Материаловедение (куча курсачей) / Шпоры по материаловедению

1. Наука – Материаловедение.
Материаловедение – наука, изучающая связь между составом, структурой и св-вами матер., а также их изменения при тепловых, хим-х, мех-х, элекромагнитных и радиоактивных воздействиях.
Впервые строением стали и ее свойства было установлены П. П. Аносовым. Основы научного металловедения были заложены выдающимся русским металлургом Д. К. Черновым, который за свои работы был назван в литературе «отцом металлографии».В начале XX в. большую роль в развитии металловедения сыграли работы Н. С. Курнакова, который применил методы физико-химического анализа. Развитие металловедения неразрывно связано с работами со¬ветских ученых. Ломоносов – автор 1-го в России учеб. по горнозаводскому делу. Аносов – разработал научные основы получения высококачественной легированной стали. Менделеев – открыл периодический закон. Лебедев – синтезировал из бутадиона полимер, аналогичный каучуку. Большой вклад в развитие отечественного металловедения внесли С. С Штейнберг, Н. А. Мийкевич, Г. В. Курдюмов, А. А. Банков, А. М. Бочвар, А. А. Бочвар, К. П. Бунин, С. Т. Кишкин, В. Д. Садовский, И. И. Сидорин, А. П. Гуляев и их последователи.
Задачи: 1)Раскырыть физич-ю сущность явлений происходящ. В матер-х при воздействии на них различных факторов. 2) Установить завис-ть между составом, строением и свойс-ми матер-лов. 3) Изучить теорию и практику различныхъ способов упрочнения мат-лов, долговеч., надежность,4) изучить их область применения.


2. Физ. св-ва Ме
Это – удельный вес, температура плавления, термическое расширение, электоропроводность, магнитная проницаемость, плотность, масса, теплопроводность, сила тяжести, огнеупорность, огнестойкость, водо- и морозостойкость.
Термич. анализ – позволяет анализировать струтурные изменения в кристаллич. решетке Ме.
Магнитная дефектоскопия – анализ сплошности изделий, нахождение трещин внутри Ме.
Ультразвуковой, рентгеноструктурных анализ, оптическая микроскопия, электронные микроскопы.


3. Механич. испытания.
Прочность,твердость,хрупкость,упругость, вязкость
Прочность(деф-ние, предел текучести-упругости-прочности) Твёрдость(вдавливание индентора, динамичное, царапание) 1) Метод Бринелля – основан на вдавливании в поверхность Ме стального закаленного шарика под действием нагрузки Р. После снятия нагрузки на поверхности образца остается отпечаток, имеющий форму шаровидного сегмента. Чем тверже материал, тем меньше будет величина отпечатка.Твердость по Бринеллю обознач. НВ она оредел. как отношение нагрузки Р к площади отпечатка F: НВ=Р/F.
2) Метод Роквелла. Твердость по Рлквеллу определ-ся вдавливанием в испытуемый материал алмазного конуса с углом при вершине 120о или стального закаленного шарика диаметром 1,58 мм. На наконечник с алмазным конусом или шариком в начале действуют предварительной нагрузкой 10 кг, а затем – полной нагрузкой, к-рая зависит от твердости и толщины испытуемого материала. Значение твердости по Роквеллу определ-ся по разности глубины проникновения накрнечника в образец под действием полной и предварительной нагрузок. Практически число твердости на приборе Роквелла отсчитывается по циферблату индикатора.
3) Метод по Виккерсу. Твердость по Виккерсу (HV) определ-ся вдавливанием в испытуемый материал алмазной пирамиды с углом между противоположными гранями, равным 136о. Пирамида вдавливается в материал перпендикулярно к его пов-ти. В результате вдавливания алмазная пирамида оставляет на образце отпечаток – форма квадрат. Твердость по Виккерсу определ-ся отношением нагрузки Р к площади отпечатка F.


4. Классиф. мат-лов.
Конструкц. – твердые мат-лы, подвергаемые механич. нагружению.
Электотехнич. мат-лы – хар-ся особыми электрич-ми и магнитными хар-ками и предназначены для изготовления изделий применяемых для производства, передачи, преобразования и потребления электроэнергии.
Инструментальные – высокие показатели твердости, прочности и износоусойчивости, предназначены для изготовления режущего, мерительного и др. инструмента. Триботехнич. - для применения в узлах трения, с целью регулирования параметров трения и изнашивания для получения заданных работоспособности и ресурса этих узлов.
Рабочие тела – газообразные и жидкие мат-лы с помощью к-рых энергию преобразуют в мех-ую работу холод, теплоту. Технологические мат-лы – вспомогательные мат-лы, используемые для нормального протекания технологич. процессов переработки основных технич-х мат-лов в изделия или обеспечения нормальной работы машин. Топливо – горючие мат-лы, основной часть к-рых явл. Углерод, применяемое с целью получения при их сжигании тепловой энергии


5. Твердость металлов и пластмасс
твердость - свойство металла сопротивляться внедрению другого более твердого тела. Для определения твердости служат специальные приборы, называемые твердомерами. Рабочим органом каждого твердомера, входящим в контакт с поверхностью испытуемого металла, является наконечник. Нако-нечниками могут быть тела различной геометрической формы: шарик, конус пирамида и др., изготовленные из материала более твёрдого, чем испытуе¬мый, например, из закаленной стали, алмаза, твёрдого сплава. Наиболее распространено определение статической твердости на твердо¬мерах Бринелля, Роквелла и Виккерса путем вдавливания в испытуемый ме¬талл соответственно шарика, конуса, пирамиды. Величина внедрения нако¬нечника в поверхность испытуемого металла характеризует его твердость. При внедрении наконечника происходит контактное приложение нагрузки, под действием которой испытуемый металл пластиче¬ски деформируется в ограниченном объеме. При этом деформация тем мень-ше, чем тверже металл. Примерами определения динамической твердости могут служить спосо¬бы Польди. В первом случае стальной шарик ударом вдавливается одновременно в испытуемый металл и эталонный образец, твердость которо¬го известна. Сравнение полученных отпечатков на эталоне и испытуемом металле позволяет определить твердость последнего.


6. Атомно-кристаллич. строение Ме.
Атомно-кристаллич. стр-ра – взаимное расположение атомов (ионов), сущ-щее в реальном кристалле. В твердом состоянии Ме представляет собой постройку, состоящую из «+» заряженных ионов, омываемых «газом» из свободных электронов. Связь в Ме осущ-ся электростатическими силами. Между ионами и электронами проводимости возникают электростатические силы притяжения, к-рые стягивают ионы. Такая связь – Ме-ая. В Ме атомы располагаются закономерно, образуя правильную кристаллич. решетку, что соответствует min энергии взаимодействия атомов. Кристаллич. решетка состоит из воображаемых линий и плоскостей, проходящих через точки расположения ионов в пространстве. Первич крист-ция: переход сплава из жидкого в твёрдое состояние Вторичная крист-ция: превращение протекающее в некоторых сплавах когда они находятся уже в затвердевшем состоянии.


7. Типы крист решёт их дефекты. Полиморфные превращения.
Крист решётка представ регулярное расположение в кристалле частиц (атомов, ионов, молекул) харак-ющиеся периодической повторяемостью в 3-х измерениях. Крист решётка характеризуется 1) видом пространстренной группы симметрии 2) параметрами элементарной ячейки 3) координатами частиц ячейки 4) плотностью упаковки частиц в ячейке
Атомы в кристаллическом твёрдом теле распологаются в пространстве закономерно, периодически повторяясь в 3-х измерениях через строго определённое расстояние назыв. Парамитрами крист решётки ОЦК-9атомов(0,68) ГЦК-14атомов(0,74)ГПУ-17атомов(0,8)
Реальные кристаллы содержат определенные несовершенства – дефекты, к-рые классифицируются на: точечные, линеные и объемные. Точечные дефекты – вызывают искажения пространственной решётки на расстояниях соизмеримых с расстояниями между соседними атомами в кристалле. Вакансии _ узел крист реш в котором отсутствует атом или ион. Линейные – преждст собой нарушение правильных чередований атомных полскостей в крист решётке и назыв дислакациями.
Многие мет-лы в завис-ти от t могут сущест-ть в разных крист формах. Или полиморфных модификаций. Чтобы полим превращ протикало нужно переохлаждение относительно равновестной температуры для возникновения разности энергий Гиббса межде исходной образующей новой модификации.


8. Макроизлом.
Излом - внешний вид поверхности разлома Ме, образовавшегося при разрушении детали мех-ким воздействием. Макроанализ по излому состоит в рассмотрении излома невооруженным глазом (лупой) и определении вида излома. Различают: продольн. и поперечные – по строению рельефа, вязкий – свидетельствует о значит. пластич. деформации перед разрушением. Размер поперечн. сечения вблизи излома уменьш. Появл. шейка. Хрупкий – результат хрупкого разрушения, происх. без заметной пластич. деформации. Кристаллический. Смешанный – износ с участками хрупкого и вязкого разрушения. Хрупкий: 1) Транскристаллич. – трещина проходит по телу зерна. 2) Межкристаллич. – разрушение идет по границам зерен. 3) Крупно- 4) мелкозернистый. 5) нафталинистый. 6) Камневидный.


9. Кристаллизация Ме. Зародыши. Слиток.
Кристаллизац. Переход Ме из жидкого состояния в твердое (кристаллическое). Она протекает, когда система переходит к термодинамическому более устойчивому состоянию с меньшей энергией Гиббса (свободной). Процесс кристаллизации начинается с образования кристаллич. Зародышей (центров кристаллизации) и продолжается в процессе роста их числа и размеров. При переохлаждении сплава ниже равновесной температуры во многих участках жидкого сплава образуются устойчивые, способные к росту кристаллич. зародышей. При столкновении растущих кристаллов их правильная форма нарушается. Рост продолжается только в тех направлениях, где есть свободный доступ «питающей» жидкости.
Слиток
Кристаллы, образующиеся в процессе затвердевания Ме, могут иметь различную форму в зависимости от скорости охлаждения, хар-ра и количества примесей. Чаще в процессе кристаллизации образуются разветвленные (древовидные) кристаллы – дендриты. При образовании кристаллов их развитие идет в основном в направлении, перпендикулярном к плоскостям с максимальной плотностью упаковки атомов. Дендридное строение выявляется после спец-го травления шлифов, т.к. все промежутки между ветвями дендритов заполнены и видны обычно только места стыков дендроидов в виде границ зерен. Дендридное строение хар-но для макро- и микроструктуры литого Ме (сплава).


10. Технологические свойства Ме. Технолог. пробы
Тех. Пробы – упрощённое испытание для определения способности Ме к тем или иным деформациям,Ю которым они будут подвергатся при обработке или в процессе эксплуатации в виде готовых изделий. Тех. Св-ва – совокупность физ-ких и мех-ких св-в определяющих способность металлических материалов поддаваться обработке резанием, сваркой, ковкой и литьём. Свариваемость – способность Ме создавать прочное соединение путём их местного нагревания до роста или пластичного состояния. Обрабатываемость резанием – способность Ме-в подвергаться обработке режущим инструментом.


