4. Контрольные вопросы

1. С какой целью применяют закалку с нагревом ТВЧ и химико-термическую обработку?

2. Какова физическая сущность нагрева ТВЧ?

3. От каких параметров зависит толщина нагреваемого слоя при закалке с нагревом ТВЧ?

4. Укажите преимущества и недостатки высокочастотного нагрева.

5. Какие марки стали рекомендуется подвергать закалке с нагревом ТВЧ?

6. В чем сущность цементации? Типы карбюризаторов, применяемых при цементации.

7. Какое содержание углерода достигается в поверхностном слое цементуемой детали?

8. Какие режимы термообработки применяются после цементации?

9. Структура и уровень твердости цементованного слоя после закалки.

10. Режимы азотирования, борирования и хромирования.

11. Свойства образующихся диффузионных слоев и допустимые температуры эксплуатации.

Работа № 8 Ознакомление со структурой, свойствами и термической обработкой цветных металлов и сплавов

Цель работы – изучить и описать микроструктуру и свойства цветных металлов и сплавов ознакомиться с влиянием термической обработки на свойства алюминиевых сплавов.

1. Краткие сведения из теории

К цветным металлам относятся медь, олово, свинец, цинк, алюминий, титан и другие элементы, а также сплавы на их основе: латуни и бронзы на основе меди, баббиты на основе олова, свинца или цинка, а дуралюмин и силумин на основе алюминия и т.д. На железнодорожном транспорте наиболее широкое применение получили медь, латуни, бронзы, алюминиевые сплавы и баббиты.

1.1 Медь

Чистая медь – металл красновато-розоватого цвета, обладает высокой пластичностью. Имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую решетку. Плотность меди 8,95 г/см³, температура плавления 1083 °C, предел прочности 200–250 МПа, относительное удлинение 40–45 %. Обладает высокими электропроводностью и теплопроводностью.

Медь хорошо деформируется в горячем (при температуре 750–800 °C) и холодном состояниях. Она плохо сваривается и плохо обрабатывается резанием, но хорошо подвергается пайке. В атмосферных условиях и в большинстве эксплуатационных сред медь обладает коррозионной стойкостью, но разрушается под влиянием аммиака и азотной кислоты. При высокой температуре медь интенсивно окисляется.

Чистая медь содержит ряд примесей: висмут, свинец, мышьяк, кислород и другие элементы. Очень вредной примесью является кислород, который, находясь в металле в виде закиси меди (Cu₂O), вызывает «водородную болезнь». Это явление объясняется тем, что водород из атмосферы при нагревании меди диффундирует в металл, взаимодействует с закисью меди и образует пары воды, которые создают в структуре большие напряжения. При горячей обработке давлением такого металла неизбежно возникают трещины.

В зависимости от количества примесей различают шесть марок меди: М00 содержит не менее 99,99 % меди; М0 – 99,95 %; М1 – 99,90 %; М2 – 99,7 %; М3 – 99,5 %; М4 – не менее 99,0 %.

Медь применяется: марки М00 – в вакуумной технике для уплотнений и электронном приборостроении; марок М0 и M1 – для изготовления электропроводов, а также для уплотнительных колец, шайб, заклепок, прокладок, трубок, маслопроводов и других деталей; марок М1 и М2 – для изготовления латуней и бронз; М4 – для изготовления литейных бронз. Медь служит, также, для изготовления биметаллов. В электротехнике широко применяют стальные провода с наружной оболочкой из чистой меди. В таких проводах сочетается высокая электропроводность за счет медной оболочки и большая прочность за счет стальной сердцевины. Дополнительным преимуществом их является меньший вес, по сравнению с медными проводами.

На рис.16 представлена структура чистой меди.

Рис. 16. Микроструктура (а) и схема микроструктуры (б) чистой меди.

Параллельные линии в зернах чистой меди являются двойниками, наличие которых свидетельствует о пластической деформации рассматриваемых образцов.