- •Содержание
- •1. Пояснительная записка
- •2. Содержание разделов курса
- •3. Опорный конспект лекций
- •3.1. Термическая обработка стали
- •Характеристика превращений переохлажденного аустенита
- •Характеристики структур
- •Критический диаметр прокаливаемости улучшаемых сталей
- •3.2. Химико-термическая обработка стали
- •Химический состав некоторых сталей, %, для цементации
- •3.3. Термическая обработка чугунов
- •Механические свойства вчшг после термической обработки
- •3.4. Термическая обработка алюминиевых сплавов
- •3.5. Термическая обработка титановых сплавов
- •Химический состав некоторых титановых сплавов
- •3.6. Термомеханическая обработка
- •3.7. Механикотермическая обработка
- •3.8. Лазерное термоупрочнение
- •Способы поверхностного упрочнения деталей машин
- •3.9. Электроимпульсные технологии обработки материалов
- •Электроимпульсные процессы
- •Параметры сэто инструментальных сталей
- •3.10. Технологии обработки неметаллических материалов Технология изготовления и тепловая обработка деталей из конструкционных пластмасс
- •Технология изготовления изделий из термопластов
- •Режимы формования термопластов
- •Технология изготовления термореактивных полимеров из прессовочных масс
- •Время подогрева таблеток в термошкафу при температуре 130…150 0с
- •Режимы формования прессовочных масс
- •Технология производства и тепловая обработка изделий из силикатного стекла
- •Пример состава шихты для получения листового полированного стекла флоат-способом
- •Получение стеклокристаллических материалов и изделий
- •Изготовление и тепловая обработка технической керамики
- •Технология изготовления изделий из углеродных и графитовых материалов
- •3.11. Технические расчеты при термической обработке
- •Примеры технических расчетов
- •Примеры расчетов технологического оборудования
- •Средняя производительность печей и печей-ванн
- •Средние нормы удельной производительности электрических и плазменных печей
- •Ориентировочные нормы удельного расхода вспомогательных материалов
- •Ориентировочные нормы удельных расходов энергоносителей
- •Нормы расхода вспомогательных технологических материалов для термической обработки изделий
- •Загрузочная ведомость
- •Сводная ведомость состава оборудования проектируемого цеха
- •Сводная ведомость потребного количества и стоимости различных видов технологической энергии
- •3.12. Планировка участков термической обработки Термическая обработка поковок автомобиля
- •Планировки производства листового полированного и закаленного стекла Производство полированного стекла
- •Производство автомобильного закаленного гнутого листового стекла
- •4. Описание практических занятий
- •5. Практические занятия и примеры выполнения
- •6. Варианты для практических занятий
- •7. Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Глоссарий
- •Библиографический список
Получение стеклокристаллических материалов и изделий
Стеклокристаллические материалы, получившие в нашей стране сокращенное название «ситаллы», изготовляют преимущественно методами стекольной технологии и, реже, керамической технологии. Они представляют собой материалы поликристаллического строения с размером зерен 1 мкм и менее, между которыми располагаются тонкие промежуточные прослойки стекловидной фазы в количестве до 10…40 %.
Ситаллы в первой стадии изготовления получают методами технологии стекольного производства на основе подготовки шихт из композиций различных химических соединений, преимущественно оксидов. Используются те составы силикатных систем на основе оксида кремнияSiО2, в которых при проведении специальной термической обработки стеклообразная фаза способна кристаллизоваться с образованием мелкокристаллических фаз, имеющих заданные свойства.
Технические ситаллыполучают на основе искусственных минеральных смесей. В зависимости от свойств они подразделяются на следующие разновидности:
Термостойкие ситаллы: кордиеритовые (системаMgO-Al2O3-SiO2), сподуменовые (системаLi2O-Al2O3-SiO2) и др;
Диэлектрические ситаллы: волластонитовые (система СаО - SiO2), кордиеритовые (системаMgO-Al2O3-SiO2), и др.;
Высокопрочные ситаллы: муллитовые (системаAl2O3-SiO2), шпинелевые. Прочные ситаллы дает использование стекла кордиеритового состава системыMgO-Al2O3-SiO2-TiO2.
На фазовый состав ситаллов оказывают влияние небольшие добавки стеклообразователей (В, Р и др.), а также модификаторов (Na, К,Ca,Baи др.). Их введение влияет на содержание основных фаз ситаллов.
Большое количество марок ситаллов получено в системах Li2O-Al2O3-SiO2- TiO2 иRO -Al2O3-SiO2- TiO2 (ROтипаMgO, СаО, ВаО).
Для обеспечения кристаллизации стекла на этапе проведения термической обработки в шихту вводят в малых количествах от сотых до десятых долей процента вещества, служащие катализаторами и центрами кристаллизации стекол.К ним относятся металлические катализаторы медь, золото, серебро и др., которые растворяются при варке стекла и выделяются из стекла при охлаждении или термической обработке.
Окисными катализаторами кристаллизации являются TiO2, Cr2O3, ZrO2, ZnOи др. Эти катализаторы способствуют микроликвации стекол, т.е. расслоению на две фазы с образованием поверхностей раздела фаз. Микроликвация способствует снижению величины энергии образования центров кристаллизации.
После формования изделий из стекла проводится специальная двухстадийная термическая обработка, называемаяситаллизацией(рис. 41). Температура нагреваt1первой стадии должна соответствовать температуре максимальной скорости образования центров кристаллизации. На второй стадии, при более высокой температуреt2, соответствующей температуре максимума линейной скорости роста центров кристаллизации, из центров формируются зерна кристаллической фазы.
Рис. 41. Схема термической обработки стекла (а), изменение скорости образования
числа центров кристаллизации (б) и линейной скорости роста роста кристаллов (в)
в зависимости от температуры
Выбор оптимального режима термической обработки сформованных изделий из стекла обеспечивает получение требуемых структур ситаллов, фазового состава и физико-механических свойств.
В необходимых случаях для изготовления изделий применяют технологическую схему керамического производства.
Ее основными операциями являются получение шихты и варка стекла, измельчение стекла в порошок, получение пластичной порошковой композиции и формование, спекание формовок, термическая обработка. Добавку катализатора проводят на стадии варки стекла или подготовки пластичной порошковой композиции.
Ситаллы различного состава и структуры значительно отличаются по своим термическим, электрическим, механическим, химическим и оптическим свойствам. Они используются в различных конструкциях. Из них изготовляют лабораторную посуду, термостойкие трубки, теплообменники, контрольные стержни атомных реакторов, точные калибры, зеркала для телескопов, электрические изоляторы.
Для проведения океанографических исследований на глубинах до 9 километров в США намечено изготовить из ситалла корпус глубоководного необитаемого аппарата. Выбор ситалла обусловлен его высокой прочностью при сжатии и химической устойчивостью к воздействию морской воды.