11. Сплавы.
Сплав – вещество, полученное сплавлением двух других или более компонентов. В практике широкое применение находят сплавы, полученные плавлением, спеканием, кристаллизацией, из паров электролизом, восстановлением из оксидов, плазменным напылением. Сплав Метал-кий– макроскопическая однородная система, состоящая из 2-х или более металлов, или металлов и неметаллов. Сплавы классифицируют: двойные, тройные и т.д., однофазные, многофазные. Фазы сплавов: ¦ жидкие растворы (однородная смесь из 2-х и более компонентов, к-рые равномерно распределены в виде отдельных атомов, ионов или молекул); ¦ твердые растворы (фаза, состоящая из 2-х или более компонентов, один из которых, сохраняя кристаллическую решетку, является растворителем, а другой распеделяется в решетке растворителя не изменяя ее типа); ¦ хим. соединения (образуются тогда, когда составляющие сплава вещества вступают в хим. взаимодействие); ¦ мех. смеси (мех. смесь двух компонентов А и Б образуется тогда, когда они не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступают в хим. реакцию с образованием соединения)


12. Диаграмма 1 типа. Правило отрезков.
1) в жидком состоянии обладают неограниченной взаимной растворимо¬стью:;2) не образуют твердых растворов: 3) не образуют химических соединений: Таким образом, диаграмма состояния I типа соответствует сплавам, ком¬поненты которых в жидком состоянии неограниченно растворяются друг в друге, а в твердом - образуют механическую смесь.
В соответствии с этой диаграммой плавятся и затвердевают многие ме¬таллические сплавы, например системы Pb-Sb, Sn-Zn, Ag-AI и др.
В процессе кристаллизации меняется фазовый состав сплава. Двойные диаграммы позволяют определить количество фаз в двухфазных областях диаграммы для каждой фигуративной точки сплава.
Первое положение правила отрезков: чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, хар-щую состояние сплава, проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими данную область; проекции точек пересечения на ось концентраций показывают составы фаз.
Второе положение правила отрезков: для того, чтобы определить количественное соотношение фаз через заданную точку проводят горизонтальную линию. Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.


13. Диаграмма 2 типа. Правило отрезков.
1) в жидком и твердом состояниях обладают неограниченной взаимной растворимостью;2) не образуют химических соединений;3) не образуют эвтектик.Таким образом, диаграмма состояния II типа соответствует сплавам с неограниченной растворимостью компонентов как в жидком, так и в твердом состояниях. В соответствии с этой диаграммой затвердевают и плавятся та¬кие системы, как Cu-Ni, Cu-Au, Cu-Pt, Fe-Ni, Fe-Cr, Fe-V и др.
Первое положение правила отрезков: чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, хар-щую состояние сплава, проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими данную область; проекции точек пересечения на ось концентраций показывают составы фаз.
Второе положение правила отрезков: для того, чтобы определить количественное соотношение фаз через заданную точку проводят горизонтальную линию. Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.


14. Диаграмма 3 типа. Правило отрезков.
Она соответствует сплавам, компоненты которых имеют неограни¬ченную растворимость в жидком и ограниченную - в твердом состоянии.
Диаграмма состояния эвтектического типа. По этой диаграмме кри¬сталлизуются сплавы, компоненты которых имеют следующие свойства:1) в жидком состоянии неограниченно взаимно растворяются; 2) в твердом состоянии обладают ограниченной растворимостью: один компонент растворяется в другом не в любых количествах, а только до неко¬торого предела;3) не образуют между собой химических соединений;4) образуют эвтектику.В реальных сплавах подобное взаимодействие компонентов встречается очень часто, например, в сплавах Cu-Ag, Cu-Sb, Al-Mg и др.Возможны два случая: I) оба компонента взаимно ограниченно растворя¬ются друг в друге; 2) первый компонент растворяется во втором, а второй - не растворяется в первом.
Первое положение правила отрезков: чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, хар-щую состояние сплава, проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими данную область; проекции точек пересечения на ось концентраций показывают составы фаз.
Второе положение правила отрезков: для того, чтобы определить количественное соотношение фаз через заданную точку проводят горизонтальную линию. Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.


15. Диаграмма 4 типа. Правило отрезков.
По этой диаграмме кристаллизуются сплавы, компоненты к-рых имеют след. св-ва: 1) в жидком состоянии обладают неограниченной взаимной растворимостью; 2) образуют одно устойчивое хим. соединение, к-рое не диссоциирует при нагреве до расплавления; 3) чистые компоненты и образующееся хим-кое, затвердевая, не дают твердых растворов.
Первое положение правила отрезков: чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, хар-щую состояние сплава, проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими данную область; проекции точек пересечения на ось концентраций показывают составы фаз.
Второе положение правила отрезков: для того, чтобы определить количественное соотношение фаз через заданную точку проводят горизонтальную линию. Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.


16. Диаграмма тройных сплавов.
Диаграмма состояния тройных сплавов имеет вид трехгранной призмы. Основанием призмы служит равносторонний треугольник, который указывает концентрацию компонентов. Этот треугольник называют концентрационным.
Компоненты, образующие сплав, указывают в вершинах треугольника, а тройные сплавы - точками внутри треугольника.
Для получения диаграммы состояния сначала строят(как и для двойных сплавов) кривые охлаждения в координатах температура-время. Эти сплавы отмечают точками в концентрационном треугольнике; из них восстанавливают перпендикуляры, на которых при соответствующих температурах откладывают критические точки. Через эти точки проводят поверхности (вместо линий на диаграммах двойных сплавов).


17-18.
Точка С – точка эвтектики(жидкая фаза переходит в твердую). Образуется механическая смесь – Ледебурит(аустенит + цементит)
Аустенит – твердый раствор углерода в гамма железе.
На АЕ жидкая фаза полностью исчезает.
AESG – 100% аустенит HB 200, K=85%
На SE при охлаждении из аустенита выделяются твердые кристаллы вторичного цементита.
Две фазы – аустенит + вторичный цементит.
На SG при охлаждении из аустенита выделяется феррит.
SGP – две фазы – аустенит + феррит.
Феррит – твердый раствор углерода в альфа железе.
Альфа – ОЦК – объемно центрическая кубическая структура.
На GP аустенит при охлаждении переходит в феррит (100% феррит).
На SK исчезает аустенит минимальное содержание углерода в аустените 0,18%; максимальное при температуре 1147 в точке Е 0,14%.
В точке S 100% аустенит переходит в 100% перлит(механическая смесь феррита и цементита, образующейся при распаде аустенита.
Точка S – эвтектоидная точка.
CSK – линия перлитных образований.
Графит – углерод в свободном состоянии.
Ледебурит – механическая смесь аустенита и цементита или перлита и цементита.
Диаграмма :
Три характерные точки:
S – эвтектоидная точка
С – точка эвтектики
Е – делит диаграмму на левую и правую часть
Чугун – железоуглеродистый сплав с содержанием углерода 2,14 до 6,67% (правая часть диаграммы.


19. Сталь. Марка . Св-во.
Сталь – это железоуглеродистый сплав с содержанием углерода до 2,14% и ряд постоянных или технологических примесей (сера, фосфор, азот, кисло-д, марганец…) влияющие на её св-ва. Марки Ст обыкновенного кач-ва: ГОСТ 380 – Ст обык кач-ва ( < 0,06 % серы, < 0,07% фосфора). Ст0, Ст1 кп(кипящая) Ст1 сп(спокойная) Ст3 пс(полуспак)
сп-Si-0,12-0,3;
пс-Si-0,05-0,17;
кп-Si-<0,07
Область применения: 1) В строительстве 2) слабонагруженные детали машин и приборы 3) сварные фермы, разные рамы, жел-бетон конструкции 4) крепёжные изделия 5) рельсы, ж/д колёса, валы, шкивы, шестерни ( Ст5,6) 6) детали грузоподъем и с/хоз машин (Ст7)
Св-ваЖ группа А поставляется по мех-ким св-вам; группа Б поставляется по гарантир хим составу; группа В поставляется по гарантир мех-ким св-вам и химич составу.
Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше её номер. Буква "Г" после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали.
стали классифицируют:
хим состав:
-углеродистые
-легированные
качество:
-обыкновенные
-качественные
-высококач
-особовысококач
способ выплавки:
-конвекторный
-мартеновский
-электросталь
-особые методы выплавки
структура и назначение:
-перлитнные
-аустенитные
-феритные
-карбидные
по назначению:
-конструкционные
-инструментальные
-спец. Назначения


20. Стали специального назначения
К сталям с особыми свойствами относят жаро- прочные,окалиностойкие,нержавеющие(коррозионностойкие) и стали с особыми физическими св-ми : магнитные( магнитотвердые и магнитомягкие), с высоким электрическим сопротивлением, особыми тепловыми и упругими св-ми.Применются для деталей ответственного значения,к которым предъявляются повышенные требования. Применение:ж. д. колеса, валы ,шкивы и т.д.


21. Углеродистая сталь :
В зависимости от химического состава различают стали углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) По содержанию углерода:
A) малоуглеродистыми, т. е. содержащими углерода менее 0,25%;Б) среднеуглеродистыми, содержание углерода составляет 0,25-0,60%
B) высокоуглеродистыми, в которых концентрация углерода превышает 0,60%
В зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора -стали подразделяют на (по качеству):
1.Стали обыкновенного качества, содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора.
2.Качественные - до 0,035% серы и фосфора каждого отдельно.
3.Высококачественные - до 0.025% серы и фосфора. 4.Особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до 0,015% серы.
По степени раскисления:
-Спокойные(СП) -Полуспокойные(ПС)
-Кипящие(КП)
По структуре:
-доэвтектоидные-эвтектоидные-заэвтектоидные
По назначению:
-цементуемые –улучшенные -высокопрочные
-(рессорно-пружинные) –инструментальные
Углеродистые стали, предназначенные для изготовления строительных и машиностроительных изделий.


22. Качественные стали
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":
У7 – углеродистая инструментальная, качественная сталь, содержащая 0,7% С, спокойная (все инструментальные стали хорошо раскислены); У12 - углеродистая инструментальная, качественная сталь, спокойная содержит 1,2% С; буква Г – повышенное содержание марганца.
Применение:
-автомобили, вагоностроение
-инженерные балки
-емкости, трубы
-ружейные зубчатые колеса


23. Классификация легированных сталей:
По содержанию легирующего элемента
а) низколегированные содержание легирующих элементов до 2,5%
б) среднелегированные, в их состав входят от 2,5 до 10% легирующих элементов;
в) высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов.
По качеству: 1) Качественные 2) Высококач
3) Особовысококач
По назначению: 1) Строительные 2)Конструкционные 3)Инструментальные
4) С особыми физ и хим св-ми
Различают три основных класса:
-перлитные -мартенситные
-полуферитные -аустенитные
По хим составу
-хромистые -марганцовистые
-хромоникелевые -хромоникелемолибденовые
Легиров стали классифицируютс:
1)По типу равновесной структуры 2)Структуры после нормализации 3)Хим-му составу
назначению
Лег стали относят:
-доэвтектоидные (Ф+П)
-эвтектоидные(П)
-заэвтектоидные (П+Карбиды)


24. Легированные стали подразделяют на:
а) низколегированные содержание легирующих элементов до 2,5%
б) среднелегированные, в их состав входят от 2,5 до 10% легирующих элементов;
в) высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов.
легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначают русскими буквами: А – азот К – кобальт Т – титан Б – ниобий М – молибден Ф- ванадий В – 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, за исключением молибдена и ванадия (содержание которых в солях обычно до 0,2-0,3%), а также бора (в стали с буквой Р его должно быть не менее 0,0010%).
Примеры: 14Г2 – низко легированная качественная сталь, спокойная, содержит приблизительно 14% углерода и до 2,0% марганца.
03Х16Н15М3Б - высоко легированная качественная сталь, спокойная содержит 0,03% C, 16,0% Cr, 15,0% Ni, до З,0% Мо, до 1,0% Nb.
Некоторые стали обозначают условными буквами: А-автоматная, Р-быстрорежущаяся,
Ш-шарикоподшипниковая, Е-магнитная, Э-электротехническая.
Применение: кузов пасс. Вагона Х14Г14Н3Т
ВАГОННЫЕ пружины сталь 55С2
Упорная плита сталь 38ХС


25. Автоматные стали выполняются по ГОСТу 1414-75 обозначают буквой "А" и цифрой, указывающей среднее содержание углерода в сотых долях процента:
А12 - автоматная сталь, содержащая 0,12% углерода (все автоматные стали имеют повышенное содержание серы и фосфора);
А40Г - автоматная сталь с 0,40% углерода и повышенным до 1,5% содержанием марганца. Применение: 1) детали крепежа (болты, гайки) 2) втулки, валики, дет-ли двигателнй
Литейные стали: 15Л,20Л…55Л: Прим-ся: 1)для отливки мелких и крупных машиностроительных деталей; 2)литые коленчатые валы; 3) детали подвижного состава.


