7.2 Неметаллические материалы

7.2.1 Общие сведения о композиционных материалах и перспективах их использования. Композиционные материалы типа полимер-полимер. Классификация полимерных материалов. Свойства и области применения пластмасс.

В основе неметаллических материалов лежат полимеры. Обратите внимание на особенности строения полимеров, которые определяют их механические и физико-химические свойства. Классификацию полимеров рассмотрите с учетом особенностей их состава и строения.

Пластические массы − искусственные материалы, получаемые на основе органических полимерных связывающих веществ, которые являются обязательными компонентами пластмасс. Изучите различные группы пластических масс, их свойства и области применения.

7.2.2 Резиновые материалы. Как технический материал резина отличается от других материалов высокими эластичными свойствами, что связано со свойствами самой основы резины − каучука. Уясните состав резины, способы получения и влияние различных добавок на ее свойства. Подробно рассмотрите влияние порошковых и органических наполнителей на свойства резины, изучите физико-механические свойства и области применения резин различных марок.

7.2.3 Неорганические материалы. Поскольку большинство неорганических материалов содержит различные соединения кремния с другими элементами, эти материалы получили общее название силикатных материалов. Обратите внимание на внутреннее строение неорганического стекла. Уясните сущность стеклообразного состояния как разновидности аморфного состояния вещества. Разберитесь в изменении свойств стекла в зависимости от состава. Рассмотрите стеклокристаллические материалы (ситаллы) и их отличие от стекла минерального. Уясните причины образования кристаллической структуры ситаллов.

При изучении керамических материалов обратите внимание на отличие технической керамики от обычной. Разберитесь в химическом и фазовом составах технической керамики, ее свойствах и области применения

7.2.4 Древесные материалы. Ознакомьтесь со строением древесины, ее достоинствами и недостатками как конструкционного материала. Изучите основные методы повышения качества древесины, а также способы получения древесно-слоистых материалов (шпона, фанеры) и древесностружечных плит и т.п. Выясните возможности применения древесного материала в различных отраслях народного хозяйства.

Задания на контрольную работУ № 1

Номера вопросов студент должен выбрать в соответствии с данными, приведенными в таблице 1.

1-30. По диаграмме состояний железо-цементит опишите, какие структурные и фазовые превращения будут происходить при медленном охлаждении из жидкого состояния сплава с заданным содержанием углерода. Охарактеризуйте этот сплав и определите для него при заданной температуре количество, состав фаз и процентное соотношение, используя данные, приведенные в таблице 2. Постройте кривую охлаждения сплава.

31-60. Расшифруйте заданную марку сплава (таблица 3), объясните влияние элементов, входящих в сплав. Постройте график термической обработки детали для получения заданных механических свойств.

61. Приведите классификацию неметаллических материалов по происхождению.

62.Какие свойства неметаллических материалов делают их незаменимыми? Приведите конкретные примеры.

63. Как классифицируют композиционные материалы по геометрии наполнителя и природе компонентов?

64. Опишите механические свойства спеченного алюми­ниевого порошка (САП). Где он применяется?

65. Какими свойствами обладает стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ)? Область его применения.

66. Какие твердые сплавы существуют? Опишите их состав, свойства, область применения как режущего инструмента.

67. По каким свойствам разделяются инструментальные ма­териалы? Приведите примеры сверхтвердых материалов (СТМ).

68. Как разделяют полимеры по форме макромолекул и химическому составу? Приведите примеры.

69. Приведите классификацию пластических масс по виду наполнителя и реакции к повторным нагревам.

70. Опишите технологию получения резины. Приведите примеры ее использования.

71. Как проходит реакция вулканизации резины? Как при этом меняются структура и свойства резины?

72. Опишите разновидности пенопластов и их свойства. Где они применяются?

73. Где и почему применяются текстолиты? Приведите примеры.

74. Укажите состав и свойства керамики, применяемой в технике.

75. Что такое полиморфизм железа, какое практическое значение он имеет?

76. Какие механические свойства металлов являются важнейшими и как они определяются?

77. Какие виды взаимодействия компонентов вам известны? Опишите их свойства.

78. Опишите условия образования твердых растворов, механических смесей и химических соединений в металлических сплавах.

79. Как влияют постоянные примеси на свойства углеродистой стали?

80. Классификация углеродистых сталей по качеству и назначению.

81. Опишите, как влияет химический состав и структура серого чугуна.

82. Что такое критическая скорость закалки и как она определяется?

83. Опишите преимущества изотермической закалки пе­ред закалкой на мартенсит.

84. Приведите краткую характеристику основных видов термической обработки стали.

85. Опишите цементацию как вид химико-термической обработки. В чем ее значение и где она применяется?

86. Приведите примеры диффузионного насыщения поверхности стальных деталей металлами и неметаллами.

