Шпаргалка по "Металлургии"

 

Твердость чугуна от присутствия P в твердом растворе повышается, а вязкость значительно  понижается. Следовательно фосфор ухудшает механические свойства, но улучшает литейные, понижает температуру плавления, увеличивает жидкотекучесть.

 

 

 

 

 

 

 

27. Неорганические  материалы

Твердые, реже жидкие или пастообразные, в-ва с функцион. св-вами, зависящими от способа получения.

Различают Н. м. металлические, неметаллические и ком-позиционные, к-рые могут содержать как металлич., так и неметаллич. фазы (см. Композиционные материалы). По структуре Н. м. подразделяют на монокристаллические, поликристаллические (литье, керамика, порошки), аморфные, в  т. ч. стеклообразные (см. Стекло неорганическое), а также стеклокристаллические (напр., ситаллы).

По св-вам и  областям применения различают Н. м.: с особыми электрич. св-вами - полупроводниковые  материалы, электропроводящие, сверхпроводники, изоляционные ( диэлектрики), электролиты  твердые, пьезоэлектрики, конденсаторные и катодные; с особыми магн. характеристиками (см. Магнитные материалы); оптические материалы (для линз и фильтров, отражающих и просветляющих покрытий, для  волоконной оптики), фотоэлектродные, люминофоры, электрохромные, фотопроводящие, материалы для голографии, лазерные материалы, с особымитеплофиз. св-вами (для термисторов и нагревателей, жаростойкая и жаропрочная конструкционная  керамика), огнеупорные материалы, теплоизоляционные  материалы, аккумуляторы тепла; коррозион-ностойкие  материалы. Кроме того, выделяют материалы  для энергетики-ядерное топливо, аккумуляторы водорода, для термоядерных установок; конструкц. материалы; акустические материалы; для мед. целей - биокерамич. костные и зубные протезы, для  кровеносных сосудов и клапанов; сорбенты и носители в катализе и  хроматографии; вяжущие материалы; фрикционные материалы и антифрикционные  материалы; абразивные материалы, твердые  сплавы для изготовления режущего инструмента  и др

 

 

 

 

 

 

 

28. Композиционные  материалы на высокомолекулярной  матрице

Композиционные  материалы (композиты) (от лат. compositio –  составление), многокомпонентные материалы, состоящие из полимерной, металлической, углеродной, керамической или др. основы (матрицы), армированной наполнителями  из волокон, нитевидных кристаллов, тонкодиспeрсных  частиц и др. Путем подбора состава  и свойств наполнителя и матрицы (связующего), их соотношения, ориентации наполнителя можно получить материалы  с требуемым сочетанием эксплуатационных и технологических свойств. Использование  в одном материале нескольких матриц (полиматричные композиционные материалы) или наполнителей различной  природы (гибридные композиционные материалы) значительно расширяет  возможности регулирования свойств  композиционных материалов.

 

Армирующие наполнители  воспринимают основную долю нагрузки композиционных материалов. По структуре  наполнителя композиционные материалы  подразделяют на волокнистые (армированы волокнами и нитевидными кристаллами), слоистые (армированы пленками, пластинками, слоистыми наполнителями), дисперсноармированные, или дисперсноупрочненные (с наполнителем в виде тонкодисперсных частиц). Матрица в композиционных материалах обеспечивает монолитность материала, передачу и распределение напряжения в наполнителе, определяет тепло-, влаго-, огне- и химическую стойкость. По природе  матричного материала различают  полимерные, металлические, углеродные, керамические и др. композиты. Подробнее  о функции матрицы и армирующего  наполнителя, а также о технологии получения волокнистых полимерных композиционных материалов см. Армированные пластики.

 

 

 

 

 

 

 

29. Основы теории  термической обработки сталей

Термической обработкой называют технологические процессы теплового воздействия, состоящие  из нагрева, выдержки и охлаждения металлических  изделий по определенным режи­мам с  целью изменения структуры и  свойств сплава.

Любой процесс  термической обработки может  быть описан графиком в координатах  тем­пература — время (рис. 30). Параметрами  про­цесса термической обработки  являются макси­мальная температура  нагрева (t max) сплава; вре­мя выдержки ( τ k) сплава при температуре нагре­ва; скорость нагрева (Vн) и охлаждения (Vo). На практике обычно подсчитывают среднюю  ско­рость нагрева или охлаждения. Она равна мак­симальной температуре  нагрева, поделенной на время нагрева  или охлаждения, т. е. Vн.ср = t max /  τ  н  и 

Vо.cp = t  max / τ o.