26. Цементуемые стали (0,1..0,3%С)
Низко- и среднелегированные стали – 20Х, 15ХФ и др. Закалка и низкий отпуск – 58-62HRC сердцевина – ? -700-1500МПа; ?-10-12%, (35-45)HRC. Изготавливают детали машин (зубчатые колеса, кулачки и др.) По мех-ким св-вам подразделяют: 1) стали средней прочности ?-текучести < 700МПа (15Х, 15ХФ) 2) стали повышенной прочности ?=700-1100МПа (12Х2НА, 18Х2Н4МА) 3) хромистые (15Х, 20Н) 4) цементация ?-1,5мм+низкий отпуск (t=850©) 5) хромованадиевые (15ХНФ, V-0,15%, ?=690-800МПа) 6) хромомарганцевые (18ХГТ, 25ХГТ, титан-0,06%- автомобилестроение 7)хромо-никель-молибденовая (18Х2Н4МА- мартенсистого класса)
Области применения: 1) зубч. Колёса авиац-ных двигателей 2) судовые редукторы 3) шпиндели, муфты.


27. Инструментальные стали
Инструментальные, из которых изготовляют режущий, мерительный, штамповый и прочие инструменты. Эти стали содержат более 0,65% углерода. По хим-му сост-ву сталь делится на качественну и высококачественную. Кач-ные стали содержат вредные примеси серы не более 0,03 и фосфора 0,035%. В высокакачественных сталях – серы не более 0,02% и фосфора- 0,03%, меньше чем в кач-ных сталях неметаллических включений, сужены пределы содер-ния кремния и марганца.
Обозначают в десятых долях процента для инструментальных сталей, которые дополнительно снабжаются буквой "У":
У7 – углеродистая инструментальная, качественная сталь, содержащая 0,7% С, спокойная (все инструментальные стали хорошо раскислены);
У12 - углеродистая инструментальная, качественная сталь, спокойная содержит 1,2% С;
У8А - углеродистая инструментальная высоко качественная сталь, содержащая 0,8% углерода;
Область прим-ния: 1) зубила, молотки, отвертки (У7,У7А) 2) пуансоны, пилы, ножницы (У8) 3) резцы, сверла (У12)


28. Высокопрочные стали
Высокопрочные стали называют (с пределом прочности 1800-2000 МПа) - безуглеродные (не более 0,03 % С) сплавы железа с нике¬лем, легированные кобальтом, молибденом, титаном и другими элементами.
Эти стали содержат 8-14% хрома, 8-32% никеля, 0,5-2% Mn, 2-6% молибдена, до2% кремния (например 30Х9Н8М4Г2С2, 25Н25М4Г1)
Высокое значение вязкости разрушения и предел выносливости. Низкое применение из-за высокой легированности. Высокие механические свойства сталей HI8K9M5T, H12KI5M10 достигаются за счет совмещения мартенситного превращения, старения мартенсита и легирования твердого раствора. Эти стали сохраняют высокие механические характеристики при низких температурах вплоть до температур сжиженных газов. Такие стали теплоустойчивы до температур 500-700 °С. Находят при¬менение для ответственных деталей в авиации, судостроении.


29. Шарикоподшипниковые стали
Шарикоподшипниковые стали маркируют буквами "ШХ", после которых указывают содержание хрома в десятых долях процента:
ШХ6 - шарикоподшипниковая сталь, содержащая 0,6% хрома;
ШХ15ГС - шарикоподшипниковая сталь, содержащая 1,5% хрома и от 0,8 до 1,5% марганца и кремния.
Пружинные стали общего назначения должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям и пре¬делом выносливости при достаточных пластичности и сопротивлении хрупкому разрушению; иметь повышенную релаксационную стой¬кость.Стали должны обладать хорошей закаливаемостью и прокаливаемостью.Содержание углерода более 0,5% 55С2, 60С2А, 70С3А-кремнистые стали-пружинны вагонов, рессоры авто 60С2ХФА и 65С2ВА-высокая прокаливаемость -крупные пружины и рессоры.


30. Жаростойкие и жаропрочные стали.
Повышение окалиностойкости достигается введением в сталь главным образом хрома, а также алюминия или кремния, т. е. элементов, находящихся в твердом растворе и образующих в процессе нагрева защитные пленки оксидов (Сг, Fe)2O3, (Al, Fe)2O3. Введение в сталь 5—8 % Сг повышает окалиностойкость до 700—750 °С; увеличение содержания Сг до 15—17 % делает сталь окалиностойкой до 950—1000 °С, а при введении 25 % Сг сталь остается окалиностойкой до 1100°С. Легирование сталей с 25 % Сг алюминием в количестве 5 % повышает окалиностойкость до 1300°С. Окалиностойкость зависит от состава стали, а не от ее структуры. В связи с этим окалиностойкость (жаростойкость) ферритных и аустенитных сталей при равном количестве хрома практически одинакова.
Жаропрочными называют стали и сплавы, способные работать под напряжением при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.
Жаропрочные стали и сплавы применяют для изготовления многих деталей котлов, газовых турбин, реактивных двигателей, ракет и т.д., работающих при высоких температурах.
Сопротивление металла ползучести и разрушению в области высоких температур при длительном действии нагрузки называют жаропрочностью.
Жаропрочные стали благодаря сравни¬тельно невысокой стоимости (по сравнению со стоимостью других жаропрочных сплавов) широко применяют в высокотемпературной технике. Рабочие температуры жаропрочных сталей 500—750 °С. При температурах до 600 °С чаще используют стали на основе ?-твердого раствора, а при более высоких температурах — стали на основе аустенитной структуры, обладающие более высокой жаропрочностью.


31. Влияние легирующих эл-тов на чугун.
Сплав железа с углеродом (>2,14 % С) называют чугуном. При¬сутствие эвтектики в структуре чугуна обусловливает его использование исключительно в качестве литейного сплава.
Структура чугуна в отлив¬ках зависит в первую очередь от химического состава (содержания углерода и кремния) и скорости кристаллизации.
Кремний способствует процессу графитизации, действуя в том же направлении, что и замедление скорости охлаждения. Изменения, с одной стороны, содержание в чугуне углерода и крем-ния, а с другой — скорость охлаждения, можно получить различ¬ную структуру металлической основы чугуна. Чем больше в чугуне кремния, тем полнее протекает графитизация. Чем больше в чугуне угле-рода, тем меньше требуется кремния для получения заданной структуры.
Количество марганца в чугуне не превышает 1,25—1,4 %. Марганец препятствует графитизации, т. е. затрудняет выделение графита и повышает спо¬собность чугуна к отбеливанию — появлению, особенно в поверх¬ностных слоях, структуры белого или половинчатого чугуна. При повышенном содержании фосфора в структуре чугуна образуются твердые включения фосфидной эвтектики.
Чем меньше графитных включений, чем они мельче и больше степень изолированности их, тем выше прочность чугуна.


32. Коррозионно-стойкие стали.
Составы сталей, устойчивых к электрохимической коррозии, устанавливают в зависимости от среды, для которой они предназначаются. Эти стали можно разделить на два основных класса: хромистые, имеющие после охлаждения на воздухе ферритную, мартенситно-ферритную (феррита более 10 %) или мартенситную структуру, и хромоникелевые, имеющие аустенитную, аустенитно-мартенситную или аустенитно-ферритную (феррита более 10%) структуру.
Коррозионная стойкость стали повышается термической обра¬боткой: закалкой и высоким отпуском и созданием шлифован¬ной и полированной поверхности.
Стали 12X13 и 20X13 применяют для изготовления деталей с повышенной пластичностью, подвергающихся ударным нагруз¬кам (клапанов гидравлических прессов, предметов домашнего обихода), а также изделий, испытывающих действие слабоагрес¬сивных сред (атмосферных осадков, водных растворов солей ор¬ганических кислот и т. д.).
Стали 30X13 и 40X13 используют для карбюраторных игл, пружин, хирургических инструментов и т. д


33. Серые чугуны
Серым наз-ся чугун, в котором часть или весь углерод находится в свободном состоянии в виде графита, имеющего в плоскости микрошлифа форму прямолинейных или изогнутых пластин, а также разветвленных розеток с пластинчатыми лепестками. В СЧ кроме железа и углерода содержится кремний, а также марганец сера и фосфор, как неизбежные примеси. Графит придает излому чугуна темно-серый цвет. В машиностроении наиболее широкое применение получили доэвтектические чугуны, содержащие 2.4-3.8% углерода. С повышением содержания углерода графита образуется больше, что снижает мех. св-ва чугуна. С понижением содержания углерода снижает жидкотекучесть чугуна. Для повышения мех-кого св-ва применяют модидицирование (в расплав чугуна вводят измельчённые ферросилиций или силикокальций).


34. Ковкий чугун
Ковкий чугун – чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Такой чугун получают в отливках, изготовленных из белого доэвтектического чугуна и подвергнутых последующему графитизирующему отжигу, в результате чего цементит распадается, образуя при этом графит хлопьевидной формы. Мех. св-ва ковкого чугуна опред-ся структурой Ме-кой основы, количеством и степенью компактности включений графита. Из отливок ковкого чугуна изготовляют детали, работающие при ударных и вибрационных нагрузках. Ковкий чугун применяют главным образом для изготовления тонкостенных деталей. Маркировка: КЧ30-6 – Ков-кий чугун предел прочности при растяжении 300МПа относительное удлинение -6%


35. Высокопрочный чугун
Высокопрочными называются чугуны, в которых графит имеет шаровид¬ную форму. Высокопрочный чугун получают модифицированием жидкого чугуна присадками магния, церия, иттрия, кальция и некоторых других эле¬ментов . Чаще применяют маг¬ний в количестве 0,03-0,07 %. По содержанию остальных элементов высоко¬прочный чугун не отличается от серого чугуна. Под действием модификато¬ра, например магния, графит в процессе кристаллизации принимает шаро¬видную форму. Различают следующие марки высокопрочных чугунов: ВЧ 35; ВЧ 40 с ферритной металлической основой; ВЧ 45; ВЧ 50 с перлит- -. но-ферритной металлической основой; ВЧ 60; ВЧ 70; ВЧ 80; ВЧ 100, ВЧ 120' с перлитной металлической основой.
Твердость высокопрочных чугунов колеблется в пределах НВ 140-380 Высокопрочный чугун применяется как новый материал и как заменитель стали, ковкого чугуна и серого чугуна с пластинчатым графитом. По сравнению со сталью высоко¬прочный чугун обладает большей износостойкостью, лучшими антифрикци¬онными и антикоррозионными свойствами, лучшей обрабатываемостью ре¬занием. В отличие от ковкого, из высокопрочного чугуна можно отливать детали любого сечения, массы и размеров. К категории высокопрочных чугунов относятся чугуны, имеющие вклю¬чения вермикулярного графита - утолщенные изогнутые пластины со скругленными краями. По своим свойствам эти чугуны занимают промежу¬точное положение между чугунами с шаровидным и пластинчатым графи¬том. По ГОСТ 28394-89 изготавливают (из СЧ + 0,1 % Mg) следующие мар¬ки: ЧВГЗО, ЧВГ35, ЧВГ40, ЧВГ45. Чугун с вермикулярным графитом (ЧВГ) применяется при изготовлении прокатных станов, лопаток паровых турбин, а также в дизелестроении и других областях машиностроения.


