16. Объясните, можно ли упрочнить свинец, если его подвергнуть деформации при комнатной температуре. T_пл^Pb=327ºC.

17. Закалка и отпуск конструкционных сталей. Назначение, получаемые структуры и свойства.

ОТВЕТ. . Закалка – нагрев доэвтектоидной стали на 30..50°С выше АС3, заэвтектоидной - на 30..50°С выше АС1, выдержка и последующее охлаждение со скоростью выше критической (Рис. 38, 42). Цель закалки – получение структуры мартенсита.

Структуры сталей после закалки:

доэвтектоидных - М+А_ост,

эвтектоидной - М+А_ост,

заэвтектоидных – М+А_ост+ЦII.

Рис. 42. «Стальной угол» диаграммы состояния Fe-Fe3C с нанесенными температурами нагрева под закалку

В качестве закалочных сред применяются: вода, водные растворы солей и щелочей, минеральное масло. Охлаждающая среда должна обеспечивать скорость охлаждения стали выше критической в области наименьшей устойчивости аустенита. В диапазоне температур мартенситного превращения скорость охлаждения желательно замедлить, чтобы уменьшить внутренние напряжения, возникающие при переходе аустенита в мартенсит, и предотвратить возникновение закалочных дефектов. Для углеродистых и низколегированных сталей применяют воду и водные растворы NaCl, NaOH. Для легированных сталей применяют минеральное масло.

Закалка, как правило, не является окончательной термообработкой, после нее следует отпуск.

Отпуск стали

Отпуск – нагрев закаленной стали до температур ниже АС, выдержка и охлаждение. Цель отпуска – получение окончательной структуры и свойств стали. Отпуск основан на превращениях мартенсита при нагреве (см. п. 6.3), в результате которых происходит изменение структуры и свойств стали (рис. 43).

Различают три вида отпуска (табл.3). Окончательная термообработка, назначаемая изделию для придания требуемых свойств, состоит из закалки и последующего отпуска. Закалку с низким отпуском применяют для деталей машин и инструмента, от которых требуются высокая твердость и износостойкость. Закалку с последующим средним отпуском – для изделий с повышенными упругими свойствами. Закалку с высоким отпуском (улучшение) – для деталей, работающих при повышенных динамических (ударных) и циклических нагрузках.

Рис. 43. Влияние температуры отпуска на механические свойства закаленной стали

Таблица 3 Характеристика видов отпуска

Виды отпуска	Температура, °С	Структура	Свойства	Применение
Низкий	150…250	Мотп	HRC, σв	Инструмент,подшипники, детали после ХТО и ТВЧ
Средний	350…500	Тотп	σупр, σ-1	Рессоры, пружины
Высокий	500…680	Сотп	КС	Валы, оси, шатуны

18. Перечислите методы, которыми могут быть изменены свойства полимерных материалов. Применение этих материалов.

ОТВЕТ. Пластики и каучуки почти всегда содержат не только полимерные материалы, но также наполнители. Они могут быть смешаны также из нескольких полимеров. Основные типы наполнителей следующие:

1. Наполнители, видоизменяющие механические свойства полимеров, уменьшающие, например, хрупкость и увеличивающие модуль растяжения; к ним относятся древесный порошок, пробковая пыль, мел. Применение их приводит к уменьшению стоимости материала.

2. Армирование, например, стеклянными волокнами или сферическими частицами, повышающее модуль растяжения и прочность.

3. Пластификаторы, приводящие к молекулярным изменениям, для облегчения скольжения одной части материала относительно другой, вследствие чего материал становится более гибким.

4. Стабилизаторы, улучшающие сопротивляемость материала деградации.

5. Замедлители горения, увеличивающие сопротивляемость возгоранию.

6. Смазочные вещества и теплостабилизаторы, помогающие в обработке материалов.

7. Пигменты и красители, придающие цвет материалу.

Кристалличность

Табл.9.1. Кристалличность полимеров

Полимер	Форма цепочки	Максимальная кристалличность|%|
Полиэтилен	Линейная	95
	Разветвленная	60
Полипропилен	Регулярные пространственные боковые группы на линейной цепочке	60
Политетрафторэтилен	Линейная, с атомами фтора в объемной цепочке	75
Полиоксиметилен	Линейная, с атомами кислорода и углерода, чередующимися в цепочке	85
Полиэтилентерефталат	Линейная, с группами в цепочке	65
Полиамид	Линейная, с группами амида в цепочке	65

Кристалличность наиболее вероятна у полимеров, состоящих из простых линейных цепочек молекул. Разветвленные полимерные цепочки не поддаются легко упаковке регулярным способом, в этом им препятствуют разветвления. Если разветвления имеют регулярное пространственное расположение вдоль цепочки, то возможна некоторая кристалличность; нерегулярные пространственные разветвления делают невозможной кристалличность. Тяжелосшиваемые полимеры, например термореактивы, не дают проявиться кристалличности, но под напряжением некоторые эластомеры могут получить ее.