Контрольная. ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ МАТ-ДеНиЕ1-2. Задача материаловедения
 Скачать 0.69 Mb.
|
|
Латуни – сплавы меди с цинком и другими компонентами. Латуни, содержащие, кроме цинка, другие легирующие элементы, называются сложными, или специальными, и именуются по вводимым, кроме цинка, легирующим компонентам. Например: томпак Л90 – это латунь, содержащая 90 % меди, остальное – цинк; латунь алюминиевая ЛА77–2 – 77 % меди, 2 % алюминия, остальное – цинк и т. д. По сравнению с медью латуни обладают большой прочностью, коррозионной стойкостью и упругостью. Они обрабатываются литьем, давлением и резанием. Из них изготовляют полуфабрикаты (листы, ленты, полосы, трубы конденсаторов и теплообменников, проволоку, штамповки, запорную арматуру – краны, вентили, медали и значки, художественные изделия, музыкальные инструменты, сильфоны, подшипники). Бронзы – сплавы на основе меди, в которых в качестве добавок используются олово, алюминий, бериллий, кремний, свинец, хром и другие элементы. Бронзы подразделяются на безоловянные (БрА9Мц2Л и др.), оловянные (БрО3ц12С5 и др.), алюминиевые (БрА5, БрА7 и др.), кремниевые (БрКН1–3, БрКМц3–1), марганцевые (БрМц5), бериллиевые бронзы (БрБ2, БрБНТ1,7 и др.). Бронзы используются для производства запорной арматуры (краны, вентили), различных деталей, работающих в воде, масле, паре, слабоагрессивных средах, морской воде. | |
| 56. | Алюминиевыесплавы. Название «алюминий» происходит от латинского слова alumen – так за 500 лет до н. э. называли алюминиевые квасцы, которые использовались для протравливания при крашении тканей и дубления кож. По распространенности в природе алюминий занимает третье место после кислорода и кремния и первое место среди металлов. По использованию в технике он занимает второе место после железа. В свободном виде алюминий не встречается, его получают из минералов – бокситов, нефелинов и алунитов, при этом сначала производят глинозем, а затем из глинозема путем электролиза получают алюминий. Механические свойства алюминия невысоки: сопротивление на разрыв – 50–90 МПа (5–9 кгс/мм 2), относительное удлинение – 25–45 %, твердость – 13–28 НВ. Алюминий хорошо сваривается, однако трудно обрабатывается резанием, имеет большую линейную усадку – 1,8 % В чистом виде алюминий применяется редко, в основном широко используются его сплавы с медью, магнием, кремнием, железом и т. д. Алюминий и его сплавы необходимы для авиа–и машиностроения, линий электропередач, подвижного состава метро и железных дорог. Алюминиевые сплавы подразделяются на литейные и деформируемые. Литейные сплавы алюминия выпускаются в чушках – рафинированные и нерафинированные. Сплавы, в обозначении марок которых имеется буква «П», предназначены для изготовления пищевой посуды. Механические свойства сплавов зависят от их химического состава и способов получения. Химический состав основных компонентов, входящих в сплав, можно определить по марке. Например, сплав АК12 содержит 12 % кремния, остальное – алюминий; АК7М2П – 7 % кремния, 2 % меди, остальное – алюминий. Наиболее широко применяется в различных отраслях промышленности сплав алюминия с кремнием – силумин, который изготовляется четырех марок – СИЛ–00, СИЛ–0, СИЛ–1 и СИЛ–2. Кроме алюминия (основа) и кремния (10–13 %), в этот сплав входят: железо – 0,2–0,7 %, марганец – 0,05–0,5 %, кальций – 0,7–0,2 %, титан – 0,05–0,2 %, медь – 0,03 % и цинк – 0,08 %. Из силуминов изготовляют различные детали для автомобилей, тракторов, пассажирских вагонов. Алюминиевые деформируемые сплавы в чушках, предназначенные для обработки давлением и для подшик–товки при получении других алюминиевых сплавов, нормируются определенными стандартами. Сплавы для обработки давлением состоят из алюминия (основа), легирующих элементов (медь – 5 %, магний – 0,1–2,8 %, марганец – 0,1–0,7 %, кремний – 0,8–2,2 %, цинк – 2–6,5 % и небольшого количества других примесей). Марки этих сплавов: ВД1, АВД1, АВД1–1, АКМ, из алюминиевых сплавов изготавливают полуфабрикаты – листы, ленты, полосы, плиты, слитки, слябы. Кроме того, цветная металлургия производит алюминиевые антифрикционные сплавы, применяемые для изготовления монометаллических и биметаллических подшипников методом литья. В зависимости от химического состава стандартом предусмотрены следующие марки этих сплавов: АО3–7, АО9–2, АО6–1, АО9–1, АО20–1, АМСТ. Стандартом также определены условия работы изделий, изготовленных из этих сплавов: нагрузка от 19,5 до 39,2 МН/м2 (200–400 кгс/см 2), температура от 100 до 120 °C, твердость – от 200 до 320 НВ. |