36. Легированные чугуны
Легированием достигается улучшение прочностных и эксплуатаци¬онных характеристик чугуна или придание ему особых свойств: износостой¬кости, жаропрочности, жаростойкости, коррозионной стойкости, немагнитности и др. Чаще применяется комплексное легирование.
По основному легирующему элементу различают хромистые, никелевые, алюминиевые и другие легированные чугуны. В зависимости от степени ле-гирования легированные чугуны делятся на низколегированные - до 2,5 % легирующих элементов, среднелегированные - от 2,5 до 10 %, высоколеги-рованные - свыше 10 %. Низколегированные чугуны имеют перлитную или бейнитную структуру матрицы (металлической основы), среднелегированные -мартенситную, высоколегированные - аустенитную или ферритную. По на¬значению различают износостойкие, жаростойкие, жаропрочные и коррозионностойкие чугуны.
Примеры легированных чугунов: силал (5-7 % кремния) - жаростойкий материал; ферросилид (12-18 % кремния) - высокая коррозионная стойкость в растворах солей, кислот (кроме соляной) и щелочей; чугаль (19-25 % алю¬миния) - высокая жаростойкость.
Маркировка: ЧН19Х3 – легированный чугун 19% никеля 3% хрома. Ш- шаровидная форма графита;
Прменение: тормозные барабаны, диски сцепления, детали дизелей, компрессоров.


37. Технология производства чугуна.
Основной смысл доменных печей: избыточный углерод и примеси, путем окислительно-восстановительных реакций, выводим из железо-углеродистых сплавов. 1) Измельчение (щековая и валковая дробилки). 2) Обогащение (промывка, (магнитное отделение) сепарация). 3) Окуксование


38. Белый чугун
Чугун, в котором весь углерод находится в хим-ки связанном состоянии в виде цементита, назыв –ся белым чегуном. Цементит придаёт излому светлый блестящий вид. Структура – П, Л+Ц. БЧ подразделяют на 1) доэвтектические П+Ц+Л (П+Ц) 2) эвтектические Л 3) заэв-кие Л(П+Ц)+Ц1. Большое кол-во цементита делает БЧ очень твёрдым, труднообрабатываемым резанием и хрупким. Применение: для деталей простой конфигурации, работающих на износ (прокатные валки, шары размольных мельниц).


39. Алюминий и его свойства Прочность сплавов дости¬гает 550—650 МПа, но при меньшей пластичности, чем у дюралюминов. Высокопрочные алюминиевые сплавы, кроме меди и магния, содержат цинк. При увеличении содержания цинка и магния прочность сплавов повышается, а их пластичность и корро¬зионная стойкость понижаются. Добавки марганца и хрома улучшают коррозионную стойкость. По сравнению с дуралюмином эти сплавы обладают большей чувствительностью и концентраторам напряжений и пониженной коррозионной стойкостью под напряже¬нием. Сплавы обладают хорошей пластичностью в горячем состоянии и сравнительно легко деформируются в холодном состоянии после отжига.
Жаропрочные сплавы. Эти сплавы используют для деталей, рабо¬тающих при температурах до 300°С (поршни, головки цилиндров, крыльчатки, лопатки и диски осевых компрессоров турбореактивных двигателей, обшивка сверхзвуковых самолетов и т. д.). Жаропрочные сплавы имеют более сложный химический состав, чем рассмотренные выше алюминиевые сплавы. Их дополнительно легируют железом, никелем и титаном.
Высокой жаропрочностью обладает сплав Д20(дюралюминиевый сплав), используемый для деталей, длительно работающих при 250—350 °С, и в виде листов для деталей, кратковременно работающих при температурах до 300 °С. Повышенная жаропрочность достигается вследствие высокого содержания меди, а также марганца и титана, замедляющих диффу¬зионные процессы. Кроме того, титан задерживает процесс рекри¬сталлизации. Сплав АК4-1 закаливают при 525—535 °С, а сплав Д20 — при 535 °С в воде и подвергают старению при 200—220 °С


40. Отжиг и нормализация
ОТЖИГ I рода в зависимости от исходного состояния стали и температуры его выполнения может включать процессы гомогенизации, рекристаллизации, снижения твердости и снятия остаточных напряжений. отжиг I рода про¬водят при температурах выше или ниже температур фазовых превращений (критических точек Ас1 и Ас3)
Гомогенизации подвергают слитки легированной стали с целью уменьше¬ния дендритной или внутрикристаллитной ликвации, которая повышает склонность стали к хруп¬кому излому и возникновению де¬фектов.
Дендритная ликвация понижает пластичность и вязкость ле¬гированной стали.
Под рекристаллизационным отжигом понимают нагрев холоднодеформированной стали выше температуры начала рекристаллизации, выдержку при этой температуре с последующим охлаждением. Этот вид применяют для снятия наклепа между операциями холодного деформирования.
Отжиг для снятия остаточных напряжений применяют для отливок, сварных изделий, деталей после обра¬ботки резанием, из-за неравномерного охлаждения.
Отжиг II рода заключается в нагреве стали до температур выше точек Act или Ас3, выдержке и, последую¬щем медленном охлаждении. Понижая прочность и твердость, отжиг облегчает обработку, резание средне- и высокоугле¬родистой стали. Отжиг способ¬ствует повышению пластичности и вязкости по сравнению со свойствами, полученными после литья, ковки и прокатки. Различают следующие виды отжига: полный, изотермиче¬ский и неполный.
Полный отжиг заключается в нагреве доэвтектоидной стали на 30—50 °С выше температу¬ры, соответствующей точке Acs.
Изотермический отжиг состоит обычно в на¬греве легированной стали, и в сравни¬тельно быстром охлаждении до температуры, лежащей ниже точки A1 (обычно 660—680 °С). Выдержка 3—6 ч, необходимую для полного распада аустенита, после чего следует охлаждение на воздухе. Преимущество — в сокращении длительности процесса.
Неполный отжиг отличается от полного тем, что сталь нагре¬вают до более низкой температуры (немного выше точки А1).
Нормализация заключается в на¬греве доэвтектоидной стали до температуры, превышающей точку Ас3 на 40—50 °С, заэвтектоидной стали до температуры выше точки Аст также на 40—50 °С. Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую струк¬туру, полученную при литье при прокатке, ковке или штамповке. Нормализацию широко применяют для улучшения свойств сталь¬ных отливок вместо закалки и отпуска.
Улучшение- закалка+высокий отпуск(среднеуглерод-тые стали (0,3-0,5%С)): повышение предела выносливости и ударной вязкости.


41. Антифрикционные сплавы на основе Олова Свинца Цинка.
С одной стороны, баббиты имеют низкую прочность, невысокую температуру плавления (220— 320 °С), повышенную размягчаемость НВ 10—25 (100—250 МПа) при 100 °С, отлично прирабатываются и обладают хорошими ан¬тифрикционными свойствами. С другой сто¬роны, они имеют низкое сопротивление усталости, что ухудшает работоспособность подшипника. Оловянные баббиты исполь¬зуют в подшипниках турбин крупных судо¬вых деталей, турбонасосов, турбокомпрес¬соров, электрических и других тяжелона¬груженных машин. Баббиты Б88 и Б83 являются многоком¬понентными сплавами, но основой их служит система Sn—Sb. Сурьма и олово различаются по плотности, поэтому сплавы этих металлов способны к значительной ликвации. Для предупреждения этого дефекта в баббиты вводят медь. Она образует с сурьмой химическое соединение Cu3Sn. Цинковые антифрикционные сплавы. Сплавы ЦАМ10-5 и ЦАМ9,5-1,5 кроме алюминия и меди содержат 0,03—0,06 % Mg. В литом виде их применяют для монометаллических вкладышей, втулок, ползунов и т. д., а сплав ЦАМ10-5 для отливки биметалли¬ческих изделий со стальным корпусом. В деформированном виде сплав ЦАМ9,5-1,5 используют для получения биметаллических полос со сталью и алюминиевыми спла¬вами методом проката и последующей штамповки вкладыша. Вследствие высоких антифрикционных свойств и достаточной прочности при 120 °С эти сплавы могут заменять бронзы для узлов трения, температура которых не превышает 100 °С.


42. Способы закалки
Закалка - термическая обработка- заключается в на¬греве стали до температуры выше критической (A3 для доэвтектоидной и А1 — для заэвтектоидной сталей) или температуры рас¬творения избыточных фаз, в выдержке и последующем охлаждении со скоростью, превышающей критическую. Критич. скорость охлаждения – min скорость при которой весь аустенит переходит в мартенсит.
Способы закалки:
Ступенчатая закалка. Сталь после нагрева до температуры закалки охлаждают в среде, имеющей температуру несколько выше точки M (обычно 180—250 °С), и выдерживают в ней сравнительно короткое время. Затем изделие охлаждают до нормальной темпе¬ратуры на воздухе. Изотермическая закалка. Выполняют так же, как и ступенчатую, но в данном случае предусматривается более длительная выдержка выше точки М. При такой выдержке происходит распад аустенита с об¬разованием нижнего бейнита. Прерывистая закалка (в двух средах). Изделие, закаливаемое по этому способу, сначала быстро охлаждают в воде до темпера¬туры несколько выше точки М, а затем быстро переносят в менее интенсивный охладитель (в масло или на воздух), в котором оно охлаждается до 20 °С. Закалка с самоотпуском. Охлаждение изделия в закалочной среде прерывают, с тем чтобы в сердцевине изде¬лия сохранилось еще некоторое количество теплоты. Под дей¬ствием теплообмена температура в более сильно охлаждающихся поверхностных слоях повышается и сравнивается с температурой сердцевины. Тем самым происходит отпуск поверхности стали (самоотпуск). Обработка стали холодом. В закаленной стали, особенно со¬держащей более 0,4—0,5 % С, у которой точка М лежит ниже нуля, всегда присутствует остаточный аустенит. Аустенит понижает твердость, износостойкость и нередко приво¬дит к изменению размеров деталей, работающих при низких тем¬пературах, в результате самопроизвольного превращения его в мартенсит. Для уменьшения количества остаточного аустенита в закален¬ной стали применяют обработку холодом, заключающуюся в охлаждении закаленной стали до температур ниже нуля. (М – температура мартенситного превращения).


43. Отпуск
Отпуск заключается в нагреве закаленной стала до температур ниже Ас3, выдержке при заданной температуре и по¬следующем охлаждении с определенной скоростью. Отпуск является окончательной операцией термической обработки, в результате которой сталь получает требуемые механические свойства.
Низкий отпуск 250 °С. При этом снижаются закалочные макронапряжения, мартенсит закалки переводится в отпущенный мартенсит, повы¬шается прочность и немного улучшается вязкость без заметного снижения твердости.
Средний отпуск 350— 500 °С. Применяют для пружин и рессор, штампов. Такой отпуск обеспечивает высокие пределы упругости и выносливости и релаксационную стойкость. Структура стали после среднего отпуска — троостит отпуска; твердость стали 40—50 HRC. Высокий отпуск 500-650 °С. Структура стали после высокого отпуска — сорбит отпуска. Высокий отпуск создает наилучшее соотношение прочности и вязкости стали. Твердость 25-30 HRC. (валы, шатуны, коленвалы)
закалка с высоким отпуском.
Прокаливаемость – способность стали закаливаться на определенную глубину.
Закаливаемость – спос-сть стали к повышению твёрдости в результате закалки. Она определяется содержанием в стали углерода. Чем больше в мартенсите углерода, тем выше его твердость


44. Дефекты
1.Трещины: Трещины образуются при закалке в тех случаях, когда внутренние растягивающие напряжения, возникающие в ре¬зультате мартенситного превращения, превышают сопротивление стали разрушению. Другой причиной образования трещин является наличие в изделии концентраторов напряжений. Трещины — неисправимый дефект. 2. Деформация: Деформация, т. е. изменение раз¬меров и формы изделий, происходит при термической обработке в результате термических и структурных напряжений под дей¬ствием неоднородных объемных изменений, вызванных неравно¬мерным охлаждением и фазовыми превращениями. 3. Корабление: Коробление труднее устранить в длинных и тонких изделиях. Для уменьшения его такие детали охлаждают при закалке в зажа¬том состоянии (в штампах, прессах и приспособлениях). В момент протекания мартенситного превращения сталь разупрочняется. В таком состоянии она легко правится в штампе. 4. Недостаточная твердость 5. Повышенная хрупкость 6. Обезуглероживание
7. Окисление поверхности.


