Шпаргалка по "Металлургии"

Если связь  между макромолекулами осуществляется с помощью слабых сил Ван-Дер-Ваальса, они называются термопласты, если с  помощью химических связей — реактопласты. К линейным полимерам относится, например, целлюлоза, к разветвлённым, например, амилопектин, есть полимеры со сложными пространственными трёхмерными  структурами.

В строении полимера можно выделить мономерное звено  — повторяющийся структурный  фрагмент, включающий несколько атомов. Полимеры состоят из большого числа  повторяющихся группировок (звеньев) одинакового строения, например поливинилхлорид (—СН2—CHCl—)n, каучук натуральный и  др. Высокомолекулярные соединения, молекулы которых содержат несколько типов  повторяющихся группировок, называют сополимерами или гетерополимерами.ПЛАСТМАССЫ (пластические массы). Большой класс  полимерных органических легко формуемых  материалов, из которых можно изготавливать  легкие, жесткие, прочные, коррозионностойкие изделия.

К основным достоинствам пластмасс относятся:

1) высокая технологичность,  позволяющая практически полностью  исключить из производственного  цикла трудоемкие и дорогостоящие  операции механической обработки  изделий;

2) минимальная  энергоемкость, определяется тем,  что температуры переработки  этих материалов составляют, как  правило, 150-2500С, что существенно  ниже, чем у металлов;

3) возможность  получения за один цикл формования  сразу нескольких изделий, в  том числе сложной конфигурации

 

 

40. Основы конструирования  композиционных материалов

Композицио́нныйматериа́л (компози́т, КМ) — искусственно созданный  неоднородный сплошной материал, состоящий  из двух или более компонентов  с четкой границей раздела между  ними. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно  разделить на матрицу и включенные в нее армирующие элементы. В композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые  механические характеристики материала (прочность, жесткость и т.д.), а  матрица (или связующее) обеспечивает совместную работу армирующих элементов  и защиту их от механических повреждений  и агрессивной химической среды.    Механическое поведение композиции определяется соотношением свойств  армирующих элементов и матрицы, а также прочностью связей между  ними. Характеристики создаваемого изделия, как и его свойства, зависят  от выбора исходных ком­понентов и  технологии их совмещения.

   В результате  совмещения армирующих элементов  и матрицы образуется композиция  обладающая набором свойств, отражающими  не только исходные характеристики  его компонентов, но и включающий  новые свойства, которыми изолированные  компоненты не обладают. В частности,  наличие границ раздела между  армирующими элементами и матрицей  существенно повышает трещиностойкость  материала, и в композициях,  в отличие от однородных металлов, повышение статической прочности  приводит не к снижению, а, как  правило, к повышению характеристик  вязкости разрушения.

   Для создания  композиции используются самые  разные армирующие наполнители  и матрицы. Это — гетинакс  и текстолит (слоистые пластики  из бумаги или ткани, склеенной  термореактивным клеем), стекло- и  графитопласт (ткань или намотанное  волокно из стекла или графита,  пропитанные эпоксидными клеями), фанера… Есть материалы, в  которых тонкое волокно из  высокопрочных сплавов залито  алюминиевой массой. Булат — один  из древнейших композиционных  материалов. В нем тончайшие слои (иногда нити) высокоуглеродистой  стали «склеены» мягким низкоуглеродным  железом.

 

41. Триботехнические  свойства материалов

В последнее время  в машиностроении все большее  применение как при конструировании  новых машин и агрегатов, так  и при их изготовлении находит  материалы, имеющие особую кристаллографическую структуру. Известно [1], чем меньше зерно, тем выше предел текучести и прочность  металла. Одновременно при измельчении  зерна увеличиваются пластичность и вязкость металла. Последнее особенно важно для металлических покрытий и изделий  на основе титана и  его сплавов, работающих при повышенных температурах и больших переменных нагрузках. Повышенные пластичность и  вязкость обусловлены более однородным составом и строением ультрамелкозернистого  металла, отсутствием в нем крупных  скоплений структурных несовершенств, способствующих образованию трещин и вследствие всего вышесказанного в большинстве случаев проявлению уникальных свойств – сверхпластичность, высокая долговечность, износо- и  коррозионностойкость. В тоже время  особенности трибологического поведения  этих материалов и покрытий на их основе в ультрамелкозернистом (УМЗ) состоянии  с размером зерен менее 1 мкм могут  заметно отличаться от таковых для  крупнозернистых аналогов и требует  проведения теоретических и экспериментальных  исследований.