По классификации  Бочвара А.А. различают четыре основных вида термической обработки:1) отжиг 1 рода; 2) отжиг 2 рода; 3) закалка; 4) отпуск

А- общая сжема; б – отжиг 2 рода; 3- закалка ; г  отпуск

Отжиг 1 рода –  не обусловлен фазовыми преобразованиями в твердомсостояни;

А0 повышается подвижность  атомов;

Б) частично иполностью устраняет химическую неоднородность;

В0 уменьшает внутреннее напряжение, т.о. способствуе получению  более равномерного состояния 

Основное значение- температуры нагрева и время  выдержки.

Виды отжига.

Диффузионный (гомогенизирующий) для устранения химической неоднородности благодаря диффузии, скорость котоорогозавмсит от температцры Е= 0,8- 0.9 Т пл

 

 

 

 

 

 

 

31. Свойства сплавов  железа с углеродом (чугуны)

Свойства чугуна зависят от его вида.

Белый чугун имеет  высокую твердость и прочность, плохо обрабатывается резанием, хрупок. Используется в качестве передельного на сталь или ковкий чугун.

Ковкий чугун  получают длительным нагревом (отжигом) отливок из белого чугуна. Отжиг  проводят в две стадии — на каждой из них до полного распада ледебурита стадия, аустенита и цементита (II стадия) и образования феррита  и графита. Последний выделяется в виде хлопьев, придающих чугуну высокую пластичность. Излом его  бархатисто-черный. Если охлаждение ускорить, то образуется ковкий чугун с перлитной  основой, снижающей пластичность и  придающей излому светлый (сталистый) вид.

Маркируют его  так же, как и высокопрочный  чугун. Термин «ковкий чугун» является условным и характеризует пластические, а не технологические свойства чугуна, так как изделия из него, как  и из других чугунов, получают литьем, а не ковкой.

Серый чугун —  это сплав на основе железа, в  котором углерод частично или  полностью содержится в виде структурно свободного графита и который  по структуре разделяется на перлитный, феррито-перлитный и ферритный.

Перлитный чугун  в отливках отличается наибольшей прочностью и хорошей обрабатываемостью, ферритоперлитный по сравнению с перлитным обладает меньшей прочностью, но лучшей обрабатываемостью. Ферритный чугун самый непрочный  и легко обрабатываемый резанием.

В строительстве  находят применение все виды рассмотренных  чугунов с графитным включением. Серые чугуны используются в конструкциях, работающих на статическую сжимающую  нагрузку (колонны, фундаментные плиты, опорные плиты под фермы, балки, канализационные трубы, люки, задвижки); высокопрочные и ковкие чугуны, обладающие повышенной прочностью, пластичностью  и вязкостью, используют в конструкциях, подвергающихся динамической и вибрационной нагрузке и износу.

 

 

 

32. Углеродистые  стали. Влияние примесей на  свойства сталей

Сталь, не содержащая легирующих компонентов. В зависимости  от содержания углерода У. с. подразделяют на низкоуглеродистую (до 0,25% С), среднеуглеродистую (0,25—0,6% С) и высокоуглеродистую (более 0,6% С). Различают У. с. обыкновенного  качества и качественную конструкционную. К 1-й группе относится горячекатаная (сортовая, фасонная, толстолистовая, тонколистовая, широкополосная) и холоднокатаная (тонколистовая) сталь; во 2-ю входят горячекатаные  и кованые заготовки диаметром (или толщиной) до 250 мм, калиброванная  сталь и Серебрянка.

         У. с. выплавляют в мартеновских, двухванных, дуговых печах и кислородных  конвертерах. Для раскисления  У. с. используют ферромарганец,  ферросилиций, феррованадий, алюминий, титан и др.; по степени раскисления  различают кипящую, полуспокойную  и спокойную У. с. Для улучшения  физико-химических и технологических  свойств применяют микролегирование  У. с. титаном, цирконием, бором,  редкоземельными элементами. В результате  микролегирования сталь приобретает  мелкозернистую структуру, уменьшается  степень зональной ликвации (См. Ликвация), снижаются загрязнённость  стали неметаллическими включениями  (См. Неметаллические включения)  и склонность к образованию  трещин при горячей пластической  деформации, повышается Ударная  вязкость при отрицательных температурах, что даёт возможность применять  У. с. в различных климатических  зонах (от — 40 до 60 °С). У. с.  разливают на слитки (сверху, сифоном)  и заготовки (на машинах непрерывного  литья); масса слитков достигает  35 т. Кроме того, У. с. используется  для получения стальных отливок.  Литая У. с. отличается от  деформируемой стали подобного  состава несколько меньшими пластичностью  и ударной вязкостью.