45. Химико-термической обработкой называют обработку, заключающуюся в сочетании термического и химического воздействий на металлы и сплавы для изменения химического состава структуры и свойств в поверхностных слоях. Химико-термическая обработка сводится к диффузион¬ному насыщению поверхностного слоя стали неметаллами (С, N, Si, В и др.) или металлами (Cr, A1 и др.) в процессе выдержки при определенной температуре в активной жидкой или газовой среде.
При ХТО одновременно протекают несколько процессов:
1) образование в окружающей среде (или в отдельном реак¬ционном объеме) диффундирующего элемента в атомарном (иони¬зированном) состоянии; насыщающая атмосфера должна обеспе¬чивать высокую концентрацию диффундирующего элемента на поверхности обрабатываемого металла (изделия). Количество атомов, поступающих из насыщающей среды в металл, в основном определяется скоростью химических реакций (или испарения), связанной с выделением насыщающего вещества;
2) адсорбция атомов (ионов) на поверхность металла с обра¬зованием химических связей между ионами насыщающего эле¬мента и основного металла (хемосорбция);
3) диффузия адсорбированных атомов от поверхности в глубь обрабатываемого металла .


46. Термическая обработка чугунов
Нормализация 850-950оС выдержка 1-3 ч; цель: повышенная НВ, ?в, износостойкость.
Отжиг: для получения КЧ из БЧ; смягчающий; для снятия внутр. напряжений.
ВТП (900-950 оС) служит для устранения поверхностного отбела у СЧ. Цель: распад Ц на графит; понижается НВ
НТП (650-750 оС) повышение ?в , частично или полностью распадается перлит.
Отжиг для снятия внутренних напряжений. Цель: стабилизация линейных размеров; снижение трещин; искусственное старение (без изменяющегося структурного превращения)
Закалка: объемно-непрерывная, изотермическая поверхностная.
Отпуск (250-600оС). Цель: уменьшение НВ, увеличение пластичности и упругости и уменьшение закалочных напряжений


47. Оборудование при ТО
Оборудование термических цехов машиностроительных заводов делится на 3 группы:
1. Основное оборудование (печи, охлаждающие устр-ва, закалочные прессы, оборудования для обработки холодом и т.д.)
2. Дополнительное оборудование (моечные машины, правильные прессы, травильные ванны, пескоструйные и дробеструйные аппараты)
3. Вспомогательное оборудование (установки для получения контролируемых атмосфер, мостовые и поворотные краны, транспортные устр-ва)


48. Термомеханическая обработка стали
Термомеханическая обработка (ТМО) заключается в со¬четании пластической деформации стали в аустенитном состоянии с закалкой.
Различают два основных способа термомеханической обра¬ботки.
Высокотемпературной тер¬момеханической обработкой (ВТМО), сталь деформируют при тем¬пературе выше Ас3,при которой сталь имеет аустенитную структуру. Степень деформации составляет 20—30 % (при большей деформации развивается рекристаллизация, сни¬жающая механические свойства). После деформации следует не¬медленная закалка во избежание развития рекристаллизации.
Низкотемпературной термомеханиче¬ской обработкой (НТМО), сталь деформируют в температурной зоне существования переохлажденного аустенита в области его относительной устойчивости (400—600 °С); температура деформа¬ции должна быть выше точки М, но ниже температуры рекри¬сталлизации. Степень деформации обычно состав¬ляет 75—95 %. Закалку осуществляют сразу после деформации.
После закалки в обоих случаях следует низкотемпературный отпуск (100—300 °С). Такая комбинированная ТМО позволяет получить очень высокую прочность при хорошей пластичности и вязкости.


49. Поверхностная закалка стали ТВЧ
При поверхностной закалке на некоторую глубину закаливается только поверхностный слой, тогда как сердцевина изделия остается незакаленной. Частота 66 кГц Основное назначение – повышение твердости, износостойкости и предела выносливости изделия. Сердцевина остается вязкой и воспринимает ударные нагрузки. Индукционный нагрев происходит вследствие теплового действия тока, индуктируемого в изделие, помещенном в переменное магнитное поле. Для нагрева изделие устанавливают в индуктор. Переменный ток, протекая через индуктор, создает переменное магнитное поле. В рез-те явления индукции в поверхностном слое возникают вихревые токи и в слое обрабатываемого изделия происходит выделение джоулевой теплоты.
1 первичная обмотка; 2 трансформатор; 3 индуктор; 4 закаливаемая деталь; 5 спрейер – охлаждает деталь


50. Цементация
Цементацией (науглероживанием) называется химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насы¬щении поверхностного слоя стали углеродом при нагреве в соответ-ствующей среде — карбюризаторе. Проводят при температурах выше точки Ас3 (930—950 °С), когда устойчив аустенит, растворяющий углерод в большом количестве. Окончательные свойства цементованные изделия приобретают в результате закалки и низкого отпуска, выполняемых после цементации.
Назначение цементации и последующей термической обработ¬ки — придать поверхностному слою высокую твердость и износо¬стойкость, повысить предел контактной выносливости и предел выносливости при изгибе и кручении.
Для цементации обычно используют низкоуглеродистые (0,1—0,18%С), чаще легированные, стали. Насыщающая среда – древесный уголь или каменноугольный полукокс и торфяной кокс + активизоторы (BaCO3 и Na2CO2 -10-40% от массы угля)
BaCO3+C=»BaO+2CO
2CO=»CO2+C(атомарное)


51.Цианированием называют процесс диффузионного насы¬щения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температуре 820—950 °С в расплавленных солях, содержащих группу NaCN.
Нитроцементацией называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температуре 840—860 °С в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака. Продолжительность про¬цесса 4—10 ч. Основное назначение нитроцементации — повыше¬ние твердости, износостойкости и предела выносливости стальных деталей.
Азотированием называют процесс диффузионного на¬сыщения поверхностного слоя стали азотом. Азотирование очень сильно повышает твердость поверхностного слоя, его износостой¬кость, предел выносливости и сопротивление коррозии в таких средах, как атмосфера, вода, пар и др.Изделия: гильзы, цилиндры ДВС, зубчатые колёса.


52. Алитирование и силицирование Ме.
Насыщение поверхности стали кремнием называют силицированием. Силицирование придает стали высокую коррозионную стойкость в морской воде, в азотной, серной и соляной кислотах и несколько увеличивает устойчивость против износа.
Силицированный слой является твердым раство¬ром кремния в а-железе. Силицированный слой отличается повышенной пористостью, толщина его 300-1000 мкм. Несмотря на низкую твердость 200— 300 HV, Силицированный слой обладает высокой износостой¬костью после предварительной пропитки маслом при 170—200 °С. (валики насосов, трубопроводы, арматура, гайки, болты и т. д.)
Алитирование — насыщение поверхности стали алюминием. В результате алитирования сталь приобретает высокую ока-линостойкость (до 850—900 °С), так как в процессе нагрева на поверхности алитированных изделий образуется плотная пленка окиси алюминия А12О8, предохраняющая металл от окисле¬ния. Алитированный слой обладает также хорошим сопротивле-нием коррозии в атмосфере и морской воде. Структура алитированного слоя представляет собой твердый раствор алюминия в а-железе. Концентрация алюминия в поверхностной части слоя составляет ~ 30 %. Тол¬щина слоя 200—1000 мкм. Твердость алитированного слоя (на поверхности) до 500 HV, износостойкость низкая. Алитированию подвергают топливники газогенераторных машин, чехлы термопар, детали разливочных ковшей, клапаны и другие детали, работаю¬щие при высоких температурах.


53. Хромирование — насыщение поверхности стальных изделий хромом. Этот процесс обеспечивает повышенную устойчивость стали к газовой коррозии (окалиностойкость) при температуре до 800°С, высокую коррозионную стойкость в таких средах, как вода и азотная кислота. Хромирование сталей, содержащих свыше 0,3—0,4%С, повышает также твердость и из-носостойкость. Диффузионный слой, получаемый при хромировании техниче¬ское железа, состоит из твердого раствора хрома в ?-железе. Твер¬дость слоя, полученного хромированием железа, 250—300 HV, а хромированием стали — 1200—1300 HV.
Хромирование используют для деталей пароводяной арматуры, клапанов, вентилей, а также деталей, работающих на износ в агрессивных средах.
Кадмирование - электролитическое нанесение тонкого слоя кадмия на поверхность стальных изделий для защиты от атмосферной коррозии.


54. ХТО
1) Химико-термической обработкой (поверхностным легированием) называют обработку, заключающуюся в сочетании термического и химического воздействий на Ме и сплавы для изменения химического состава структуры и свойств в поверхностных слоях. ХТО сводится к диффузион¬ному насыщению поверхностного слоя стали неМе (С, N, Si, В и др.) или Ме (Cr, A1 и др.) в процессе выдержки при определенной температуре в активной жидкой или газовой среде. При ХТО одновременно протекают несколько процессов: 1) образование в окружающей среде диффундирующего элемента в атомарном состоянии; насыщающая атмосфера должна обеспечивать высокую концентрацию диффундирующего элемента на поверхности обрабатываемого металла. Количество атомов, поступающих из насыщающей среды в металл, в основном определяется скоростью химических реакций, связанной с выделением насыщающего вещества; 2)адсорбция атомов (ионов) на поверхность металла с образованием химических связей между ионами насыщающего элемента и основного металла; 3) диффузия адсорбированных атомов от поверхности в глубь обрабатываемого металла (изделия). Виды цем-ции: твёрдыми углеродосодержащими смесями ( карбюризаторами) и газовая.


55. Механизм диффузионного насыщения стали. Изделия приобретают ценные св-ва: высокую жаростойкости, коррозионную стойкость, повышенную износостойкость и твёрдость. Способы диффузионного насыщения: 1) погружение в расплавленный Ме 2) насыщение из расплавленных солей 3) насыщение из сублимированной фазы 4) насыщение из газовой фазы. На границе раздела газовой фазы протекают реакции: 1р-ция обмена 2р-ция диссоциации 3р-ция диспропорционирования . Ме отсорбируется обрабатываемой поверхностью и диффундирует в глубь обрабатываемого изделия. Применяют контактный метод насыщения из газовой фазы (обрабатываемая деталь упаковывается в порошкообразную среду, состоящую из ферросплава диффундирующего элемента (50-75%), Al2O3 или шамота и 0,5-5% NH4Cl. При высокой темпер-ре идёт реакция диссоциации NH4C1 > NH3+HCl, HCl взаимодействует с ферросплавом, образуя галоидные соединения диффундирующего элем-та.


56. Тугоплавкие Ме и их сплавы
Наибольшее значение в технике имеют следующие тугоплавкие Ме: Nb, Mo, Cr, Та и W соответственно с температурой плавления 2468, 2628 1875, 2996 и 3410 °С.
Тугоплавкие металлы и их сплавы используют главным образом как жаропрочные.
Молибден, вольфрам и хром обладают высокой жаропрочностью, однако они склонны к хрупкому разрушению в результате высокой температуры порога хладноломкости, которую особенно сильно повышают примеси внедрения С, N, Н и О. После деформации ниже температуры рекристаллизации (1100—1300 °) порог хладноломкости молибдена и вольфрама понижается. Ниобий и тантау в отличие от вольфрама и молибдена — высокопластичные Ме и хорошо свариваются. Ниобий имеет более низкий порог хладноломкости и менее чувствителен к примесям внедрения. Указанные Ме обладают высокой коррозионной стойкостью, в том числе в кислотах и щелочах. Туг-кие Ме используются в качестве жаропрочных для работы в неокислительной среде. Сплавы ниобия применяются в конструкциях ядерных реакторов.


