16 Алюминий, технология его получения и области прим

температура плавления 660 С. Алюминий имеет кристаллическую г. ц. к. Наиболее важной особенностью алюминия является низкая плотность. Алюминий обладает высокой электропроводностью, теплопроводностью.

Технический алюминий изготовляется в виде листов, профилей, прутков, проволоки и других полуфабрикатов и маркируется АД и АД1. В качестве примесей в алюминии присутствуют Fe, Si, Cu, Mn, Zn. Алюминий обла­дает высокой коррозионной стойкостью. Чем чище алюминий, тем выше коррозионная стойкость. Алюминий легко обрабатывается давлением, но обработка резанием затруднена, сваривает­ся всеми видами сварки. Технический алюминий (АД и АД1) применяют для изготовления элементов конструкции и деталей, не несущих нагрузки, когда требуется высокая пластичность, хорошая свариваемость, сопротив­ление коррозии и высокие тепло- и электропроводность. Так, например, из технического алюминия изготовляют различные трубопроводы, палубные надстройки морских и речных судов, кабели, электропровода, шины, кон­денсаторы, корпуса часов, фольгу, витражи, перегородки в комнатах, две­ри, рамы, посуду, цистерны для молока и т. д. Алюминий высокой чистоты предназначается для фольги, токопроводящих и кабельных изделий. Более широко используют сплавы алюминия.

17.Классификация металл-х сплавов.

Сплав – вещество, полученное сплавлением двух других или более элементов. 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 распределяется в кристаллической решетке растворителя не изменяя ее типа); ■ хим. соединения – однородный сплав, представляющий хим соед сплавляемых компонентов(образуются тогда, когда составляющие сплава вещества вступают в хим. взаимодействие); ■ мех. смеси - неоднородный сплав, представлющий мех смесь сплавляемых компонентов.

18 Закалка и отпуск

Закалка - термическая обработка - заключается в на­греве стали до температуры выше критической или температуры рас­творения избыточных фаз, в выдержке и последующем охлажде­нии со скоростью, превышающей критическую. Закалка не является окончательной операцией термической обработки. Чтобы уменьшить хрупкость и напряжения, вызванные закалкой, и получить требуемые механические свойства, сталь после за­калки обязательно подвергают отпуску.

Выбор температуры закалки. Доэвтектоидные стали нагревают до температуры на 30-50 °С выше точки Ас₃. В этом случае сталь с ходной структурой перлит+феррит при нагреве приобретает аустенитную структуру, которая при последующем охлаж­дении со скоростью выше критической превращается в мар­тенсит. Закалку от температур, соответствующих межкритиче­скому интервалу (Ac₁-Лс₃), применяют только для листовой низколегированной низкоуглеродистой стали для получения структуры феррита с небольшими участками мартен­сита (20-30 %), обеспечивающей хорошие механические свойства и штампуемость. Во всех других случаях закалка доэвтектоидных сталей из межкритического интервала температур не применяется.

Заэвтектоидные стали под закалку нагревают несколько выше температуры точки Ac₁ .При таком нагреве образуется аустенит при сохранении некоторого количества цементита. После охлаждения структура стали состоит из мартенсита и нерастворимых частиц карбидов, обладающих высокой твердо­стью. Верхний предел температуры закалки для большинства заэвтектоидных сталей ограничивают, так как чрез­мерное повышение температуры выше точки А_с1 связано с ростом зерна, что приводит к снижению прочности и сопротивления хрупкому разрушению. Поэтому интервал колебания температур закалки большинства сталей невелик (15—20 °С).

Закаливаемость характеризует способность стали повысить твердость при закалке.

Отпуск

Отпуск заключается в нагреве закаленной стала до температур ниже Ас3, выдержке при заданной температуре и по­следующем 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, повы­шается прочность и немного улучшается вязкость без заметного снижения твердости. 58—62 HRC

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 <40 HRC. (валы, шатуны, коленвалы)

Улучшение - закалка с высоким отпуском.

Прокаливаемость – способность стали закаливаться на определенную глубину.

19. Виды изломов, встречающихся в производственной практике: вязкий, хрупкий, смешанный, транс- и межкристаллический, крупно- и мелкозерни­стый, нафталинистый, камневидный, шиферный, черный, усталостный, с флокенами, с закалочной трещиной и др.

