- •Часть II
- •Глава 1. Металлы и сплавы 7
- •Глава 2. Материалы из неорганических 75
- •Глава 3. Полимерные пластические материалы (пластмассы) 97
- •Глава 4. Материалы из органических веществ 107
- •Введение
- •Глава 1. Металлы и сплавы
- •1.1. Железо и сплавы на его основе
- •1.1.1. Система железо – углерод
- •1.1.1.1. Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов
- •1.1.1.2. Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов
- •1.1.1.3. Структуры железоуглеродистых сплавов
- •1.1.2. Стали и сплавы
- •1.1.2.1. Влияние углерода и примесей на свойства сталей
- •1.1.2.2. Назначение легирующих элементов
- •1.1.2.3. Классификация сталей
- •1.1.2.4. Маркировка сталей
- •1.1.2.5. Конструкционные стали и сплавы
- •1.1.2.5.1. Конструкционные строительные стали и сплавы
- •1.1.2.5.2. Конструкционные машиностроительные стали и сплавы общего назначения
- •1.1.2.5.3. Конструкционные машиностроительные стали и сплавы специального назначения
- •1.1.2.6. Инструментальные стали и сплавы
- •1.1.2.7. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами
- •1.1.2.7.1. Стали и сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения
- •1.1.2.7.2. Стали и сплавы с высоким электросопротивлением
- •1.1.2.7.3. Магнитные стали и сплавы
- •1.1.3. Чугуны
- •1.1.3.1. Диаграмма состояния железо – графит
- •1.1.3.2. Процесс графитизации
- •1.1.3.3. Строение, свойства, классификация и маркировка чугунов
- •1.1.3.3.1. Влияние состава чугуна на процесс графитизации
- •1.1.3.3.2. Влияние графита на механические свойства отливок
- •1.1.3.3.3. Серый чугун
- •1.1.3.3.4. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом
- •1.1.3.3.5. Ковкий чугун
- •1.1.3.3.5. Отбеленные и другие чугуны
- •1.1.4. Виды термической обработки металлов
- •1.1.4.1. Превращения, протекающие в структуре стали при нагреве и охлаждении
- •2. Превращение аустенита в перлит при медленном охлаждении.
- •3. Превращение аустенита в мартенсит при высоких скоростях охлаждения
- •4. Превращение мартенсита в перлит.
- •1.1.4.2. Технологические возможности и особенности отжига, нормализации, закалки и отпуска
- •1.1.4.2.1. Отжиг и нормализация. Назначение и режимы
- •1.1.4.2.2. Закалка
- •1.1.4.3.3. Отпуск
- •1.1.5. Химико-термическая обработка стали
- •1.1.6. Методы упрочнения стали
- •1.1.6.1. Термомеханическая обработка стали
- •1.1.6.2. Поверхностное упрочнение стальных деталей
- •1.1.6.2.1. Закалка токами высокой частоты
- •1.1.6.2.2. Газопламенная закалка
- •1.1.6.3. Старение
- •1.1.6.4. Обработка стали холодом
- •1.1.6.5. Упрочнение методом пластической деформации
- •1.2. Титан и сплавы на его основе
- •1.3. Тугоплавкие металлы и сплавы на их основе
- •1.4. Цветные металлы и сплавы на их основе
- •1.4.1. Медь и сплавы на ее основе
- •1.4.1.1. Медь
- •1.4.1.2. Латуни
- •1.4.1.3. Бронзы
- •1.4.1.4. Медно-никелевые сплавы
- •1.4.2. Алюминий и сплавы на его основе
- •1.4.2.1. Деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой
- •1.4.2.2. Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой
- •1.4.2.3. Литейные алюминиевые сплавы
- •1.4.3. Магний и сплавы на его основе
- •1.4.3.1. Деформируемые магниевые сплавы
- •1.4.3.2. Литейные магниевые сплавы
- •1.4.4. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы на оловянной, свинцовой и цинковой основах
- •1.4.5. Припои
- •1.5. Композиционные материалы
- •1.6. Материалы порошковой металлургии
- •1.6.1. Пористые порошковые материалы
- •1.6.2. Конструкционные порошковые материалы
- •1.6.3. Электротехнические порошковые материалы
- •1.6.4. Магнитные порошковые материалы.