57. Титан
Титан—металл серого цвета. Температура плавления титана (1668 ± 5) °С. Титан имеет две аллотропические модификации: до 882 °С существует а-титан (плотность 4,505 г/см3), который кристаллизуется в гексагональной решетке с периодами а=0,2951 нм и с = 0,4684 нм (с/а = 1,587), а при более высоких температурах — р-титан (при 900 °С плотность 4,32 г/см3), имеющий ОЦК-решетку, период которой а — 0,3282 нм. Технический титан изготовляют двух марок: ВТ 1-00 (99,53 % Ti); ВТ 1-0 (99,46 % Ti).
Азот, углерод, кислород и водород увеличивают твердость прочность титана, но понижают пластичность, ухудшают свариваемость и снижают сопротивление коррозии (рис. 178). Особенно вреден водород, охрупчивающий титан, из-за выделения гидридов. Содержание водорода в сплавах не должно превышать 0,015/ Технический титан (ВТ 1— 00, ВТ1— 0) имеет ав = З00- 550 МПа, б = 20-25, \|з = 60-80 %, KCU < 1,0ч-1,5 МДж/м2 а_х = 160-225 МПа, Е = 14-10* МПа. На поверхности титана легко образуется стойкая оксидная пленка, повышающая сопротивление коррозии в морской воде в некоторых кислотах и других агрессивных средах. Титан устойчив к авиационной коррозии под напряжением. Технический титан обрабатывается давлением, сваривается дуговой сваркой в атмосфере защитных газов и контактной сваркой, но плохо обрабатывается резанием. Прим-ние: авиация, ракетная тех-ка, хим-кое машиностроение и т.д.


58. Классификация припоев
Металл или сплав, выполняющий роль связки при со¬единении твердых металлических тел методом паяния, на¬зывается припоем. Припои обычно делят на два класса: мягкие (главным образом на оловянной и свинцовой основах) и твердые (преимущественно на медной и серебряной основах). До тех пор, пока применялись припои лишь на свинцовооловянной и медносеребряной основах, такая классификация была вполне приемлемой. С появ¬лением большого количества совершенно новых припоев (например, на цинковой и алюминиевой основах) приня¬тая ранее классификация потеряла смысл. Цинковооловянные припои, имеют высокую твердость и относить их к мягким. Одной из главнейших характеристик припоя, является температура плавления, по этому при¬знаку на два класса: легкоплавкие, - имеющие темпе¬ратуру плавления ниже 400-450° (к которым относятся сплавы на оловянной, свинцовой, кадмиевой, висмутовой и цинковой основах), и тугоплавкие, - имеющие темпе¬ратуру плавления выше 450-500° (сюда войдут сплавы на медной, серебряной, золотой, алюминиевой, магние¬вой и никелевой основах). В дальнейшем мы будем придерживаться этой принятой нами классификации. Применяемые для паяния металлы и сплавы—при¬пои—должны обладать следующими специфическими свойствами: 1) температура плавления припоя обязательно дол¬жна быть ниже температуры плавления паяемых металлов; 2) расплавленный припой должен хорошо смачивать паяемый металл и легко растекаться по его по¬верхности; 3) в расплавленном состоянии припой должен обла¬дать высокой жидкотекучестью, необходимой для хоро¬шего заполнения шва; 4) прочность и пластичность припоя должны быть достаточно высокими; 5) в паре с паяемыми металлами припой должен быть коррозионно-устойчивым; 6) коэффициент термического расширения припоя не должен резко отличаться от коэффициента расширения металла основы; 7) припои, применяемые для паяния токопроводящих изделий, должны иметь высокую электропро¬водность; 8) металлы, входящие в состав припоя, не должны быть дефицитными и чрезмерно дорогими. В результате многовекового практического отбора, в процессе которого были отброшены все сплавы, не удов¬летворяющие перечисленным выше требованиям, а так¬же благодаря многочисленным научным исследованиям, проведенным в последние десятилетия, подобраны сле¬дующие группы сплавов, применяемых в качестве припоев: 1) свинцовооловянные сплавы, как в чистом виде, так и с присадкой сурьмы, кадмия, серебра и др.; 2) сплавы на цинковой основе с алюминием, оловом и медью; 3) сплавы на медной основе с цинком, оловом, нике¬лем, марганцем, фосфором и серебрим; 4) сплавы на серебряной основе с медью, цинком, оловом, кадмием, марганцем, фосфором и никелем; 5) сплавы на алюминиевой основе с кремнием и ме¬дью, и некоторые другие.


59. Антифрикционные Ме.
Антифрикционные сплавы применяют для заливки вкладышей подшипников скольжения. Основные требования, предъявляе¬мые к антифрикционным сплавам, определяются условиями ра¬боты вкладыша подшипника. Эти сплавы должны иметь достаточ¬ную твердость, но не очень высокую, чтобы не вызвать сильного износа вала. Сравнительно легко деформироваться под влиянием местных напряжений, т. е. быть пластичными; удерживать сма¬зочный материал на поверхности; иметь малый коэффициент тре¬ния между валом и подшипником. Для обеспечения этих свойств структура антифрикционных сплавов должна быть гетерогенной, состоящей из мягкой и пла¬стичной основы и включений более твердых частиц. При вращении вал опирается на твердые частицы, обеспечивающие износостой¬кость, а основная масса, истирающаяся более быстро, прираба¬тывается к валу и образует сеть микроскопических каналов, по которым циркулирует смазочный материал и уносятся продукты износа. Широко применяются сплавы на оловянной и свинцовой основе (баббиты). Марки: Б16-баббит (основа Pl)-16% олова, БК – кальциевый баббит . Применение: тяжелонагруженные машины, паровые турбины, турбонасосы.


60. Классификация цветных металлов и сплавов
Обладают разнообразными свойствами. Главными характеристиками конструкционных ц-х Ме являются плотность, температура плавления и кипения, химическая активность при высокой температуре и особенно в расплавленном состоянии. По этим причинам данные Ме можно разделить на следующие основные группы.1. Легкие металлы – алюминий, магний, бериллий. Плотность металлов минимальна и не превышает 2,7 г/см3 . Наиболее легкий металл этой группы – магний. 2. Тяжелые металлы – медь, никель, свинец, цинк, золото, серебро, палладий, платина. Плотность металлов не менее 7 г/см3 . Металл с максимальной плотностью – платина. Последние четыре металла образуют подгруппу благородных металлов. 3. Химически активные и тугоплавкие металлы – ванадий, вольфрам, гафний, молибден, ниобий, тантал, титан, хром, цирконий. Эти Ме объединяет чрезвычайно большая реакция способность соединения с другими элементами (в первую очередь с газами атмосферы) при высокой температуре, особенно в расплавленном состоянии. Чаще всего ц-е Ме применяют в технике и пром-сти в виде различных сплавов, что позволяет изменять их физ-кие, мех-кие и хим-кие св-ва в очень широких пределах. Кроме того, св-ва ц-х Ме изменяют путём термич-й обраб-ки, негартовки, эа счёт искусственного и естественного старения и т. д. Ц-е Ме подвергают всем видам мех-кой обработки и обработки давлением — ковке, штамповке, прокатке, прессованию, а также резанию, сварке, пайке. Из цветных металлов изготовляют литые детали, а также различные полуфабрикаты в виде проволоки, профильного металла, круглых, квадратных и шестигранных прутков, полосы, ленты, листов и фольги. Значительную часть цветных металлов используют в виде порошков для изготовления изделий методом порошковой металлургии, а также для изготовления различных красок и в качестве антикоррозионных покрытий.


61. Медноникелевые сплавы
Сплавы меди с никелем отличаются хорошими мех-кими свойствами, коррозионной стойкостью, технологичностью и особыми электрическими св-ми, что обусловливает широкое применение их в технике. Медь образует с никелем непрерывные твердые растворы. Никель существенно упроч-няет медь, причем максимальную прочность и твердость имеют сплавы примерно эквиатомного состава. При этом хар-ки пластичности и ударной вязкости практически не меняются. Никель повышает хар-ки жаропрочности, модуль упругости и понижает температурный коэффициент электросопротивления меди. По назначению медноникелевые сплавы делятся на две группы: конструкционные и электротехнические. К первой группе относятся высокопрочные и коррозионностойкие сплавы типа мельхиор, нейзильбер, ко второй — константан, обладающие высоким элек-м сопротивлением и определенными термоэлектрическими свойствами. МН95-5(NI,4,5-5%) Изгот-ют: трубы различного диаметра, листы. Детали для электротехники и приборостроения. МНЦ15-20 (NI15%,Zn20%): полосы, ленты, трубы, проволока; для приборов точной механики, медицинского инструмента, сантехники, столовые приборы, для электротехнических целей и др.


62. Классификация бронз. Маркировка и область применения Алюминиевые бронзы. Двухфазные бронзы подвергают горячей деформации или применяют в виде фасонного литья. Кремнистые бронзы
Эти бронзы легко обрабатываются давлением, резанием и свариваются. Их применяют для изготовления пружин и пружинящих дета¬лей приборов. Различают деформируемые и литейные оловянные бронзы . Деформируемые бронзы изготовляют в виде прутков, лент и проволоки в отожженном состояниях. Предназначаются для изготов¬ления пружин и пружинных деталей. Оловянные бронзы обладают хорошими литейными свойствами и применяются для литья деталей сложной формы. Недостатком отливок из оловянных бронз является большая микропористость. Бериллиевые бронзы Бронзу нередко легируют также титаном (0,1—0,25 %): БрБНТ1,9 а БрБНТ1,7. Бериллиевые бронзы применяют для мембран, пружин, пружинящих контактов, деталей, работающих на износ (кулачки полуавтоматов), в электронной технике и т. д. Свинцовые бронзы. Свинец практически не растворяется в жид¬кой меди. Поэтому сплавы после затвердевания состоят из кри¬сталлов меди и включений свинца. Такая структура бронзы обеспечивает высокие антифрикцион¬ные свойства. Применение бронзы БрСЗО для изготовления вкладышей подшипников скольжения, работающих с большими скоростями и при повышенных давле¬ниях. Маркировка: БрО - оловянная, БрА - алюминиевая, БрК- кремниевая, БрС- свинцовая, БрХ- хромистая ,БрЦр - циркониевая.


63. Классификация и св–ва медных сплавов Сплавы на основе меди: различают две основные группы медных сплавов: 1) латуни — сплавы меди с цинком; 2) бронзы — сплавы меди с другими элементами, в числе которых, но только наряду с дру¬гими, может быть и цинк. Медные сплавы обладают высокими ме¬ханическими и техническими свойствами, хорошо сопротивляются износу и коррозии. Принята следующая маркировка медных сплавов. Сплавы обозначают буквами «Л» — (латунь) или «Бр» (бронза), после чего следуют буквы основных элементов, образую¬щих сплав. Например, О — олово, Ц — цинк, Мц — марганец, Ж — железо, Ф — фосфор, Б — бериллий, X — хром и т. д. Цифры, следующие за буквами, указывают количество легирую¬щего элемента. Применение: втулки для подшипников ,литые подшипники, литая арматура и др.


64. Технология получения меди
Меди добываются из руд(оксидные и сульфидные(80% меди)).Операции получения: обжиг(сульфиды превращаются в оксиды ,газы, отходящие,содержат SO2 и используют для получению серной кислоты),плавка(отделение оксида железа,цинка и др примесей в виде шлака),конвертирование,огневое(выделение диоксида серы и получается черновая медь) и элект ролитическое рафинирование(насыщение О2,примеси железа,цинка,кобальта окисляются ,переходятв шлак и удаляются).Применение: электрические провода , кабели , котлы , в машиностроении т.д.Маркировка:Л80-латунь 80% меди.


