|
|
Билет 1 Конструкционные материалы это материалы, на основе которых изготавливают детали для машин, инженерных сооружений и конструкций.
Билет №1
Конструкционные материалы – это материалы, на основе которых изготавливают детали для машин, инженерных сооружений и конструкций. Они в ходе работы неоднократно будут подвергаться механическим нагрузкам. Такие детали характеризуются большим разнообразием не только форменным, но и эксплуатационным
Металлические конструкционные материалы
Неметаллические конструкционные материалы
композитные конструкционные материалы
Цементация – химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя атомами углерода при нагреве до температуры 900…950 oС. Цементации подвергают стали с низким содержанием углерода (до 0,25 %). Целью цементация стали является повышение эксплуатационных характеристик детали. Они должны быть твердыми, износостойкими снаружи, но внутренняя структура должна оставаться достаточно вязкой.
Достоинства. обработанные детали имеют незначительную деформацию, а также возможна закалка без промежуточного этапа.
Недостатки: Недостатком этого метода являются высокая трудоемкость и плохая варьируемость условий науглероживания. Высока себестоимоть.
Применение .
1.Ядерная энергетика (U).
2. Производство осветительных приборов (W, Mo).
3. Медицина (протезы) (Ti, Ni, Au).
4. Легирующие добавки для стали (W, Mo, Ni, Cr, V).
5. Ювелирные изделия (Au, Ag, Cu).
6. Защита от коррозии (Ni, Cr).
7. Автомобильный, авиационный, железнодорожный транспорт (Fe, Al, Ti).
8. Строительство (конструкционные материалы) (Fe).
9. Катализаторы (Pt, Fe, Ni и др.).
10. Электротехническая промышленность (Cu, Al).
Недостатки: Высокая стоимость производства, вред окружающей среде при производстве металлов и сплавов.
Достоинства. прочноть , коррозионно стойкость , твердость,
Билет №2.
Конструкционные
Инструментальные
Стали специального назначения
Азотирование – химико-термическая обработка, при которой поверхностные слои насыщаются азотом
Азотирование применяется для повышения твердости, износостойкости, предела усталости, сопротивления коррозии и жаропрочности.
Недостатки: недостатком азотирования является большая длительность этого процесса. Цикл азотирования длится до двух суток. К тому же для азотирования приходится применять дорогие легированные стали, и потому азотированные детали получаются в 2—3 раза дороже, чем обычные.
Достоинства:Твердость, износостойкость, коррозионностойкость.
Хладноломкость – это хрупкое разрушение, связанное с действием низких температур. К хладноломким относят металлы и сплавы, у которых температура перехода из пластичного состояния в хрупкое лежит выше комнатной. Из-за сложности оценки хладноломкости наиболее приемлемым в настоящее время методом оценки хладноломкости является метод, основанный на определении ударной вязкости образцов с надрезом. Так как хладноломкость, прежде всего, зависит от вязкости материала, то основными способами борьбы с хладноломкостью являются способы, ведущие к повышению вязкости металла или сплава
Билет №3.
малоуглеродистые - менее 0,3% С;
среднеуглеродистые - 0,3...0,7% С;
высокоуглеродистые - более 0,7 %С.
Низкотемпературное цианирование – проводится при температуре 540…600oС, сопровождается преимущественным насыщением стали азотом. Проводится для инструментов из быстрорежущих, высокохромистых сталей, является окончательной обработкой.
Недостатки: Основным недостатком цианирования является ядовитость цианистых солей.
Достоинства: высокой твердость и износостойкость.
Модуль упругости и модуль сдвига
Билет № 4
Обыкновенного качества , качественные , высококачественные.
Цианированием называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температуре 820—950 °С
Достоинства. высокая износостойкость и эффективное повышаение предела выносливости
Недостатком цианирования является высокая стоимость, ядовитость цианистых солей и необходимость в связи с этим принятия специальных мер по охране труда
Физико-механические свойства металлов - твердость, упругость, прочность, ударная вязкость.
Билет №5.
Низкоуглеродистые, среднеуглеродистые , высокоуглеродистые.
Высокотемпературное цианирование применяют для деталей из углеродистой и легированной стали с содержанием углерода 0 3 - 0 4 % с целью получения твердого, хорошо сопротивляющегося истиранию поверхностного слоя и вязкой сердцевины.