- •1.7. Металлические стекла
- •2.1.2. Минеральные неорганические вяжущие вещества и материалы на их основе
- •2.1.3. Искусственные каменные материалы
- •2.1.3.1. Бетоны
- •2.1.3.2. Силикатные материалы и изделия автоклавного твердения
- •2.1.3.3. Строительные растворы
- •2.2. Каменные плавленые материалы (каменное литье)
- •2.3. Неорганические полимерные материалы
- •2.3.1. Графитовые материалы
- •2.3.2. Асбестовые материалы и изделия
- •2.3.3. Слюдяные материалы
- •2.3.4. Керамические материалы
- •2.3.5. Неорганическое стекло
- •Материалы и изделия из стекла
- •2.3.6. Ситаллы
- •Глава 3. Полимерные пластические материалы (пластмассы)
- •3.1. Состав пластических материалов
- •3.2. Характеристики пластмасс и изделий на их основе
- •3.2.1. Пластмассы с листовым наполнителем
- •3.2.2. Пластмассы с волокнистым наполнителем
- •3.2.3. Пластмассы без наполнителя
- •3.2.4. Пластмассы с газовоздушным наполнителем
- •3.2.5. Стандартизированные изделия из пластмасс
- •Глава 4. Материалы из органических веществ
- •4.1. Лесоматериалы
- •4.1.1. Круглые лесоматериалы
- •4.1.2. Пиломатериалы
- •4.1.3. Древесные материалы и изделия на их основе
- •4.2. Бумажные материалы
- •4.2.1. Бумага и изделия на ее основе
- •4.2.2. Картон и изделия на его основе
- •4.3. Резиновые материалы
- •4.3.1. Состав резиновых материалов
- •4.3.2. Классификация резиновых материалов по назначению и области применения
- •4.4. Органические вяжущие вещества и материалы на их основе
- •4.4.1. Битумные и дегтевые вещества
- •4.4.2. Асфальтовые строительные растворы и бетоны
- •4.4.3. Мастики кровельные и гидроизоляционные
- •4.4.4. Нефтяные эмульсии и пасты
- •Список использованных источников
- •Часть II
- •184200, Мурманская обл., г. Апатиты, ул. Космонавтов, 3
2.3.3. Слюдяные материалы
Слюдяные электроизоляционные материалы состоят из листков слюды, склеенных с помощью какой-либо смолы или клеящего лака.
Основная область применения клееных слюдяных материалов — изготовление изоляции, обмоток электрических машин высокого напряжения (генераторы, электродвигатели), а также машин низкого напряжения нагревостойкого исполнения и машин, работающих в тяжелых условиях эксплуатации.
К клееным слюдяным материалам относятся миканиты, микафолий, микаленты и микаполотно.
Миканиты представляют собой твердые или гибкие листовые материалы, получаемые склеиванием с последующим прессованием листочков щипаной слюды (мусковит, флогопит или их смесей) с помощью шеллачных, глифталевых, кремнийорганических и других смол или лаков на основе этих смол.
Основные виды миканитов — коллекторный, прокладочный, формовочный и гибкий. Коллекторный и прокладочный относятся к группе твердых миканитов, которые после склейки слюды подвергаются прессованию при повышенных удельных давлениях и нагреве (150... 160 °С.
В марках миканита: первая буква указывает на его назначение (К — коллекторный, П — прокладочный, Ф — формовочный. Г — гибкий); вторая — на тип используемой слюды (М — мусковит, Ф — флогопит, С — смесь слюды); третья — тип смол для твердых миканитов (Г — глифталевая, Ш — шеллачная, К — кремнийорганическая) или лаков для гибкого миканита (С — светлый масляно-глифталевый, Ч— черный маеляно-битумный). Четвертая буква показывает: А — пониженное содержание клеящего вещества для твердых миканитов; О — миканит, оклеенный специальной бумагой для гибких миканитов.
Микафолий — рулонный или листовой электроизоляционный материал, формируемый в нагретом состоянии. Он изготовляется из одного или нескольких (двух-трех) листочков слюды (мусковит или флогопит), склеенных между собой и с полотном бумаги (толщиной 0.05 мм) или со стеклотканью (стеклосеткой). В качестве клеящих лаков применяют шеллачный, глифталевый, полиэфирный или кремнийорганический лаки.
Микафолий содержит 45...60 % слюды, 17...32 % клеящих веществ, остальное — бумага и летучие вещества.
В маркировке микафолия на первом месте ставится буква «М», далее обозначение совпадает с миканитами.
Микалента — склеенные пластинки слюды, с двух сторон обклеенные тонкой бумагой.
Слюдинитовые материалы получают из слюдинитовой бумаги, предварительно обработанной каким-либо клеящим составом (смолы, лаки). Номенклатура слюдинитовых электроизоляционных материалов примерно та же, что и материалов на основе щипаной слюды: коллекторный, формовочный и гибкий слюдиниты, слюдинитофолий, слюдинитовая лента и др.
2.3.4. Керамические материалы
Керамика — неорганические поликристаллические материалы, получаемые из сформованных минеральных масс (глин и их смесей с минеральными добавками) в процессе высокотемпературного (1200…2500оС) спекания.
В керамической технологии используют, главным образом, каолины и глины, а также и другие виды минерального сырья, например, чистые оксиды. Под каолинами и глинами понимают природные водные алюмосиликаты с различными примесями, способные при замешивании с водой образовывать пластичное тесто, которое после обжига необратимо переходит в камневидное состояние.
Керамические изделия изготовляют способами пластического формования и полусухого прессования с последующей сушкой и спеканием.