87. Как влияют легирующие элементы на структуру стали? В чем практическое значение этого влияния?

88. Приведите примеры использования титановых сплавов. В чем их преимущество?

89. Опишите структуру и свойства сплавов на основе меди. Приведите примеры их использования.

90. Опишите структуру и свойства сплавов на основе алюминия. Приведите примеры их использования.

Таблица 1 – Номера вопросов для контрольной работы

Две последние цифры шифра	Номер вопроса
1	2
30, 60, 90 29, 59, 89 28, 58, 88 27, 57, 87 26, 56, 86 25, 55, 85 24, 54, 84	1, 31, 61 2, 32, 62 3, 33, 63 4, 34, 64 5, 35, 65 6, 36, 66 7, 37, 67
23, 53, 83 22, 52, 82 21, 51, 81 20, 50, 80 19, 49, 79 18, 48, 78 17, 47, 77	8, 38, 68 9, 39, 69 10, 40, 70 11, 41, 71 12, 42, 72 13, 43, 73 14, 44, 74
16, 46, 76 15, 45, 75 14, 44, 74 13, 43, 73 12, 42, 72 11, 41, 71 10, 40, 70, 00 09, 39, 69, 99	15, 45, 75 16, 46, 76 17, 47, 77 18, 48, 78 19, 49, 79 20, 50, 80 21, 51, 81 22, 52, 82

Продолжение таблицы 1

1	2
08, 38, 68, 98 07, 37, 67, 97 06, 36, 66, 96 05, 35, 65, 95 04, 34, 64, 94 03, 33, 63, 93 02, 32, 62, 92 01, 31, 61, 91	23, 53, 83 24, 54, 84 25, 55, 85 26, 56, 86 27, 57, 87 28, 58, 88 29, 59, 89 30, 60, 90

Таблица 2 -

Номер вопр.	С, %	t, ºС	Номер вопр.	С, %	t, ºС	Номер вопр.	С, %	t, ºС
1	3,8	800	11	2,8	750	21	1,2	770
2	3,7	600	12	2,7	700	22	1,1	750
3	3,6	1190	13	2,6	650	23	1,0	740
4	3,5	1200	14	2,5	600	24	0,9	500
5	3,4	1050	15	2,4	850	25	0,7	600
6	3,3	1000	16	2,3	1240	26	0,6	700
7	3,2	950	17	1,6	830	27	0,5	710
8	3,1	920	18	1,5	820	28	0,4	760
9	3,0	900	19	1,4	810	29	0,3	780
10	2,9	780	20	1,3	700	30	0,2	750

Таблица 3 -

Номер вопр.	Детали	Марка сплава	Свойства	Номер вопр.	Детали	Марка сплава	Свойства
1	2	3	4	5	6	7	8
31	Фильтр скважины	018ХН9Т	НВ160	46	Труба для кислоты	14Х17Н2	=7000 МПа
32	Шестерня	18Х3Н4А	НВ300	47	Сверло	Р6М7ХГ2ВМ5	HRC 63
33	Клапан двигателя	40Х10С2М	НВ400	48	Ходовой винт	ШХ15	HRC 60
34	Втулка	Б0ЦХН3-7-5-1	= 170 МПа	49	Плунжер насоса	ХВГ	HRC 58

Продолжение таблицы 3

1	2	3	4	5	6	7	8
35	Болт	А40Ц	= 260 МПа	50	Кулачок	30ХГСА	HRC 59
36	Диск газовой турбины	45Х14Н14В 2М	= 220 МПа	51	Шпилька	38Х2Н2МА	HRC 50
37	Корпус турбины	40Х15Н7Г7 Ф2МС	= 420 МПа	52	Червяк	40ХГТР	HRC 45
38	Прокладки	20ЮЧ	= 780 МПа	53	Шток	60С2ХФА	HRC 40
39	Шестерня коробки передач	10Х11Н23Т 3МР	HRC 60	54	Пружина	38ХН3МФА	HRC 46
40	Лопатка турбины	ХН35ВТЮ	= 600 МПа	55	Вал турбины	12ХН3А	НВ3000
41	Болт магистральной трубы	40Х3Н4МА	= 28 МПа	56	Зубчатое колесо	38Х2МЮА	НВ3300
42	Коленчатый вал	ВЧ56	= 110 МПа	57	Цилиндр двигателя	38ХВФЮА	HV1000
43	Упорные фланцы	65Г	КCU=1,3 МДж/м2	58	Копир	Х12Ф	HV800
44	Шестерня	ЛАНЖ 59-1-1-1	= 450 МПа	59	Матрица	6Х6В3МФС	HRC 60
45	Магистральный трубопровод	09Г2САБФД	= 780 МПа	60	Трубы НКТ	Д23	HRC 58