Недостатки: Недостатком цианирования является высокая стоимость, ядовитость цианистых солей и необходимость в связи с этим принятия специальных мер по охране труда.
Достоинства: происходит с большей скоростью, приводит к меньшей деформации деталей, обеспечивает большую твердость и сопротивление износу.
3. Износостойкость, Коррозионная стойкость, Жаростойкость, Жаропрочность,Хладостойкость,Антифрикционность
Билет №6.
1.Спокойные, полуспокойные, кипящие стали
2. Сульфоцианирование – одновременное поверхностное насыщение сталей углеродом, азотом и серой. Слой, содержащий соединения серы, ускоряет приработку трущихся поверхностей, улучшает адсорбцию масла и предотвращает схватывание и задиры.
Недостатки: Недостатками способа являются токсичность расплава и необходимость тщательной нейтрализации сточных вод и отходов солей, а также токсичность используемых веществ.
Достоинства: Совместное влияние серы и азота в поверхностном слое металла обеспечивает более высокую износоустойчивость
3. Обрабатываемость резанием, ковкость , свариваемость, жидкотекучесть
Билет №7.
Белый чугун, серый чугун, выокопрочный чугун, ковкий чугун.
Хромированием называют процесс насыщения поверхностного слоя стали хромом с целью получения высоких значений поверхностной твердости и сопротивления износу, а также повышения коррозионной стойкости и жаростойкости.
Твердость, пластичность, упругость, истираемость
8билет1. Алюминий характеризуется высокой электро- и теплопроводностью, коррозионной стойкостью, пластичностью, морозостойкостью. Важнейшим свойством алюминия является его малая плотность (примерно 2.70 г/куб.см). Температура плавления алюминия около 660 С. Алюминий - блестящий серебристо-белый металл, на воздухе покрывается серебристой пленкой, предохраняющей от дальнейшего разрушения, разрушается H2S - H2SO4, отличается невысокой плотностью, легкостью, высокой тепло- и электропроводностью. Отожженный алюминий прокатывается в фольгу, хорошо сваривается в определенных условиях, трудно обрабатывается резанием. Применяется в линиях электропередач, в сплавах - во многих отраслях промышленности, важнейшая руда - бокситы. По распространенности в природе занимает 1 место среди металлов, в земной коре 7,45% алюминия, в чистом виде не встречается из-за высокой химической активности.Так как прочность алюминия очень незначительна, то в качестве конструкционных материалов применяют его сплавы, которые подразделяются на литейные(силумин), деформированные (в основном дюралюминий - сплав алюминия с медью (2-5%) и добавкой других компонентов), обозначается буквой Д и номером сплава (Д1-Д16). Дюралюминий - блестящий твердый сплав. По механическим свойствам дюралюминий приближается к среднеуглеродистым сталям. Применяется в виде различного проката: листы, уголок, трубы и т.д. Силумин - сплав алюминия с кремнием, обладающий хорошими литейными свойствами, мягкостью, применяется для изготовления неответств. деталей. Также часто применяются сплавы алюминия с цинком, марганцем и другими металлами.Применение алюминия. Столовые приборыПо-прежнему пользуются популярностью столовые приборы и посуда из алюминия. В частности, в армии широко распространены алюминиевые фляжки, котелки и ложки.Стекловарение.Алюминий широко применяют в стекловарении. Высокий коэффициент отражения и низкая стоимость вакуумного напыления — основные причины использования алюминия при изготовления зеркал.Пищевая промышленность.Алюминий зарегистрирован как пищевая добавка Е173. Ее используют в качестве пищевого красителя, а также для сохранения продуктов от плесени. Е173 окрашивает кондитерские изделия в серебристый цвет.Военная промышленность.Из-за небольшого веса и низкой стоимости алюминий широко применяют при изготовлении ручного стрелкового оружия — автоматов и пистолетов.Ракетная техника.Алюминий и его соединения используют в качестве ракетного горючего в двухкомпонентных ракетных топливах и в качестве горючего компонента в твердых ракетных топливах. Электропроводность.Важнейшее свойство алюминия – высокая электропроводность, по которой он уступает только серебру, меди и золоту. Сочетание высокой электропроводности с малой плотностью позволяет алюминию конкурировать с медью в сфере кабельно-проводниковой продукции. Теплопроводность алюминия при 20 С составляет примерно 0.50 кал/см*с*С и возрастает с увеличением чистоты металла. По теплопроводности алюминий уступает только серебру и меди (примерно 0.90), втрое превышая теплопроводность малоуглеродистой стали. Коррозионные свойства алюминия.Сам по себе алюминий является очень химически активным металлом. С этим связано его применение в алюмотермии и в производстве ВВ. Однако на воздухе алюминий покрывается тонкой (около микрона), пленкой окиси алюминия. Обладая высокой прочностью и химической инертностью, она защищает алюминий от дальнейшего окисления и определяет его высокие антикоррозионные свойства во многих средах.