65. Латуни, Латунями называют двой¬ные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк. Предельная раствори¬мость цинка в меди составляет 39 % Технические латуни содержат до 40—45 % Zn. К однофазным (пластичным)-латуням, деформируемым в хо¬лодном и горячем состоянии, относятся Л96 (томпак), Л80 (полу-томпак) и Л68, имеющая наибольшую пластичность. Двухфаз¬ные — менее пластичны в холодном состоянии. Эти латуни подвергают горячей обработке давлением. Однофазные альфа-латуни после отжига имеют ав = 250ч-350 МПа и б = 50-^55 % , а двухфазные — ов - 400-М50 МПа и б = 35-J-40 % . Прочность однофазной латуни может быть значительно повышена холодной пластической деформацией (ав = 450--700 МПа), однако пластичность резко снижается (6 — 34-5 %). Двухфазные латуни нередко легируют Al, Fe, Ni, Sn, Mn, Pb и другими элементами. Такие латуни называют специальными, или многокомпонентными. Введение легирующих элементов (кроме никеля) уменьшает растворимость цинка в меди и способствует образованию В'-фазы, поэтому специальные латуни чаще двух¬фазные Никель увеличивает растворимость цинка в меди. Легирующие элементы увели¬чивают прочность (твердость), но уменьшают пластичность латуни. Свинец облегчает обрабатываемость резанием и улучшав антифрикционные свойства. Сопротивление коррозии повышают Al, Zn, Si, Mn и Ni. Латуни в наклепанном состоянии или с высокими остаточными напряжениями и содержащие свыше 20 % Zn склонны к корро¬зионному («сезонному») растрескиванию в присутствии влаги, кислорода и аммиака. Для предотвращения растрескивания полу¬фабрикаты из латуни указанных составов отжигают при 250— 650 °С, а изделия из латуни — при 250—270 °С. Все латуни по технологическому признаку подразделяют на две группы: деформированные, из которых изготовляют листы, ленты, трубы, проволоку и другие полуфабрикаты, и литейные — для фасонного литья. Литейные латуни обладают хорошей жидкотекучестью, мало склонны к ликвации и обладают антифрикционными свойствами. Когда требуются высокая пластичность, повышенная тепло¬проводность и важно отсутствие склонности к коррозионному растрескиванию, применяют а-латуни с высоким содержанием меди (Л96 и Л90). Латуни Л62, Л60~, Л59 (а + р'-латуни) с боль¬шим содержанием цинка обладают более высокой прочностью, лучше обрабатываются резанием, дешевле, но хуже сопротивля¬ются коррозии. Наибольшей пластичностью обладает а-латунь (Л68), которую чаще используют для изготовления деталей штамповкой. Сопротивление коррозии повышает Al,Zn,Si и Ni. Латуни в наклепанном состоянии или с высокими остаточными напря¬жениями и содержание >>20 % Zn склонны к коррозионному («сезон¬ному») растрескиванию в присут¬ствии влаги, кислорода, аммиака. Для предотвращения растрескива¬ния латуни указанных составов от¬жигают при 250—300 °С . Все латуни по техническому при¬знаку делят на деформированные, из которых изготовляют листы, ленты, трубы, проволоку и другие полу¬фабрикаты, и литейные — для фа-сонного литья. Литейные латуни обладают хоро¬шей жидкотекучестью и антифрик¬ционными свойствами, мало склонны к ликвации.


66-67. Все сплавы алюминия можно разделить на две группы: 1) дефор¬мируемые, предназначенные для получения полуфабрикатов (листов, плит, прутков, профилей, труб и т. д.), а также поковок и штамповок путем прокатки, прессования, ковки и штамповки . Деформируемые сплавы, по способности упрочняться термической обработкой, делят на сплавы, неупрочняемые термической обработ¬кой, и сплавы, упрочняемые термической обработкой; 2) литейные сплавы , предназначенные для фасонного литья.Сплавы для фасонного литья должны обладать высокой жидкотекучестью, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к обра¬зованию горячих трещин и пористости в сочетании с хорошими меха¬ническими свойствами, сопротивлением коррозии и др.Высокие литейные свойства имеют сплавы, содержащие в струк¬туре эвтектику. Эвтектика образуется в сплавах, в которых содержа¬ние легирующих элементов больше предельной растворимости в алю¬минии. Поэтому содержание легирующих элементов в литейных сплавах выше, чем в деформируемых. Чаще применяют сплавы А! —Si, А1—Си, Al—Mg. Для измельчения зерна, а следовательно, улучшения механических свойств в сплавы вводят модифицирующие добавки (Ti, Zr, В, V и др.). Наибольшее распространение получили сплавы А1—Си, Al—Sif Al—Mg, Al—Си—Mg, Al—Си—Mg—Si, Al—Mg—Si, а также Al—Zn—Mg—Си. В равновесном состоянии эти сплавы представляют собой низколегированный твердый раствор и терметаллидные фазы СиА12 (6-фаза), Mg2Si, Al2CuMg (S-фаза), AleCuMge и Al2Mg3Zn3 (T-фаза)2, Al3Mg2 и др. (рис. 183).Все сплавы алюминия можно разделить на деформируемые, предназначенные для получения полуфабрикатов (листов, плит,прутков, профилей, труб и т. д.), а также поковок и штамповых заготовок путем прокатки, прессования, ковки и штамповки, и литейные, предназначенные для фасонного литья.Деформируемые сплавы по способности упрочняться терми¬ческой обработкой подразделяют на сплавы, неупрочняемые тер¬мической обработкой, и сплавы, упрочняемые термической об¬работкой.Сплавы алюминия, обладая хорошей технологичностью во всех стадиях передела, малой плотностью, высокой коррозионной стойкостью, при достаточной прочности, пластичности и вяз¬кости нашли широкое применение в авиации, судостроении, авто¬строении, строительстве и других отраслях народного хозяйства


68. Благородные металлы, золото, серебро, платина и металлы платиновой группы (иридий, осмий, палладий, родий, рутений), получившие своё название главным образом благодаря высокой химической стойкости и красивому внешнему виду в изделиях. Кроме того, золото, серебро и платина обладают высокой пластичностью, а металлы платиновой группы — тугоплавкостью. Эти достоинства отдельных Б. м. сочетаются в их сплавах, широко применяемых в технике. Золото и серебро известны человечеству несколько тысячелетий; Высокие каталитические свойства некоторых Б. м. позволяют применять их в качестве катализаторов: платину — при производстве серной и азотной кислот; серебро — при изготовлении формалина. Радиоактивное золото заменяет более дорогую платину в качестве катализатора в химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Б. м. используют также для очистки воды.


69. Легкоплавкие Ме
Легкоплавкие Ме отличаются тем,что T их плавления ниже чем t плавления железа,т.е. 1539С. К ним относят алюминий,цинк,олово,свинец. Маркировка:Л(температура плавления),Л120-легкоплавкий Ме с t =120.Применение:в электрооборудованиях .


70. Цинковые литейные сплавы. Все литейные цинковые сплавы имеют очень узкий температурный интервал кристаллизации, содержат много эвтектики, поэтому обладают хорошей жидкотекучестью и дают плотные отливки. Лучшими способами получения отливок являются литье под давлением и литье в кокиль. Относительно низкая температура литья (440–470 ° С) определяет легкие условия работы пресс-форм и кокилей, а высокая жидкотекучесть позволяет отливать тонкостенные детали сложной формы. В процессе естественного старения цинковых сплавов происходит уменьшение размеров (усадка) отлитых деталей (на 0,07–0,09 %). Две трети усадки происходит в течение 4–5 недель, остальное — в течение многих лет. Для стабилизации размеров применяют термообработку — отжиг (3–6 ч при 100 ° С, или 5–10 ч при 85 ° С, или 10–20 ч при 70 ° С). Цинковые сплавы могут подвергаться сварке и пайке. Однако эти процессы применяют главным образом для заделки дефектов, так как сварные и паяные швы имеют низкую прочность. Оловянно-свинцовыми припоями можно паять только предварительно никелированные детали с использованием флюса — подкисленного хлористого цинка. Наиболее широко литейные цинковые сплавы используются в автомобильной промышленности для отливки корпусов карбюраторов, насосов, спидометров, решеток радиаторов, деталей гидравлических тормозов, а также в других отраслях промышленности, бытовой технике для отливки деталей приборов, корпусов, арматуры и т. д. Эти сплавы нельзя использовать в условиях повышенных и низких температур, так как уже при температуре 100 ° С их прочность снижается на 30 %, твердость на 40 %, а при температуре ниже 0 ° С они становятся хрупкими.Для повышения коррозионной стойкости и для декоративных целей на цинковые изделия наносят различные защитные покрытия. В зависимости от условий службы цинковых изделий применяют двух- или трехслойные защитные покрытия различных толщин. Как правило, в качестве покрытий используют медь, никель и хром.


71. Коррозией называется процесс разрушения металлов в результате физико-химического воздействия окружаю¬щей среды. Различают химическую и электрохимическую коррозию. - Химическая коррозия — это взаимодействие поверх¬ностного слоя металла с химическими реагентами, при котором не возникает электрохимических процессов. На¬пример, взаимодействие металлов с химически активными газами (Оз, №8, SCb и т. д.) в отсутствие влаги или при высокой температуре. Электрохимическая коррозия — это взаимодействие металлов с растворами электролитов. Например, разру¬шение металлов в растворах солей, кислот и щелочей, в атмосфере химически активных газов в присутствии влаги. Процессы электрохимической коррозии про¬текают по законам электрохимии. Сильнее всего коррозии подвергается железо. Ежегод¬но от коррозии теряется'Около четверти мировой добычи его. Ржавление железа — сложный процесс, в резуль¬тате которого на поверхности металла образуется гидроксид железа Fе(ОН)з, представляющий собой рыхлую массу красно-коричневого цвета. Он не предохраняет железо от дальнейшего воздействия на него окружающей среды, а поэтому железо разрушается до конца. Не¬которые металлы, например алюминий, цинк, хром, при соприкосновения с кислородом воздуха покрываются плот¬ной пленкой оксида, которая защищает их от дальнейшего разрушения. Коррозионная стойкость стали повышается термической обра¬боткой: закалкой и высоким отпуском и созданием шлифован¬ной и полированной поверхности.


72. Неметаллические материалы. Классификация К неметаллическим материалам относятся полимерные материалы органические и неорганические: различные виды пла¬стических масс, композиционные материалы на неметаллической основе, каучуки и резины, клеи, герметики, лакокрасочные по¬крытия, а также графит, стекло, керамика. Такие их свойства, как достаточная прочность, жесткость и эластичность при малой плотности, светопрозрачность, химиче¬ский стойкость, диэлектрические свойства, делают эти материалы часто незаменимыми. Также следует отметить их технологичность и эффективность при использовании. Эти материалы находят все большее применение в различных отраслях машиностроения.


73. Классификация полимеров. Структура и св-ва полимеров Структуру и свойства полимеров можно классифи¬цировать по различным признакам (составу, форме макромолекул, фазовому состоянию, полярности, отношению к нагреву). По со¬ставу : органические(смолы и каучуки), элементо-органические(содержат в составе основной цепи неорганические атомы (Si, Ti, A1), сочетающиеся с органическими радикалами (СН3, С6Н&, СН2). Эти радикалы придают материалу прочность и эластичность, а неорганические атомы сообщают повышенную теплостойкость), неорганические. Элементоорганические соединения содержат в составе основной цепи неорганические атомы (Si, Ti, A1), сочетающиеся с органическими радикалами (СН3, С6Н&, СН2). Неорганические полимеры:силикатные стекла, керамика, слюда, асбест, графит(карбоцепной полимер). Основу : оксиды кремния, алюминия, магния, кальция и др. Св-ва полимеров обусловлено структурой их макромолекул. По форме макромолекул : линей¬ные, разветвленные, плоские, ленточные, пространственные или сетчатые. Линейные макромолекулы обеспечивают эластичность материала, способность его размягчаться при нагреве, а при охлаждении вновь затвердевать (полиэтилен, полиамиды и др.). Лестничные полимеры обладают повы¬шенной теплостойкостью, большей жесткостью, они нерастворимы в стандартных органических растворителях (кремнийоргаиические полимеры).Редкосетчатые (сетчатые) полимеры обладают упругостью (мягкие резины). Густосетчатые (пространственные) полимеры отличаются твер¬достью, повышенной теплостойкостью, нерастворимостью.По фазовому состоянию : аморфные и кристаллические. Аморфные полимеры однофазны и построены из цепных моле¬кул, собранных в пачки.По отношению к нагреву: термопластичные(структура линейная или раз¬ветвленная) и термореактивные. Св-ва: 1)неспособны переходить в газообразное состояние, при нагреве образовывают низковязкие жидкости, а термостабильные не размягчаются,2)с повышением молекулярной массы уменьшается растворимость. Три физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. Мех. св-ва полимеров зависят от времени действия и скорости приложения нагрузок. Старение – самопроизвольное необратимое изменение важнейших технических характеристик, происходящее в результате сложных химических и физических процессов, развивающихся в материале при эксплуатации и хранении. Причины старения: свет, теплота, кислород, озон и другие немеханические факторы.


