24. Лесные материалы. Строение и свойства древесины.

Макроструктурой называют строение ствола дерева, видимое невооруженным глазом, микроструктурой – видимое под микроскопом. Обычно изучают три основных разреза ствола: поперечный, радиальный и тангенциальный. Сердцевина состоит из клеток с тонкими стенками, слабо связанных друг с другом. Кора состоит из кожицы или корки, пробковой ткани и луба. Корка защищает дерево от вредных влияний среды и механических повреждений. Луб проводит питательные вещества от кроны в ствол и корни. Под лубяным слоем у растущего дерева располагается тонкий кольцевой слой живых клеток – камбий.

27. Защита древесины от гниения и возгорания.

1.Защита от гниения:1)3-4%р-р натрий-фтор(фторида натрия),2)кремне-фтористый натрий,3)кремне-фтористый аммоний(5-10% концентр.) по своим св-м превосходит наиб. прим. натрий-фтор.4)ББК-3-смесь Борн. к-ты и буры(тетра-борат натрия).5)ХХЦ-смесь хлористого цинка и натриевого или калиевого хромника,концентр. 3-5%).6)ГР48-основа пенто-хлорфенол.1-6-водорастворимые антисептики.Органо-растворимые препараты:1)ПЛ-р-р пенто-хлор-фенола в легких нефтепродуктах.2)НМЛ-очень токсичен,окраш. древес в зел. цвет,пропит. препаратом древесина не склеивается.

Масленые антисептики:1)каменно-угольное масло.2)антраценовое масло.3)сланцевое масло.Они окраш. древесину в темн. цвет,резк. запах.

Атисептич. пасты:изгат. на основе водорастворим.антисептиков,кроме них туда вход.связующ. вещ-а и заполнители.

Способы антисептир-я:поверхностн. обраб-ка(н:кистью),пропитка в гор./хол. ваннах,пропитка под давлением( в автоклавах:созд-ся вакуум,под возд. кот. из древ. удаляется воздух,затем автоклав заполн. антисептикамион проник. в глубину издлия.Это возд-е можно охар-ть как полн. илли частичн. поглощ-е антисептиком).Более действ. когда прим водн. антисептики.

2.Защ. от поражения насекомыми.Исп. инсектициды-масленные анисептики и препараты на органич. растворителях.Или н:р-р хлорофоса.Кроме того препарат ДДТ,он токсичен д/чел.

3.Защ. от возгорания.-антипирены;-хлористый аммоний;-фосфорно-кислый натрий и амоний ;-сернокислый амоний. Их достаточно распылить или нанести кистью.Исп. не менее,чем 2хкратн. опрыскивание.Принцип действ.:одни из них созд. на пов-и оплавл. пленку,а др. выдел. газ.Исп. комбинир. защ.:и выдел газа и созд. пленки.Для более глубок проникнов.-вакуумная пропитка.

30-31. Аллотропические модификации чистого железа.

разновидности одного и того же в-ва, различные по структуре (α-Fe, δ-Fe, γ-Fe). α-Fe, δ-Fe имеют крист. Решетку объемноцентрир-го куба(а=0,267нм). γ-Fe имеет гранецентрированную крист. решетку(ф=0,359нм). Максимальная растворимость в α-Fe 0,02%, в γ-Fe 2,14%. На α и γ превращениях основаны процессы термической обработки стали.

Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов. (.)А х-зует t плавления α-Fe; ACD-линия ликвидуса, AECF-линия солидуса. Затвердевание стали происходит в интервале t, огранич линиями AE и AC. Доэвтектоидная сталь 0-0,8%; эвтектоидная сталь 0,8%; заэвтектоидная сталь до 2,14%; доэвтектический чугун 2,14-4,3%; эвтектический чугун 4,3%; заэвтектический чугун 4,3-6,67%;. При затвердевании стали, из жидкого расплава кристаллизуется аустенит. Ниже лини АЕС все превращения только в твердом состоянии. В области AEGO при охлаждении аустенит становится неустойчивым и распадается с выделением феррита. По линии ОЕ выделяется цементит(вторичный). В(.)О происходит распад аустенита и образуется мелкодисперсная смесь феррита и цементита-перлит. Линия РОК-линия ауэстенитно-перлитных превращений. По линии CD из жидкого р-ра начинают выпадать кристаллы цементита(первичного). В области CDF-жидкость+первичный цементит. (.)С соотв содержанию С=4,3%. В этой точке происх одновр кристаллизация аустенита и цементита и образуется их мелкодисперсная смесь – ледебурит. Чугун эвтектического состава имеет ледебуритную структуру. Линия ECF-линия ледебуритных превращений.

28. Металлы. Кристаллическое строение мет и сплав.

Все металлы кр тела, состоящие из кр-ов. В каждом отд кр атомы имеют строгое положение и обр пространственную решётку Для мет. хар 3 вида решёток: 1) Объёмно-центрированно кубическая КОЦКР альфа феррум 8 атомов С до 0, 02% (Fe, W, молибден). 2) Гране-центрированно кубическая ГКЦКР гамма-феррум 14 атомов С до 2,14% (Al, Pb, Ni, Au, Ag, Pl). 3) Гексогонально плотноупакованная (кобальт, кадмий). С изменением температуры чистое железо может изменять тип кристаллической решетки, а это значит, что и растворимость углерода, что используется при производстве стали и чугуна. Св-ва металлов зависят от типа решёток.

Аллотропия чистого железа – изменение типа кр реш-ки у феррум сплавов с изменением температуры. 0 – 768 алфа Ж приобретает магнитность. 768 – 911- КОЦКР альфа Ж. 911-1392 КГЦКР, гамма Ж, 1392-1539 –КОЦКР дельта Ж. Выше -жидкость.

29. Сплавы – сложные кристаллические материалы, которые обладают большой прочностью, электро-тепло -проводностью, особым металлическим блеском и пластичностью. Сплавы имеют ряд преимуществ по сравн с метал. Сплавы могут быть получены: Металл+металл 2) Металл+ неметалл. Строение металлического сплава зависит от того, в какие взаимодействия вступают компоненты, составляющие сплав. Почти все металлы в жидком состоянии растворяются друг в друге в любых соотношениях. При образовании сплавов в процессе их затвердевании возможно различное взаимодействие компонентов.В зависимости от характера взаимодействия компонентов различают сплавы: механические смеси; химические соединения; твердые растворы. Сплавы механические смеси образуются, когда компоненты не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступают в химическую реакцию с образованием соединения. Образуются между элементами значительно различающимися по строению и свойствам, когда сила взаимодействия между однородными атомами больше чем между разнородными. Сплав состоит из кристаллов входящих в него компонентов. Сплавы химические соединения образуются между элементами, значительно различающимися по строению и свойствам, если сила взаимодействия между разнородными атомами больше, чем между однородными. Особенности этих сплавов: Постоянство состава, то есть сплав образуется при определенном соотношении компонентов, химическое соединение обозначается Аn Вm/ Образуется специфмческая, отличающаяся от решеток элементов, составляющих химическое соединение, кристаллическая решетка с правильным упорядоченным расположением атомов. Ярко выраженные индивидуальные свойства. Постоянство температуры кристаллизации, как у чистых компонентов. Сплавы твердые растворы – это твердые фазы, в которых соотношения между компонентов могут изменяться. Являются кристаллическими веществами.Характерной особенностью твердых растворов является: наличие в их кристаллической решетке разнородных атомов, при сохранении типа решетки растворителя. Твердый раствор состоит из однородных зерен

32. Сталь – сплав железа с углеродом 0-2,14%. Исходные компоненты Fe-Fe3C. По назначению: 1) Конструкционные (до 0,8) эти стали достаточно прочные, хорошо прокатываются, свариваются.

