Билет 31

1. Материалы с высокими упругими свойствами для приборостроения. Состав, термическая обработка и свойства сплавов на основе меди железа.

К материалам с высокими упругими свойствами относятся пружинные стали и сплавы.

Особенность их работы состоит в том, что при больших статических, циклических или ударных нагрузках в них не допускается остаточная деформация.

В связи с этим все пружинные сплавы кроме механических свойств, характерных для всех конструкционных материалов (прочность, пластичность, вязкость, выносливость), должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям. В условиях кратковременного статического нагружения сопротивление малым пластическим деформациям характеризуется пределом упругости, при длительном статическом или циклическом нагружении – релаксационной стойкостью. Релаксационная стойкость оценивается сопротивлением релаксации напряжений.

Для достижения в сплаве высокого предела упругости и релаксационной стойкости необходимо создать стабильную дислокационную структуру т. е. заблокировать практически все дислокации. Это создаётся путём: легирования, повышение плотности дислокаций, выделение дисперсных частиц вторичной фазы.

Наиболее благоприятную субструктуру, с точки зрения упругих свойств, формирует термомеханическая обработка ТМО. Её успешно применяют для всех пружинных сплавов.

Рессорно-пружинные стали.

Стали с повышенным содержанием углерода 0,5 – 0,7%, которые подвергают закалке и отпуску при Т = 420-520оС на структуру троостита. Троостит отличается стабильной дислокационной структурой, обеспечивающая высокие упругие свойства и хорошие пластичность и вязкость, что важно для снижения чувствительности к концентраторам напряжений и увеличения предела выносливости. Хорошие результаты даёт также изотермическая закалка на структуру нижний бейнит. Сталь для пружин перед навивкой отжигают.

Углеродистые стали Сталь 65, 70, 80, 85, 60Г, 65Г, 70Г. Из-за низкой прокаливаемости из них изготовляют пружины небольшого сечения, работают при температурах не выше 100оС.

Легированные стали : дешёвые кремнистые 55С2, 60С2, 70С3А, 60СГА применяют для пружин и рессор толщиной до 18мм. Стали 50ХФА, 50ХГФА более теплостойкие, повышенной вязкости, менее чувствительны к надрезам. Для рессор легковых автомобилей, клапанных и других пружин ответственного назначения, которые могут работать при Т = 300оС. Стали 60С2ХА, 60С2Н2А - прокаливаемость до 50 – 80мм и применяются для крупных тяжелонагруженных и особо ответственных пружин и рессор.

Наиболее высокие механические свойства имеют стали: 70С3А, 60С2ХА, 60С2Н2А. Предел упругости составляет σ0,01 = 1600МПа, твёрдость 38 – 48НRС.

Медь и ее сплавы.

В настоящее время различают следующие медные сплавы: латуни,бронзы, медно-никелевые сплавы, специальные медные сплавы (бронзы с особыми свойствами).

Медные сплавы подразделяются на деформируемые и литейные, а также на термически упрочняемые и термически неупрочняемые. Латуни – сплавы меди, в которых главным легирующим элементом

является цинк. Бронзами называют сплавы меди с оловом, с алюминием, кремнием, бериллием и другими элементами. Медно-никелевыми называют сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является никель.

Для меди и медных сплавов проводят отжиг, закалку и старение.

Медь и ее сплавы хорошо свариваются, легко паяются, обрабатываются давлением при высоких температурах и вхолодную. Из них получают различные полуфабрикаты: плиты, листы, ленты, поковки, штамповки, трубы, профили, проволоку.