2. Диффузионная металлизация - это про цесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стали различными металлами. Она может осуществлять ся в твердых, жидких и газообразных средах.При диффузионной металлизации в твердых средах применяют порошкообразные смеси, состоящие обычно из ферросплавов с добавлением хлористого аммония.Жидкая диффузионная металлизация осуществляет ся погружением детали в расплавленный металл (например, цинк, алюминий).При газовом способе насыщения применяют летучие хлористые соединения металлов, образующиеся при взаимодействии хлора с ме таллами при высоких температурах. Хлориды диссоциируют на поверхности железа и вы деляющийся в атомарном состоянии металл диффунди рует в железо.Диффузия металлов в железе идет значительно мед леннее, чем углерода и азота, потому что углерод и азот образуют с железом твердые растворы внедрения, а ме таллы - твердые растворы замещения. Это приводит к тому, что диффузионные слои при металлизации полу чаются в десятки раз более тонкими. Поверхностное насыщение стали металлами прово дится при температурах 900—1200° С.
3. Прочность - свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или другими факторами (стесненной усадкой, неравномерным нагреванием и т. д.) .
Прочность материала оценивают пределом прочности (временным сопротивлением) R, определенным при данном виде деформации. Для хрупких материалов (природных каменных материалов, бетонов, строительных растворов, кирпича и др. ) основной прочностной характеристикой является предел прочности при сжатии. Поскольку строительные материалы неоднородны, то предел прочности определяют как средний результат испытания серии образцов (обычно не менее трех) . Форма и размеры образцов, состояние их опорных поверхностей существенно влияют па результаты испытании.
9билет1.Силумин — сплав алюминия с кремнием. Химический состав — 4-22 % Si, основа — Al, незначительное количество примесей Fe, Cu, Mn, Ca, Ti, Zn, и некоторых других. Сплав Al-Si (силумины) обладают наилучшими литейными свойствами. В двойных сплавах Al-Si эвтектика состоит из твердого раствора и кристаллов практически чистого кремния. В легированных силуминах (АК9ч) помимо двойной эвтектики имеются тройные и более сложные эвтектики. В двойных силуминах с увеличением содержания кремния доэвтектического состава снижается пластичность и повышается прочность. Силумин - название происходит от слова СИЛИЦИУМ ( кремний )
Тоесть сплав металла с большим процентным содержанием кремния. найболее часто встречаешься с силумином в деталях и корпусах сложной формы карбюраторы, магнето, регуляторы давления и т .п . Сложно в отливке и потому применим силумин - более текуч и пластичен в отливке- меньше вероятности возникновения брака. МаркировкаНаиболее распространённые марки:АК12 — 12 % кремния, эвтектический сплав.АК9 — 9 % кремния.АК7Ц9 — 7 % кремния, 9 % цинка. Применяются для литья деталей в авто-, мото- и авиастроении (напр., картеров, блоков цилиндров, поршней), и для производства бытовой техники (теплообменников, санитарно-технических запорных арматур, мясорубок), в скульптурной технике, в дешёвых электропневматических репликах оружия, иногда изготовляют ключи.Недостатком силумина является высокая пористость и грубая крупнозернистая эвтектика отливок, что сильно отражается на воспроизводимости (стабильности) прочностных свойств получаемых деталей. удельной прочностью. Показатели сплава и сталей близки по значениям, но, учитывая, что вес силумина меньше, конструкции из него выигрышнее; устойчивостью к износу; антикоррозийностью. На поверхности металла образуется защитная пленка, которая оберегает его от негативного влияния окружающей среды; низким удельным весом, равным 2,8 г/см3; пластичностью. При заливке в формы из сплава получают детали, имеющие сложные конфигурации. Благодаря хорошей жидкотекучести процесс литья удешевляется; невысокой температурой плавления. Она равна примерно 6000 градусов по Цельсию, что значительно ниже, чем температура плавления стали.