2) специальные стали - рельсовые (с = 0,74, 0,76) для колес, авиационная… 3) Инструментальные (С от 0,8-2,14) Это высокоуглер стали, очень ТВ., не пластичные. 4) Литейные стали – сплавы идут на стальные отливки. С=0,035. малоуглеродистые стали.

Примеси в сталях. К нормальным примесям относятся: 1) Кремний – способствует увеличению предела текучести. Если кремния до 0,5 %, то он существ не влияет на св-ва, если больше, то это уже легированная сталь. 2) марганец – до 0,6% не меняет св-в. К вредным примесям относятся: 1) сера до 0,05% не меняет, если больше, то сталь становится красноломкой, сталь становится хрупкой при повыш температурах образуется FeS, который распологается между зернами, а FeS имеет более низкую температуру плавления (600С), поэтому сталь разрушается. Одним из способов уменьшения влияния серы является введение марганца. 2) фосфор – до 0, 06%, при большем кол-ве сталь стан-ся хладоломкой – при пониженных температ эксплуатации эффект хрупкости. 3) Кислород – при повышенных кол-вах возникает красно и хладо ломкость.

33. Св-ва стали в зависимости от ее хим состава.

Стали обыкновенного качества обозначают буквами "Ст" и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше её номер. Буква "Г" после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали. Перед маркой указывают группу стали, причем группа "А" в обозначении марки стали не ставится. Для указания категории стали к обозначению марки добавляют номер в конце соответствующий категории, первую категорию обычно не указывают. Например: Ст1кп2 - углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, № марки 1, второй категории, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А); Качественные стали маркируют следующим образом: 1) в начале марки указывают содержание углерода цифрой, соответствующей его средней концентрации; а) в сотых долях процента для сталей, содержащих до 0,65% углерода; 05кп – сталь углеродистая качественная, кипящая, содержит 0,05% С; 60 – сталь углеродистая качественная, спокойная, содержит 0,60% С; б) в десятых долях процента для индустриальных сталей, которые дополнительно снабжаются буквой "У" 2) легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначают русскими буквами:А – азот К – кобальт Т – титан Б – ниобий М – молибден Ф- ванадийВ – вольфрам Н – никель Х – хром Г – марганец П – фосфор Ц – цирконий Д – медь Р – бор Ю – алюминий Е – селен С – кремний Ч – редкоземельные металлы Если после буквы, обозначающей легирующий элемент, стоит цифра, то она указывает содержание этого элемента в процентах. Если цифры нет, то сталь содержит 0,8-1,5% легирующего элемента. Чугуны маркируют двумя буквами и двумя цифрами, соответствующими минимальному значению временного сопротивления в при растяжении в МПа-10. Серый чугун обозначают буквами "СЧ" (ГОСТ 1412-85), высокопрочный - "ВЧ" (ГОСТ 7293-85), ковкий - "КЧ" (ГОСТ 1215-85). СЧ10 - серый чугун с пределом прочности при растяжении 100 МПа; ВЧ70 - высокопрочный чугун с сигма временным при растяжении 700 МПа; КЧ35 - ковкий чугун с ?в растяжением примерно 350 МПа.

34. Термическая обработка – процесс, при котором за счет повышения температуры меняется структура стали при резком охлаждении, а значит, меняются и свойства. Термическую обработку стальных деталей проводят в тех случаях, когда необходимо либо повысить прочность, твердость, износоустойчивость или упругость детали или инструмента, либо наоборот, сделать металл более мягким, легче поддающимся механической обработке.Этапы Т.О.: 1) Подъем температуры – по опред режиму, иначе возникают температурные внутренние напряжения, что может привести к микротрещинам. 2) Изотермическая выдержка зависит от массивности конструкции и др.3) сброс температуры. Охлаждение возможно в жидкой, газовой, в расплавленной среде (напр свинец) После ТО перлит/ сорбит и троостит отлич-ся друг от друга только величиной зерен, а в принципе, это то тот же перлит П=Ф+Ц Среди основных видов термической обработки следует отметить:

Отжиг (гомогенизация и нормализация). Целью является получение однородной зёренной микроструктуры и растворение включений. Последующее охлаждение является медленным, препятствующим образованию неравновесных структур типа мартенсита

Диперсионное твердение нормализация (старение). После проведения отжига проводится нагрев на более низкую температуру с целью выделения частиц упрочняющей фазы. Иногда проводится ступенчатое старение при нескольких температурах с целью выделения нескольких видов упрочняющих частиц

Закалку проводят с повышенной скоростью охлаждения с целью получения неравновесных структур типа мартенсита. Критическая скорость охлаждения, необходимая для закалки зависит от материала.

Отпуск необходим для снятия внутренних напряжений, внесённых при закалке. Материал становится более пластичным при некотором уменьшении прочности.

37. Легирование — введение в расплав дополнительных элементов (например, в сталь — хрома, никеля, молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия, титана), улучшающих механические, физические и химические свойства основного материала. Легирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают опасность хрупкого разрушения. Кроме того, есть легир добавки (хром), который делает сталь нержавеющей. 25ХГ2СНД – 0,25 углерода, хрома больше , чем кремния, никеля, меди, но каждый менее1%, марганца 2% (Г) Классификация легир добавок 1) Группа никеля (Ni, Al. Cu) повышает устойчивость области гамма железа, где растворимость высокая (до 2, 14%) за счет этого меняютя св-ва – прочность, пластичность, ТВЕРДОСТЬ) 2) ГРУППА ХРОМА (Cr, Co, W) – сужают область гамма железа растворимость углерода падает, и деформат св-ва возрастают, прочность и ТВ падают. Классификация по назначению 1) конструкционные – добавки гр никеля строит, машиностроит стали 2) Инструментальные стали 3) Специальные (нержавеющие, жаростойкие, износостойкие…)

39. Лёгкие сплавы.

Конструкционные сплавы на основе алюминия, магния, титана, бериллия (см. Алюминиевые сплавы, Магниевые сплавы, Титановые сплавы, Бериллиевые сплавы). Лёгкие сплавы характеризуются более высокой удельной прочностью (отношение показателей прочности к плотности материала), чем, например, конструкционные сплавы на основе железа или никеля. Так, при одинаковом пределе прочности (~450 Мн/м3) дуралюмин втрое легче котельной стали, т. е. его удельная прочность примерно в 3 раза выше. Лёгкие сплавы широко применяются в самолётостроении, ракетостроении, судостроении, транспортном машиностроении, приборостроении, химическом аппаратостроении, автомобилестроении, электротехнике, строительстве, ядерной энергетике, а также для производства бытовых изделий. Алюминиевые сплавы. К ним относятся литейные сплавы (Al – Si), сплавы для литья под давлением (Al – Mg) и самозакаливающиеся сплавы повышенной прочности (Al – Cu). Алюминиевые сплавы экономичны, легкодоступны, прочны при низких температурах и легко обрабатываемы (они легко куются, штампуются, пригодны для глубокой вытяжки, волочения, экструдирования, литья, хорошо свариваются и обрабатываются на металлорежущих станках). К сожалению, механические свойства всех алюминиевых сплавов начинают заметно ухудшаться при температурах выше приблизительно 175° С. Но благодаря образованию защитной оксидной пленки они проявляют хорошую коррозионную стойкость в большинстве обычных агрессивных сред. Эти сплавы хорошо проводят электричество и тепло, обладают высокой отражательной способностью, немагнитны, безвредны в контакте с пищевыми продуктами Магниевые сплавы. Магниевые сплавы легки, характеризуются высокой удельной прочностью, а также хорошими литейными свойствами и превосходно обрабатываются резанием. Поэтому они применяются для изготовления деталей ракет и авиационных двигателей, корпусов для автомобильной оснастки, колес, бензобаков, портативных столов и т.п Магниевые сплавы довольно мягки, плохо сопротивляются износу и не очень пластичны. Они легко формуются при повышенных температурах, пригодны сварки.