| 57. | Титановыесплавы. Титан – металл серебристо–белого цвета. Это один из наиболее распространенных в природе элементов. Среди других элементов по распространенности в земной коре (0,61 %) он занимает десятое место. Титан легок (плотность его 4,5 г/см 3), тугоплавок (температура плавления 1665 °C), весьма прочен и пластичен. На поверхности его образуется стойкая окисная пленка, за счет которой он хорошо сопротивляется коррозии в пресной и морской воде, а также в некоторых кислотах. При температурах до 882 °C он имеет гексагональную плотно упакованную решетку, при более высоких температурах – объемно–центрированный куб. Механические свойства листового титана зависят от химического состава и способа термической обработки. Предел прочности его – 300–1200 МПа (30–120 КГС/мм 2), относительное удлинение – 4–10 %. Вредными примесями титана являются азот, углерод, кислород и водород. Они снижают его пластичность и свариваемость, повышают твердость и прочность, ухудшают сопротивление коррозии. При температуре свыше 500 °C титан и его сплавы легко окисляются, поглощая водород, который вызывает охрупчи–вание (водородная хрупкость). При нагревании выше 800 °C титан энергично поглощает кислород, азот и водород, эта его способность используется в металлургии для раскисления стали. Он служит легирующим элементом для других цветных металлов и для стали. Благодаря своим замечательным свойствам титан и его сплавы нашли широкое применение в авиа‑, ракето–и судостроении. Из титана и его сплавов изготовляют полуфабрикаты: листы, трубы, прутки и проволоку. Основными промышленными материалами для получения титана являются ильменит, рутил, перовскит и сфен (титанит). Технология получения титана сложна, трудоемка и длительна: сначала вырабатывают титановую губку, а затем путем переплавки в вакуумных печах из нее производят ковкий титан. Губчатый титан, получаемый магнийтермическим способом, служит исходным материалом для производства титановых сплавов и других целей. В зависимости от химического состава и механических свойств стандартом установлены следующие марки губчатого титана: ТГ–90, ТГ–100, ТГ–110, ТГ–120, ТГ–130. В обозначении марок буквы «ТГ» означают – титан губчатый, «Тв» – твердый, цифры означают твердость по Бринеллю. В губчатый титан входят примеси: железо – до 0,2 %, кремний – до 0,04 %, никель – до 0,05 %, углерод – до 0,05 %, хлор – до 0,12 %, азот – до 0,04 %, кислород – до 0,1 %. Для изготовления различных полуфабрикатов (листы, трубы, прутки, проволока) предназначены титан и титановые сплавы, обрабатываемые давлением. В зависимости от химического состава стандарт предусматривает следующие их марки: ВТ1–00, ВТ1–0, ОТ4–0, ОТ4–1, ОТ4, ВТ5, ВТ5–1, ВТ6, ВТ20, ВТ22, ПТ–7М, ПТ–7В, ПТ–1 м. Основные компоненты: алюминий – 0,2–0,7 %, марганец – 0,2–2 %, молибден – 0,5–5,5 %, ванадий – 0,8–5,5 %, цирконий – 0,8–3 %, хром – 0,5–2,3 %, олово – 2–3 %, кремний – 0,15–0,40 %, железо – 0,2–1,5 %. Железо, кремний и цирконий в зависимости от марки сплава могут быть основными компонентами или примесями. |
| 58. | Цинковыесплавы. Сплав цинка с медью – латунь – был известен еще древним грекам и египтянам. Но выплавка цинка в промышленных масштабах началась лишь в XVII в. Цинк – металл светло–серо–голубоватого цвета, хрупкий при комнатной температуре и при 200 °C, при нагревании до 100–150 °C становится пластичным. В соответствии со стандартом цинк изготовляется и поставляется в виде чушек и блоков массой до 25 кг. Стандарт устанавливает также марки цинка и области их применения: ЦВ00 (содержание цинка – 99,997 %) – для научных целей, получения химических реактивов, изготовления изделий для электротехнической промышленности; ЦВО (цинка – 99,995 %) – для полиграфической и автомобильной промышленности; ЦВ1, ЦВ (цинка – 99,99 %) – для производства отливок под давлением, предназначенных для изготовления деталей особо ответственного назначения, для получения окиси цинка, цинкового порошка и чистых реактивов; ЦОА (цинка 99,98 %), ЦО (цинка 99,975 %) – для изготовления цинковых листов, цинковых сплавов, обрабатываемых давлением, белил, лигатуры, для горячего и гальванического