2) Диффузионная металлизация - это процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стали различными металлами. Она может осуществляться в твердых, жидких и газообразных средах.При диффузионной металлизации в твердых средах применяют порошкообразные смеси, состоящие обычно из ферросплавов с добавлением хлористого аммония.Жидкая диффузионная металлизация осуществляется погружением детали в расплавленный металл (например, цинк, алюминий).При газовом способе насыщения применяют летучие хлористые соединения металлов, образующиеся при взаимодействии хлора с металлами при высоких температурах. Хлориды диссоциируют на поверхности железа и выделяющийся в атомарном состоянии металл диффундирует в железо.Диффузия металлов в железе идет значительно медленнее, чем углерода и азота, потому что углерод и азот образуют с железом твердые растворы внедрения, а металлы - твердые растворы замещения. Это приводит к тому, что диффузионные слои при металлизации получаются в десятки раз более тонкими. Поверхностное насыщение стали металлами проводится при температурах 900—1200° С. Алитирование (Al)Алитированием называется процесс насыщения поверхности стали алюминием. В результате алитирования сталь приобретает высокую окалиностойкость (до850—900° С) и коррозионную стойкость в атмосфере и в ряде сред.При алитировании в порошкообразных смесях чистые детали вместе со смесью упаковывают в железный ящик. В рабочую смесь входят: порошковый алюминий (25—50%) или ферроалюминий (50—75%), окись алюминия (25—50%) и хлористый алюминий (1,0%). Процесс осуществляется при температуре 900—1000°С в течение 3—12 ч. Алитирование стали металлизацией с последующим диффузионным отжигом в несколько раз дешевле, чем в порошках. Агитированный слой представляет собой твердый раствор алюминия в железе, концентрация алюминия в поверхностном слое достигает 30-40%. Алитированию подвергают трубы, инструмент для литья цветных сплавов, чехлы термопар, детали газоге нераторных машин и т. д.
3.) Жесткость – это способность детали сопротивляться изменению формы или объема под действием нагрузок. Для некоторых деталей (пружины, рессоры, корпусные детали) этот критерий является основным, а для остальных вторым после прочности.Из курса «сопротивления материалов» известно, что показателем жесткости является величина произведения: Е I, гдеЕ – модуль упругости материала;I – полярный момент инерции детали. Жесткость детали оценивается: коэффициентом жесткости – это отношение силового фактора к вызываемой им величине деформации и коэффициентом податливости – это величина деформации под действием единичной нагрузки.Жесткость конструкции – способность конструкции (системы) сопротивляться.
10билет1) Дюралюминий - это материал, созданный на основе чистого алюминия с легирующими элементами, включение которых в состав плавки изменяет свойства металла. Мягкий и легкий алюминий приобретает нагрузочную устойчивость, сохраняя при этом все преимущества чистого элемента. Дюралюминий состав имеет следующий: Медь (Cu) - 0.5% от всей массы. Марганец (Mn) составляет 0,5% сплава. Магний (Mg) - 1,5 % общей массы. Кремний (Si) - 1,2 %. Железо (Fe) составляет около 0,1% состава. Алюминий (Al) - основной элемент. Основные виды сплавов Существует несколько видов сплавов, отличающихся своими характеристиками. Алюминий + марганец (Al+ Mg), алюминий + магний (Al+ Mn), второе название «магналии» – характеризуется устойчивостью к коррозии, высокими показателями пайки, сварки. Плохо поддается резке. Алюминий + марганец + кремний (Al + Mg + Si), сплаву дали название «авиаль». Свойства дюралюминия этой композиции - устойчивость к коррозии, легкость и прочность сварных швов, мелкое зерно. Закалка происходит при температуре +515–525°C с резким охлаждением в воде (+20°C) в течение 10 суток. Алюминий + медь + марганец (Al+Cu+Mg), или дюралюмин, - конструкционный материал, в зависимости от необходимости получения конечных свойств, количество каждого легирующего элемента может варьироваться. Дюралюминий – это основной материал для самолетостроения и космической отрасли. Основным промышленным применением материала стало самолетостроение, автомобилестроение, станкостроение В судостроении из материала делаются не только корпуса кораблей, но и большое количество внутренних деталей корпуса, узлов. Трубы из дюралюминия, толстостенные и тонкостенные, используются повсеместно, от жилищно-коммунальных коммуникаций до газовых трубопроводов. Прокатные листы используются в строительных конструкциях.
