кроме того, к масляными краскам относятся цинковые, титановые и литопонные белила.[4]

Эмали - это суспензии  пигментов или их смесей с наполнителями  в синтетических смолах или других высокомолекулярных соединениях, растворенных в органическом растворителе, образующие после высыхания непрозрачную твердую  пленку с различной фактурой. В  зависимости от типа пленкообразователя выпускают алкидные (глифталевые  и пентафталевые) эмали, нитроцеллюлозные, кремнийорганические, карбамижо- и меламиноформальдегидные и другие эмали. Эмали, полученные замешиванием и растиранием пигментов с олифой, а затем разбавленные лаком, называют масляными эмалями. По физико-механическим и защитным свойствам эмали превосходят масляные краски.