 

 

 

 

 

 

 

 

34. Герметизирующие  материалы

Герметиками называют группу материалов, основным функциональным назначением которых является герметизация и уплотнение стыковочных швов строительных конструкций как снаружи, так  и внутри помещений .

 

Основные характеристики герметиков:

 

эластичность, то есть способность к обратимому изменению  своей формы под действием  переменной механической нагрузки,

адгезионная способность  к материалу основания,

термо- и морозостойкость

долговечность.

Герметизирующие материалы подразделяются на

 

нетвердеющие,

отверждающиеся  в результате химических реакций

высыхающие, загустевание и псевдоотверждениекоторых происходят в результате испарения воды.

Герметики нетвердеющего  типа (замазки, мастики, пасты) представляют собой термопластичные материалы, которые, размягчаясь при нагревании, переходят в вязкотекучее состояние. С понижением температуры они  возвращаются в первоначальное состояние  независимо от числа циклов нагревания-охлаждения. Такие герметики однокомпонентны, удобны в применении и используются при герметизации разъемных соединений и швов с деформацией не более 15%. Нетвердеющие герметики могут  производиться и в виде пластичной или пластоэластичной массы шнуров, лент и жгутов различного профиля  с пленочной антиадгезионной  прокладкой. Недостатками этих герметиков является невысокий срок службы.

 

 

 

 

 

 

 

36. Правило фаз  Гиббса

(правило фаз), для любой термодинамически равновесной  системы число параметров состояния  (v), к-рые можно изменять, сохраняя  число существующих фаз (j) неизмененным, определяется выражением: v=k+n-j, где  k — число компонентов системы, n — число параметров состояния  системы, имеющих одно и то  же значение во всех фазах  (обычно темп-pa Т и давление  р). Величину v иногда наз. вариантностью  системы. Правило фаз было выведено  Дж. У. Гиббсом (1876) из условий  термодинамического равновесия  многокомпонентных систем. Правило  справедливо при след.предположениях:

1) фазы имеют  достаточно большие размеры, так  что поверхностными явлениями  можно пренебречь;

2) каждый компонент  может проходить через поверхности  раздела фаз (полупроницаемые  перегородки отсутствуют).

Если равновесное  состояние системы определяется двумя параметрами (напр., Т и р), то v=k+2-j. Значения v<0 не имеют физ. смысла, следовательно, j?k+2, т. е. число фаз, сосуществующих в равновесии, не может превосходить числа независимых компонентов  более чем на 2. При v=0 (безвариантная, или нонвариантная, система) равновесие имеет место при вполне определ. значениях Т, р к составах каждой фазы. Условие v=0 определяет, следовательно, наибольшее возможное число фаз (jмакс) в равновесной системе, составленной из определ. числа компонентов. Для k=1 (индивидуальное в-во, напр. вода) jмакс=3 (в равновесии могут находиться пар, лёд, вода, (см. ТРОЙНАЯ ТОЧКА)), для k=2 (бинарная система, напр. вода и соль) jмакс=4 (соль, лёд, жидкий р-р, пар) и т. д. При v=1 (одновариантная, или моновариантная, система) одну из переменных, напр. Т, можно  варьировать, тогда др. переменные (р, концентрации) в условиях равновесия будут полностью определяться темп-рой.

Г. п. ф. применяется  в металловедении, металлургии, петрографии, хим. технологии при исследовании многокомпонентных  гетерогенных систем, т. к. позволяет  рассчитывать возможное число фаз  и степеней свободы в равновесных  системах при любом числе компонентов

38. Полимерные  материалы и пластические массы

Полиме́ры (греч. πολύ- — много; μέρος — часть) — неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Полимер — это высокомолекулярное соединение: количество мономерных звеньев в полимере (степень полимеризации) должно быть достаточно велико. Во многих случаях количество звеньев может считаться достаточным, чтобы отнести молекулу к полимерам, если при добавлении очередного мономерного звена молекулярные свойства не изменяются.[1] Как правило, полимеры — вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов.[2]