2Диффузионная металлизация – это насыщение по верхностного слоя стали различными элементами. При на сыщении алюминием процесс называют алитированием, хромом – хромированием, кремнием – силицированием, бором – борированием.При диффузионной металлизации металлы образуют с железом твердые растворы замещения. Диффузия металлов происходит значительно медленнее, чем диффузия углеро да или азота, поэтому все процессы диффузионной метал лизации протекают при больших температурах: алитирование при 900-1200°С, силицирование при 1050-1100 °С, хро мирование при 1000-12000С. Применение диффузионной металлизации технически эффективно и экономически выгодно. Детали из углеродистых сталей, насыщенные с по верхности хромом, алюминием или кремнием, становятся жаростойкими при температуре 1000-1100°С, что значи тельно выгоднее, чем изготовление их из дорогостоящих жаростойких легированных сталей.При металлизации алюминием повышается жаростойкость деталей. Такие детали можно эксплуатировать при температуре 1200оС.Силицирование повышает жаростойкость до температуры 800- 850°С, со противление истиранию, коррозионную стойкость в неко торых кислотах.Хромирование увеличивает твердость (до 1600-1800 HV), жаростойкость, коррозионную стойкость.При борировании повышаются твердость, сопротив ление абразивному износу и коррозионная стойкость. Борированная сталь теплостойкая (до температуры 900°С), жаростойкая (до температуры 800°С), но очень хрупкая. Чаще всего борируют среднеуглеродистую сталь при температуре 850-900°С с выдержкой в течение 2-6 ч; глубина слоя 0,15-0,35 мм. Борирование производят дву мя способами: электролизным и газовым.При электролизном способе в тигле с расплавленной бурой при температуре 950°С помещают графитовый стержень (анод) и обрабатываемую деталь (катод). Бура разлагается, обра зуя атомарный бор, который диффундирует в поверхность стали.Газовое борирование осуществляют в газовой смеси из диборана В2Н6 и водорода Н2. Толщина борированного слоя не превышает 0,3 мм, твердость 1800-2000 HV. Бо рируют траки, втулки газовых нефтяных насосов и другие быстро изнашивающиеся детали)
3.. Уде́льная про́чность — предел прочности материала, отнесённый к его плотности. Показывает, насколько прочной будет конструкция при заданной массе.Особенно важна для авиастроения, ракетостроения, космических аппаратов.Единица измерения: м²/с².Если разделить удельную прочность на ускорение свободного падения, то мы получим максимальную длину нити из материала постоянного сечения, которая может висеть вертикально вниз, без обрыва под своим собственным весом. Для сталей эта длина составляет величину до 26 км[1].
11билет.1) МАГНАЛИЙ
— сплав алюминия (70—95 %) с магнием (30—5 %) и небольшими количествами меди и никеля. Обладаетсвойствами латуни и бронзы. Сплавы алюминия с магнием именуются магналиями. АМг6 - это магналий высокой пластичности, но средней прочности. Он обладает хорошей коррозионной стойкостью, хорошей обрабатываемостью резаньем и хорошо обрабатывается давлением. Однако, в ряду прочих широко известных магналиев этот сплав занимает первое место по прочности и твёрдости, но последнее место по коррозионной стойкости и последнее место по пластическим свойствам. Хотя он хорошо сваривается, но сварной шов АМг6 более пористый чем у того же АМг3 и часто требует дополнительной обработки. Это один из самых лёгких сплавов алюминия с плотностью 2,65 г/см².
|
|
|
Скачать 74.77 Kb.