Данная работа посвящена изучению влияния структурных  состояний с разным размером зерен, полученных интенсивной пластической деформацией (ИПД), на триботехнические свойства технически чистого титана в широком интервале температур, а также влияние нанесенных многослойных покрытий с УМЗ структурой на износостойкость  режущего инструмента.

В качестве материала  использовали горячекатаный пруток Æ50 мм из технически чистого титана ВТ1-0 (состояние поставки) и его  же после равноканального углового прессования (РКУП) в интервале температур 450-400 °Сс дополнительной холодной прокатке со степенью деформации 75% [1]. В результате была получена однородная по объему прутка микроструктура с размером зерен  в двух последних состояниях 0,3 и 0,1 мкм, соответственно.

 

 

42. Свойства железа (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 (полы промышленных зданий, фундаменты тяжелого кузнечно-прессового оборудования.

53. Стали и сплавы  специального назначения (высокопр.)

Высокопро́чнаяста́ль  — сталь с пределом прочности  не ниже 1800÷2000 МПа. Для достижения столь  высокой конструктивной прочности  сталь должна сочетать в себе высокую  прочность и высокое сопротивление  хрупкому разрушению.

Классификация высокопрочных  сталей [править]

Стали, удовлетворяющие  заданному уровню свойств и являющиеся высокопрочными

Среднеуглеродистые  комплексно-легированные стали (30ХГСНА, 40ХГСН3ВА, 30Х5МСФА)

Мартенситно-стареющие  стали (Н18К9М5ТЮ, применяется в авиастроении)

Трип-стали

 

54. Стали и сплавы  специального назначения (жаростойкие)

Жаросто́йкая (окалиносто́йкая) сталь - это сталь, обладающая стойкостью против коррозионного разрушения поверхности  в газовых средах при температурах свыше 550 °C, работающая в ненагруженном  или слабонагруженном состоянии.

Жаростойкость (окалиностойкость) стали характеризуется сопротивлением окислению при высоких температурах. Для повышения окалиностойкости сталь легируют элементами, которые  изменяют состав и строение окалины. В результате введения в сталь  необходимого количества хрома (Cr) или  кремния (Si), обладающих бо́льшим родством с кислородом (O), чем железо (Fe), в  процессе окисления на поверхности  образуются плотные оксиды на основе хрома или кремния. Образовывающаяся тонкая плёнка из этих оксидов затрудняет процесс дальнейшего окисления. Чтобы обеспечить окалиностойкость до температуры 1100 °C в стали должно быть не менее 28% хрома (например сталь 15Х28). Наилучшие результаты получаются при одновременном легировании  стали хромом и кремнием.

Жаростойкие стали  подразделяются на несколько групп:

хромистые стали  ферритного класса;

хромокремнистые стали мартенситного класса;

хромоникелевые  стали аустенитно-ферритного класса;

хромоникелевые  аустенитные стали.

55. Стали и сплавы  специального назначения (коррозионно-стойкие)

Коррозионностойкой (или нержавеющей) называют сталь, обладающую высокой химической стойкостью в  агрессивных средах. Коррозионностойкие стали получают легированием низко- и среднеуглеродистых сталей хромом, никелем, титаном, алюминием, марганцем. Антикоррозионные свойства сталям придают  введением в них большого количества хрома или хрома и никеля. Наибольшее распространение получили хромистые  и хромо-никелевые стали.

Хромистые стали  более дешевые, однако хромоникелевые обладают большей корро­зионной  стойкостью. Содержание хрома в нержавеющей  стали должно быть не менее 12 % (см. табл.). При меньшем количестве хрома  сталь не способна сопротивляться коррозии, так как ее электродный потенциал  становится отрицатель­ным.

Наибольшая коррозионная стойкость сталей достигается после  соответствующей термической и  механической обработки. Так, для стали 12X13 лучшая коррозионная стойкость  достигается пос­ле закалки в  масле (1000 — 1100 °С), отпуска (700—750 °С) и  полировки. Эта сталь устойчива  в слабоагрессивных средах (вода, пар). Сталь 40X13 применяют после закалки  в масле с температурой 1000—1050 °С и отпуска (180—200 °С) со шлифованной  и полированной поверхностью. После  термической обработки эта сталь  облада­ет высокой твердостью (НRС 52—55).