цинкования; Ц1С, Ц1, Ц2С, Ц2, Ц3С, Ц3 – для различных целей. В промышленности широко применяются цинковые сплавы: латуни, цинковые бронзы, сплавы для покрытия различных стальных изделий, изготовления гальванических элементов, типографские и др. Цинковые сплавы в чушках для литья нормируются стандартом. Эти сплавы используются в автомобиле–и приборостроении, а также в других отраслях промышленности. Стандартом установлены марки сплавов, их химический состав, определены изготовляемые из них изделия: 1) ЦАМ4–10 – особо ответственные детали; 2) ЦАМ4–1 – ответственные детали; 3) ЦАМ4–1В – неответственные детали; 4) ЦА4О – ответственные детали с устойчивыми размерами; 5) ЦА4 – неответственные детали с устойчивым размерами. Цинковые антифрикционные сплавы, предназначенные для производства монометаллических и биметаллических изделий, а также полуфабрикатов, методами литья и обработки давлением нормируются стандартом. Механические свойства сплавов зависят от их химического состава: предел прочности δВ = 250–350 МПа (25–35 КГС/мм 2), относительное удлинение δ = 0,4–10 %, твердость – 85–100 НВ. Стандарт устанавливает марки этих сплавов, области их применения и условия работы: ЦАМ9–1,5Л – отливка монометаллических вкладышей, втулок и ползунов; допустимые: нагрузка – 10 МПа (100 кгс/см 2), скорость скольжения – 8 м/с, температура 80 °C; если биметаллические детали получают методом литья при наличии металлического каркаса, то нагрузка, скорость скольжения и температура могут быть увеличены до 20 МПа (200 КГС/см 2), 10 м/с и 100 °C соответственно: ЦАМ9–1,5 – получение биметаллической ленты (сплав цинка со сталью и дюралюминием) методом прокатки, лента предназначена для изготовления вкладышей путем штамповки; допустимые: нагрузка – до 25 МПА (250 кгс/см 2), скорость скольжения – до 15 м/с, температура 100 °C; АМ10–5Л – отливка подшипников и втулок, допустимые: нагрузка – 10 МПа (100 КГС/см 2), скорость скольжения – 8 м/с, температура 80 °C. |
| 59. | Хром, олово, вольфрамиблагородныеметаллы. |
| 60. | Неметаллическиематериалыиихклассификация. К этим материалам относятся древесина, пластмассы, резины, фрикционные и прокладочные материалы. Древесина имеет сложно-волокнистое строение. Важными свойствами являются: влажность, плотность, гигроскопичность, тепло-звуко и электропроводность, текстура. Под влажностью древесины подразумевается количество содержащейся в ней воды, выраженное в % от веса сухой древесины. При высыхании древесины наблюдается ее усушка, т.е. уменьшение линейных размеров и объема, при увлажнении происходит разбухание. Древесина, применяемая для изготовления изделий, должна иметь влажность 8-12%. Плотность древесины в зависимости от породы бывает от 0,47 до 0,7 г/см3. Предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон больше, чем поперек в 3-10 раз, а при растяжении в 10-20 раз. Механические свойства зависят от породы, влажности, температуры, σв в среднем равна 150 МПа. Древесина и изделия из нее в условиях переменной влажности (более 18%) и переменной температуры (от 2 до 35о) подвергаются гниению. Для предохранения древесины от гниения ее подвергают сушке и обрабатывают антисептиками (хлористый цинк, медный и железный купорос, фтористый натрий, креозот и др.). Твердые породы древесины: граб, бук, ясень, береза, дуб. Из древесины выпускают пиломатериалы – это доски и брусья. Доски бывают обрезные и необрезные, дюймовые (толщина доски 25 мм), плахи (толщина 50 мм) и т.д. Шпон – это лущеная или строганная широкая стружка, получаемая на специальных станках; она используется как полуфабрикат для изготовления слоистых древесных материалов. Толщина листов шпона от 0,55 до 1,5 мм. Фанерой называется листовой материал, получаемый путем склеивания нескольких листов лущеного березового или соснового шпона с перпендикулярным направлением волокон в смежных слоях. Различаются по количеству слоев (толщине). Древесностружечные плиты (ДСП) изготовляют горячим прессованием древесной стружки с термореактивной смолой. Древесноволокнистые плиты (ДВП) изготовляют из древесных волокон и смолы. Пластические массы (пластмассы) Пластмассами называют материалы, которые при определенной температуре приобретают пластические свойства, т.