Различают продольные и поперечные изломы: продольные - изломы по направлению течения металла при пластической деформации (прокатке, штамповке и др.), поперечные - в перпендикулярном направлении.

По строению рельефа различают вязкие, хрупкие и смешанные изломы.

Вязкий излом свидетельствует о значительной пластической деформации перед разрушением. Размер поперечного сечения вблизи разлома уменьшает­ся, появляется шейка. Наличие шейки - признак вязкого разрушения. Хрупкий излом является результатом хрупкого разруше­ния, происходящего без заметной пластической деформации. Поэтому хруп­кие изломы не имеют волокнистой структуры, они кристалличны.

Cреди хрупких (кристаллических) изломов различают:

1 Транскристаллический - излом, проходящий по телу зерна. Это наи­более частый случай хрупких изломов.

2 Межкристаллический - излом, при котором разрушение идет по гра­ницам зерен. Его называют также интеркристаллическим

3 Крупнозернистый - излом, образованный гранями крупных зе­рен. Вид его блестящий. Как правило, такой излом - признак недобро­качественной структуры с пониженными механическими свойствами

4 Мелкозернистый - образован гранями мелких зерен. Вид излома - матовый, фарфоровидный. Мелкозернистый излом - признак доброкачественной структуры.

5 Нафталинистый - хрупкий транскристаллический излом, по внешне­му виду напоминающий блестки нафталина. Появляется у быст­рорежущих и других сталей при нарушении режима термической обработки.

6 Камневидный - хрупкий межкристаллический излом, имеющий крупнозернистое строение. Наблюдается у нормализованной или улучшенной конструкционной стали в случае ее предварительного перегрева при горячей механиче­ской обработке.

7 Шиферный - характеризуется древовидным расположением волокон в продольных изломах стали. Наличие шиферности понижает механические свойства металла в направлении, перпендикулярном волокнам, она чаще встречается в изломах среднеуглеродистой стали. Шиферный излом - признак недоброкачественности структуры, загрязненности металла неметаллическими включениями и насыщенности газами.

8 Черный - характеризуется наличием темных участков на изломе, которые получаются вследствие выделения графита. Последнее связа­но с рядом факторов: высоким содержанием углерода и кремния в ста­ли, длительным отжигом при низких температурах, закалкой с после­дующим отпуском при 700 °С и др.

9 Усталостный - получается при разрушении изделия в результа­те повторно-переменного многократного нагружения . При этом наблюдаются: очаг разрушения, зона посте­пенного развития усталостной трещины и зона долома.

21 Пружинные стали общего назначения должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям и пре­делом выносливости при достаточных пластичности и сопротивлении хрупкому разрушению; иметь повышенную релаксационную стой­кость. Стали должны обладать хорошей закаливаемостью и прокаливаемостью. После закалки мартенситиая структура должна быть по всему объему. Присутствие после закалки продуктов эвтектоидного или промежуточного превращения, феррита, перлита, а также оста­точного аустенита ухудшает упругие свойства. Чем мельче зерно, тем выше сопротивление стали малым пластическим деформациям. Наличие обезуглероженного слоя на готовых пружинах резко сни­жает пределы упругости и выносливости.

Подшипники качения работают в условиях качения шариков (или роликов) по наружному и внутреннему кольцам. Наиболее часто причиной отказа подшипников является излом, разрушение тел ка­чения и рабочих поверхностей колец и главным образом усталостное выкрашивание рабочих поверхностей элементов подшипника. Для изготовления тел качения и подшипниковых колец неболь­ших сечений обычно используют высокоуглеродистую хромистую сталь ШХ15, а больших сечений -хромомарганцевокремнистую сталь ШХ15СГ прокаливающуюся на большую глубину. После отжига стали получают однородную структуру мелкозернистого перлита с мелкими включениями вторичных карбитов. Такая структура обеспечивает удовлетв –ю обрабатываемость резанием и достаточную пластичность при холодной штамповке шариков и роликов; твердость после отжига НВ179-207. Детали подшипника качения из стали 18ХГТ подвергаются цементации. После закалки и низкого отпуска HRC61-65