74. В основе термопластичных пластмасс лежат полимеры линейной или разветвленной структуры, иногда в состав полиме¬ров вводят пластификаторы. Термопласты имеют ограниченную рабочую температуру, свыше 60—70 °С начинается резкое сни¬жение физико-механических свойств. Более теплостойкие струк¬туры могут работать до 150—250 "С, а термостойкие с жесткими цепями и циклические .структуры устойчивы до 400—600 °С. При длительном статическом нагружении появляется вынуж¬денно-эластическая деформация и прочность понижается. С уве¬личением скорости деформирования не успевает развиваться высо-коэластическая деформация и появляется жесткость, иногда даже хрупкое разрушение. Более прочными и жесткими являются кристаллические полимеры. Предел прочности термопластов со¬ставляет 10—100 МПа. Модуль упругости (1,8—3,5)103МПа. Они хорошо сопротивляются усталости, их долговечность выше, чем у металлов. Предел выносливости составляет 0,2—0,3 предела прочности. При частотах нагружения свыше 20 Гц происходят разогрев материала и уменьшение прочности.


75. Свойства защитных покрытий определяются: механическими и химическими свойствами плёнки покрытия; сцеплением плёнки с защищаемой поверхностью; коррозионной стойкостью конструкц. Материала (шпатлёвка-грунтовка-покрываемый слой). Основные виды лакокрасочных покрытий: 1.Лаки и краски на основе битумов. Лаков и смол (БТ-177,БТ-783) - для слабоагрессивных сред при повышенной влажности. 2.Эпоксидные эмали (ЭП-733,ЭП-ЭП10) - слабо и средне агрессивных средах 3. Масляные краски (МА-011,МА-012) - закрытых помещений при слабо агрессивной среде. Главным фактором, определяющим интенсивность коррозионного износа, является относительная влажность( критич. 70…75).


76. Термопластичные_пластмассы
Основа-литейная и разветвлённая структура.Тэ-не>60-70C(400-600C-термостойкие).П-610-литьевой продукт поликонденсации соли гексаметилендиамина и себациновой кислоты.Капрон-смола капроновая литьевая, для изготовления синтетического волокна и плёнки. Полиолефины; ВМС получаемые полимеризацией олефино. В машиностороении широко применяют ПЭ(полиэтилен-в виде порошка и гранул; обл.применения-плёнки,трубы,шланги,волокна) и ПП(полипропилен-Тэ-150С-продукт полимеризации пропилена в виде порошка и гранул белого цвета; обл.пр.-трубы,корпуса насосов ит.д.).


77. Поливинилхлорид (ПВХ) - это материал, относящийся к группе термопластов (Термопласты - это пластмассы, которые после формования изделия сохраняют способность к повторной переработке). Чистый ПВХ на 43% состоит из этилена (продукта нефтехимии) и на 57% из связанного хлора, получаемого из поваренной соли. ПВХ выделяется в виде порошка. Для производства оконных профилей, в порошкообразный ПВХ добавляют стабилизаторы, модификаторы, пигменты и вспомогательные добавки. Эти компоненты оказывают влияние на такие свойства оконных профилей, как светостойкость, устойчивость против атмосферных воздействий, цветовой оттенок, качество поверхности, свариваемость_и_т.д. В качестве стабилизаторов главным образом используется свинец, который находится в ПВХ в связанном, т.е. биологически пассивном состоянии. В последнее время ряд фирм стали применять еще более безвредное соединение кальция и цинка. Для повышения ударной вязкости (ударная вязкость - это способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки) в полимерные материалы, идущие на изготовление системных профилей, добавляют модификаторы, которые повышают прочность оконных деталей при их обработке. Поэтому иногда ПВХ, использующийся для изготовления оконных профилей, называют модифицированным.
Также необходимо отметить, что содержание винилхлоридных мономеров в 1 кг профиля не превышает 1 мг и их выделение при любой обработке профилей не_происходит. ПВХ является трудновоспламеняющимся и самогасящимся материалом. Он устойчив к воздействию щелочей, кислот, извести, а также к атмосферным воздействиям.


78. Композиционные_материалы Классификация композиционных материалов по свойствам наполнителей. В зависимости от свойств матрицы и наполнителя композиционные материалы подразделяются на различные группы. В их число входят конструкционные материалы, армированные волокнами. Армирующие волокнистые наполнители (АВН)
Для конструкционных композитов общего назначения широко используются АВН на основе волокон с умеренными характеристиками механических свойств (стеклянных и других наиболее доступных и относительно дешевых волокон). Композиты со специфическими физическими и другими свойствами получают, используя АВН на основе соответствующих видов волокон и волокнистых_структур. Композиты с высоким уровнем механических свойств получают с использованием АВН на основе высокопрочных, а также сверхпрочных и высокомодульных волокон и нитей: параарамидных, стеклянных, углеродных, оксидных, карбидных, борных_и_др. Получение термостойких композитов требует использования АВН на основе высокотермостойких ароматических, углеродных, специальных стеклянных, а также других неорганических волокон и нитей.
Для электроизоляционных конструкционных композитов используются АВН на основе полиэфирных волокон и специальных видов стеклонитей с высокими электроизолирующими свойствами (особенно для высокочастотных диэлектриков).
Видом волокнистого наполнителя во многом определяются заданные физические характеристики, а также устойчивость к эксплуатационным воздействиям (температуры, окружающей среды и др.). В ряде случаев выбор АВН может диктоваться экономическими причинами - их стоимостью как сырья.
Направление использования композитов требует соответствующего выбора полимерных матриц (связующих), обеспечивающих высокую степень реализации функциональных свойств армирующих волокон и АВН в готовом композиционном материале и изделии. Перечислим наиболее важные виды композиционных материалов в зависимости от волокнистого состава АВН: органопластики (содержащие различные органические волокна или нити); арамидопластики, армированные арамидными волокнами или нитями; стеклопластики (со стеклянными волокнами или нитями); углепластики (содержащие углеродные волокна или нити); боропластики и др.


79. Композиционные материалы с неметаллической матри¬цей нашли широкое применение. В качестве неметаллических мат¬риц используют полимерные, углеродные и керамические мате¬риалы. Из полимерных матриц наибольшее распространение полу¬чили эпоксидная, фенолоформальдегидная и полиимидная.. Упрочнителями служат волокна: стеклянные, углеродные, борные, органические, на основе нитевидных кристаллов (оксидов, карбидов, боридов, нитридов и др.), а также металлические (проволоки), обладающие высокой прочностью и жесткостью. Свойства композиционных материалов зависят от состава ком¬понентов, их сочетания, количественного соотношения и прочности связи между ними. Армирующие материалы могут быть в виде волокон, жгутов, нитей, лент, многослойных тканей. Чем выше прочность и модуль упругости волокон, тем выше прочность и жесткость композиционного материала. Свойства матрицы опре¬деляют прочность композиции при сдвиге и сжатии и сопротивле¬ние усталостному разрушению. По виду упрочнителя композиционные материалы классифи¬цируют на стекловолокниты (они рассмотрены в гл. XXVII), карбоволокниты с углеродными волокнами, бороволокниты и_орга-новолокниты.


80. Термореактивные_пластмассы производят на основе термореактивных смол: аминоальгидных, полиамидных и др. Отличаются :большой Тэ,не склонны ползучести, большой клеящей способностью, теплостойкостью, химической стойкостью, эл. Изол. Св-вами. ФФС -получают из фенола с формальдегидом. Лаки бакелитовые – марки ЛБС-1,2,3,СБС-1-для изготовления ДСП, текстолита, клеев, оболочковых форм и др.


81. Магний Магний — металл светло-серого цвета. Характерным войством магния является его малая • плотность (1,74 г/см3). Температура плавления магния 650 °С. Кристаллическая ре-метка гексагональная (а = 0,3103, с = 0,5200 нм, с/а = 1,62354). < ехнический магний выпускают трех марок МГ90 (99,9 % Mg), НГ95 (99,95 % Mg) и МГ96 (99,96 % Mg). Механические свойства ;итого магния: ав =115 МПа, ст0)2 = 25 МПа, 5 = 8 %, ЗОНВ, деформированного (прессованные прутки): 0В = 200 МПа, •-:!? = 90 МПа, 6 = 11,5 %, 40НВ. На воздухе магний легко оспламеняется. Используется магний в пиротехнике и хнмпче-кой промышленности. Сплавы магния обладают малой плотностью, высокой дельной прочностью, хорошо поглощают использование в авиационной вибрации, что пред-лределило их широкое и ракетной технике. Магниевые сплавы, как и алюминиевые, по технологии изго¬товления подразделяют на две группы: 1) литейные сплавы — для получения деталей методом фасонного литья, маркируемые бук¬вами «МЛ»; 2) деформируемые сплавы, подвергаемые прессова¬нию, прокатке, ковке, штамповке и другим видам обработки давле¬нием, маркируемые буквами «МА». Магниевые сплавы, как и алю¬миниевые, подвергают термической обработке — диффузионному отжигу (гомогенизации), отжигу, закалке и старению.


82. Производство алюминия. В реакционном сосуде окись алюминия превращается сначала в хлорид алюминия. Затем в плотно изолированной ванне происходит электролиз AlCl3, растворенного в расплаве солей KCl, NaCl. Выделяющийся при этом хлор отсасывается и пода¬ется для вторичного использования; Алюминий осаждается на катоде. Преимуществами данного метода перед существующим электролизом жидкого крио¬литоглиноземного расплава (Al2O3, растворенная в кри¬олите Na3AlF6) считают: экономию до 30% энергии; возможность применения окиси алюминия, которая не годится для традиционного электролиза (например, Al2O3 с высоким содержанием кремния); замену дорогостоящего криолита более дешевыми солями; исчезновение опасности выделения фтора. Восстановление хлорида алюминия марганцем (Toth — метод) При восстановлении марганцем из хлорида алюминия освобождается Алюминий. Посредством управляемой конденсации из потока хлорида марганца выделяются связанные с хлором загрязнения. При освобождении хлора хлорид марганца окисляется в окись марганца, которая затем восстанавливается до марганца, пригодного к вторичному применению. Сведения в имеющихся публикациях весьма неточны, так что в данном случае придется отказаться от оценки метода. Есть ещё методы: Рафинирование, выдержка (30-40 мин. Т-690-730С), А95,А97. Различают AL особой чистоты А99,А9


83. Тенденция развития
Материалы,предназначенные для изготовления должны обеспечить прочностные и технологические характеристики. Наиболее дешевые стали обыкновенного качества,наиболее дорогие- тонколистовая сталь.Стоимость легированной стали зависит от химического состава стали.Чем больше размеры сортового проката,тем ниже его стоимость.Цена возрастает при введении в ее состав никеля ,молибдена ,вольфрама и ванадия.Высокую стоимость имеют коррозионно-стойкие стали,жаропрочные сплавы. Цены на пермаллойные сплавы зависят от содержания никеля и размеров полуфабрикатов. Цветные Ме,тугоплавкие Ме,олово имеют очень высокую стоимость,превышающую стоимость железных сплавов.


84. Эргономика разработки материала.
Экономический эффект от внедрения в производство новых материалов достигается:1)применение менее дорогих экономно-легированных сталей и сплавов, 2)использованиеболее прочных материалов , 3)использование технологических материалов ,4)применение сталей и сплавов с более длинным сроком службы , 5)разработка материалов ,которые могут работать при больших нагрузках.Как правило,экономический эффект связан с повышением качества материала.