е. способность принимать в результате прессования, литья под давлением или других видов обработки необходимую форму и сохранять ее. Пластмассы имеют малую плотность и относительно высокие механические свойства. Пластики не поддаются вредному воздействию влаги. Некоторые из них противостоят действию кислот и щелочей и могут быть использованы в качестве антикоррозионных покрытий. Некоторые пластики пригодны для изготовления подшипников скольжения, другие же, обладающие фрикционными свойствами, используются в тормозных устройствах. Пенообразные, пористые пластики применяют для теплоизоляции. Пластмассы имеют хорошие технологические свойства. Они легко формуются, прессуются, их можно склеивать и сваривать, обрабатывать на станках. Пластмассы обладают рядом недостатков: 1) имеют низкую теплостойкость (35-250оС); 2) некоторые обладают большой ползучестью; 3) подвержены релаксации, т.е. медленному и самопроизвольному переходу упругих деформаций в пластическое; 4) имеют относительно малую поверхностную твердость; 5) из-за старения ухудшаются свойства. Основу пластмассы составляет искусственная смола, которую получают в результате реакций полимеризации и поликонденсации. Смола представляет собой макромолекулу полимера, имеющей определенную структурную формулу. Искусственные смолы разделяют на термопластичные и термореактивные. Термопластичные смолы и пластики, изготовленные на их основе, при нагревании приобретают пластичность, размягчаются и плавятся, а после охлаждения отвердевают. При повторном нагреве они снова приобретают пластичность. Благодаря этому свойству данные пластики могут подвергаться многократной переработке. Термореактивные таким свойством не обладают, отверждение необратимое, при повторном нагреве не размягчаются. В состав пластмасс входят наполнители, пластификаторы, смазывающие вещества, отвердители, красители и др. Наполнители сокращают расход смолы и улучшают нужные свойства пластмасс. Порошкообразные наполнители – древесная мука, кварцевая мука, графит, цемент и т.д. Волокнистые наполнители - хлопковые очесы, асбест, стекловолокно. Листовые – ткань, бумага. Пластификаторы повышают пластичность и увеличивают текучесть при производстве. К ним относятся дибутилфталат, крезилфосфат. Смазывающие вещества препятствуют прилипание пластиков к пресс-формам: стеарин, олеиновая кислота, воск и т.д. Отвердители (катализаторы) – вещества, ускоряющие процесс отвердевания массы: известь, окись магния. Красители применяют для окраски пластиков в различные цвета: нитрозин. Термореактивные пластмассы получают на основе фенолформальдегидных, кремнийорганических, эпоксидных смол с различными наполнителями (порошковыми, волокнистыми и слоистыми). Из пластмасс с порошковыми наполнителями изготовляют различные детали конструкций и электрооборудования (изоляция). К пластмассам с волокнистым наполнителем относятся волокниты (хлопковые очесы), асбоволокниты (асбестовое волокно), стекловолокниты (стекловолокно). Асбоволокниты имеют высокую теплостойкость, фрикционные свойства (тормозные колодки, диски, накладки). Стекловолокниты не горят, устойчивы к действию ультрафиолетовых лучей и химических веществ. Слоистые пластмассы – это конструкционные материалы. Выпускаются следующие пластики: Гетинакс – пластик с бумажным наполнителем, в основном электроизоляционный материал. Текстолит – пластик с наполнителем из хлопчатобумажной ткани применяется как конструкционный и электроизоляционный материал. Древеснослоистые пластики – на основе древесного шпона для различных деталей. Асботекстолит – асбестовая ткань. Это конструкционный, фрикционный и термоизоляционный материал. Стеклотекстолит – стеклянная ткань. Электроизоляционный и конструкционный материал. Термопластичные пластмассы характеризуются высокой ударной вязкостью, водостойкостью и хорошими диэлектрическими свойствами и низкой теплостойкостью. Обычно выпускаются без наполнителей. Широкое применение нашли полиэтилен, полипропилен, полистирол, органическое стекло (плексиглаз), поливинилхлорид ПВХ, фторопласты, полиформальдегид, полиамиды (капрон, нейлон), газонаполненные пластмассы. Прочность термопластов σв 10-100 МПа. Существуют различные методы переработки пластмасс: прокатка, штамповка, выдавливание (экструзия), литье под давлением, горячее прессование, сварка и склеивание. Под действием теплоты, кислорода, света, механических напряжений и других факторов возможно разрушение макромолекул полимеров, которая называется деструкцией. |