При спекании происходят такие процессы, как дегидратация компонентов, деструкция органических технологических примесей (полимеры, поверхностно-активные вещества), диссоциация нестойких неорганических соединений, процессы окисления и восстановления, плавление некоторых компонентов, полиморфные превращена и т.д. В итоге после охлаждения стекловидный, может быть, частично закристаллизованный расплав связывает зерна более тугоплавкого компонента, образуя прочный монолит.
Состав керамики образован многокомпонентной системой, включающей:
кристаллическую фазу (более 50 %) — химические соединения и (или) твердые растворы;
стекловидную (или аморфную) фазу (1...40 %) — прослойки стекла, которое по своему химическому составу отличается от химического состава кристаллической фазы;
газовую фазу — газы, находящиеся в порах.
Кристаллическая фаза является основой керамики и определяет значения механической прочности, термостойкости и других основных свойств. Стекловидная фаза ухудшает механическую прочность и тепловые показатели, однако стеклообразующие компоненты (глинистые вещества) облегчают технологию изготовления изделий.
По структуре порового пространства различают керамику с открытыми, сообщающимися с внешней средой и закрытыми порами. Наличие даже закрытых пор ведет к снижению механической и электрической прочности, к росту электрических потерь.
Керамика — изотропный материал, так как представляет собой поликристаллическое вещество с мелкими беспорядочно расположенными кристаллами. Керамику с анизотропией свойств получают на основе монокристаллов. Сегнето- и пьезокерамику получают при сохранении остаточной поляризации.
Свойства керамики определяются ее составом, структурой и пористостью. Среди основных свойств керамических материалов:
- плотность — 1800...3900 кг/м3 и более;
- водопоглощение — для пористой керамики 6...20% по массе (12... 40% по объему), а для плотной — 1...5% по массе (2... 10% по объему);
- теплопроводность в зависимости от пористости и химического состава — 0,8...1,16 Вт/(м • К). Сравнительно высокая теплопроводность у керамики на основе Al2O3 и, особенно, на основе ВеО;
- твердость, близкая к твердости алмаза;
- хрупкость;
- высокое электрическое сопротивление, отличные диэлектрические свойства;
- дугостойкость;
- водо-, химическая, коррозионная и жаростойкость.
Недостатком керамики является высокая усадка при спекании — 20...25% и выше, что создает трудности с обеспечением точных размеров изделия. Обработка готовых изделий затруднена, т.к. спеченная керамика обладает высокой твердостью, режется с трудом и только абразивами.
Керамику классифицируют по вещественному составу, по составу кристаллической фазы, по структуре и по назначению.
По вещественному составу разновидностями керамики являются фаянс, полуфарфор, фарфор, терракота, керметы, корундовая и сверхтвердая керамика и так называемая каменная масса.
По составу кристаллической фазы различают керамику из чистых оксидов (Al2O3, ZrO2, MgO, BeO, CaO и др.) и бескислородную (SiC, TiB2, ZrB2, BN, Si3N4, MoSi2).
По структуре (характеру строения черепка) керамика делится на плотную (р = 1...2%) и пористую (р = 15...20 %) керамику. Пористые керамики поглощают более 5 % воды (по массе), а плотные — 1…4% по массе или 2...8 % по объему. Пористую структуру имеют кирпич, блоки, черепица, дренажные трубы и др.; плотную — плитки для полов, канализационные трубы, санитарно-технические изделия.
К числу новых по структуре керамических материалов следует отнести волокнистые керамические материалы, получаемые спеканием, например, аморфного кварцевого волокна. Керамику с плотной структурой используют в качестве вакуумной, пористую и волокнистую — как термоизоляционный материал и материал для высокотемпературных жидкостных и газовых фильтров.
По назначению керамику делят на конструкционную, инструментальную, техническую и бытовую. Конструкционная керамика производится как строительная и машиностроительная. Как инструментальный материал используется корундовая и сверхтвердая керамика. К технической керамике относятся электро- и радиотехническая керамика, керметы, абразивные керамические материалы, пенокерамика и др.
Абразивные керамические материалы (абразивы) — вещества повышенной твердости, применяемые в массивном или измельченном состоянии для механической обработки (шлифования, резания, истирания, заточки, полирования и т.д.) других материалов. Естественные абразивные материалы — кремень, наждак, пемза, корунд, гранат, алмаз и др.; искусственные абразивные материалы — электрокорунд, карбид кремния, боразон, элъбор, синтетический алмаз и др. По убыванию абразивной способности эти материалы располагаются так: синтетический алмаз, кубический нитрид бора, карбид бора, карбид кремния, карбид титана и электрокорунд. В настоящее время разрабатываются новые абразивные материалы на основе боридов и карбидов переходных металлов, а также типа белбора.
Способами воздействия на свойства керамических изделий являются химико-термическая обработка и использование покрытий, в том числе, глазури.
Изделия из керамики соединяют друг с другом и с другими материалами с помощью стеклокристаллического цемента с последующей термической обработкой при 400...600°С, клеев и замазок на основе эпоксидной смолы и жидкого стекла, а также металлизацией с последующей пайкой.