Подобрать материал для выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания, работающих в условиях высоких температур (600-700°С) и агрессивных сред. Назначить и обосновать режим термической обработки. Объяснить влияние легирующих элементов на свойства сплава.
Синтетические высокомолекулярные вещества. Свойства и применение. Принципиальное отличие полимеров от любых металлов.
ОТВЕТ. В 20-х годах прошлого века возникла новая отрасль — химия высокомолекулярных веществ, называемых иначе полимерами. Особое значение приобрели синтетические полимеры. Пластические массы (пластмассы), синтетические каучуки и волокна широко применяют для изготовления самой разнообразной продукции. Синтетические полимерные материалы совмещают в себе по несколько ценных свойств, совокупность которых не встречается ни у природных веществ, ни у металлических сплавов, ни у стекла и пр. Поэтому полимеры используют там, где с помощью других давно известных материалов нельзя решить ту или иную техническую задачу, например, совместить в одном изделии высокую прочность, легкость, прозрачность и диэлектрические свойства.
Принципиальное отличие полимеров от любых металлов:
Все металлы являются проводниками электрического тока
Все металлы имеют зеренную кристаллическую структуру, большинство полимеров аморфную
В этом как оказалось и заключены все аспекты выбора материалов для изготовления оснастки и форм для отливки изделий из пластических масс.
Зерно аустенита в стали. Начальное, наследственное и действительное зерно. Перегрев и пережог.
ОТВЕТ. 1. ПРЕВРАЩЕНИЕ ПЕРЛИТА В АУСТЕНИТ ПРИ НАГРЕВЕ СТАЛИ
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ ЗЕРНА
Рис.1 Влияние температуры нагрева на величину зерна наследственно крупнозернистой и мелкозернистой эвтектоидной стали.
Рис.2. Схема образования зародышей аустенита на границе раздела пластин феррита и цементита в перлите.
Первичные зародыши аустенита, образовавшиеся при минимальном перегреве выше Ас1 (727°С), образуют начальное зерно аустенита.
Основные закономерности фазовой перекристаллизации:
1. Начальное зерно всегда мелкое. Чем выше скорость нагрева, тем мельче начальное зерно аустенита, т.к. скорость образования зародышей выше скорости их роста.
2. При нагреве зерно растет. Повышение температуры вызывает рост зерен. Зерно образующееся в стали при данной tнагр, называется действительным.
3. При последующем охлаждении размер действительного зерна сохраняется независимо от протекающих фазовых превращений.
Размер действительного зерна обусловливает особенности зернистой структуры стали после конкретной ТО, а следовательно и свойства стали:
Чем мельче зерно, тем выше прочность, пластичность, предел выносливости и особенно ударная вязкость.
Чем крупнее зерно, тем более сталь склонна к трещинам, деформациям и особенно хрупкому разрушению.
Размер действительного зерна зависит от: температуры нагрева, продолжительности выдержки при выбранной температуре и наследственности стали (склонности стали к росту зерна)
Наследственно крупнозернистые (НКЗ) и мелкозернистые (НМЗ) стали
Наследственность стали зависит от технологии её выплавки и химического состава.
Стали, раскисленные только Mn и Si, относятся к крупнозернистым, рост зерен в них при нагреве активно начинается непосредственно выше температуры Ас1.
Стали, дополнительно раскисленные Al, либо легированные V и/или Ti, относятся к наследственно мелкозернистым (НМЗ). Ванадий и титан тормозят рост зерна аустенита, за счет располагающихся по границам зерен труднорастворимых карбидов. При нагреве таких сталей до 1000…1050°С зерно увеличивается незначительно, но при более высоких температурах частицы карбидов начинают растворяться в аустените, и зёрна аустенита резко растут.
Наследственное зерно определяется стандартным методом при 930°С
Перегрев и Пережог
Перегрев – это нагрев до температур, значительно превышающих температуры фазовых превращений (1000…1100°С), что приводит к получению крупнозернистой структуры. При этом ухудшаются механические свойства сталей, они становятся менее вязкими и хрупкими. Перегрев можно исправить повторным нагревом до оптимальных температур (немного выше Ас3 и Асm).
Пережог – это нагрев до более высоких температур вызывающих перегрев, при этом происходит окисление и оплавление границ зёрен аустенита, что ведёт к резкому падению прочности и сталь хрупко разрушается. Пережог – брак неисправимый, и такие детали отправляют на переплав.