Материалы для подготовки к тестированию

1. Кристаллическое строение металлов

Типы решеток: ОЦК, ГЦК, ГПУ; для цементита –орторомбическая.

Коэрцитивное число показывает плотность атомов в решетке. Оно обозначается буквой К.

Для ОЦК-К=8, ГЦК- К=12, ГПУ-К=12.

Полиморфизм-изменение типа решетки при нагреве или охлаждении.

Изотропность- свойства по всем направлениям одинаковы.

Анизотропность- по разным направлениям различны.

1. Двойные диаграммы равновесия сплавов

Фазы в диаграмме – жидкая, твердый раствор, химическое соединение, чистый компонент.

Структура – количественное и качественное распределение фаз в объеме сплава.

Эвтектика – физико-механическая смесь, образующаяся при одновременной кристаллизации двух фаз из жидкого расплава.

Эвтектоид - физико-механическая смесь, образующаяся при распаде твердой фазы (твердого раствора).

Степень свободы системы(сплава) – С. Если в области диаграммы одна фаза С=2, две фазы – С=1, три фазы – С=0 (на горизонтальной линии в диаграмме).

Правило отрезков позволяет определить химический состав фазы и ее количество.

1. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов

Содержание углерода в сталях до 2,14%, в чугунах более 2,14%.

И стали и чугуны при комнатной температуре состоят из двух фаз: феррита и цементита.

Фазы в сталях и чугунах: феррит- твердый раствор, который содержит до 0,02% углерода; аустенит – твердый раствор, который содержит до 2,14% углерода; цементит-хим.соединение (карбид железа), который содержит 6,67% углерода.

Эвтектика - ледебурит(перлит+цементит) содержит 4,3% углерода.

Эвтектоид – перлит(феррит+цементит) содержит 0,8% углерода.

Доэвтектоидные стали состоят из феррита и перлита и содержат до 0,8% углерода.

Эвтектоидные стали состоят и перлита и содержат 0,8% углерода,

Заэвтектоидные стали состоят и перлита и цементита и содержат более 0,8% углерода.

Белые чугуны не содержат углерода в виде графита. Весь углерод в них находится в цементите. Структуры белых чугунов: доэвтектический чугун содержит до 4,3% углерода и состоит из перлита , ледебурита и цементита; эвтектический чугун содержит 4,3% углерода и состоит из ледебурита; заэвтектический чугун содержит более4,3% углерода и состоит из ледебурита и цементита.

1. Стали

По назначению стали делятся на:

а) цементуемые- содержат до 0,35% углерода; подвергаются цементации (насыщению поверхности углеродом до 1%) затее идет термообработка (закалка + низкий отпуск); конечная структура – мартенсит отпуска.

б) улучшаемые – содержат 0.4 – 0,5% углерода; затем улучшение (закалка+высокий отпуск); конечная структура - сорбит отпуска.

в) пружинно-рессорные – содержат 0,55 – 0,65% углерода; термообработка – (закалка + средний отпуск); конечная структура троостит отпуска.

г) инструментальные – содержат 0,8 – 1,2% углерода; термообработка – (неполная закалка + низкий отпуск); конечная структура – мартенсит отпуска и цементит.

По химическому составу стали бывают углеродистые и легированные.

По качеству (качество определяется количеством вредных примесей – серы и фосфора) стали делятся на:

а) обыкновенного качества; марки Ст 1 сп, Ст 3 пс;

б) качественные; марки Сталь 30, У8, 9ХС;

в) высококачественные; марки Сталь 30А, У8А, 9ХСА.

1. Чугуны

Состоят из металлической основы ( ферритной, феррито-перлитной, перлитной) и графита разной формы.

Серый чугун содержит пластинчатый графит; марка СЧ 20;

Высокопрочный чугун содержит сферический графит; марка ВЧ 45-12;

Ковкий чугун содержит хлопьевидный графит; марка КЧ 30-6.

Самая прочная металлическая основа – перлит.

Самый прочный чугун – высокопрочный.

1. Термообработка стали

Виды термообработки: закалка – быстрое охлаждение в воде(углеродистые стали) или в масле(легированные стали; отжиг – охлаждение с печью; нормализация – охлаждение на спокойном воздухе; отпуск – охлаждение на воздухе.

Виды закалки:

а) полная закалка проводится для доэвтектоидных сталей; температура закалки А_С3 + (30-50^оС);

б) неполная закалка – для эвтектоидных и заэвтектоидных сталей; температура закалки А_С1 + (30-50^оС).

А_С3 – линия GS диаграммы железо-цементит.

А_С1 – линия PSK диаграммы железо-цементит.

После закалки получается неравновесная структура – мартенсит закалки.

Виды отпуска:

а) низкий отпуск – нагрев до 250^оС; проводится для инструментальных и цементуемых сталей; структура после отпуска – мартенсит отпуска;

б) средний отпуск – нагрев до 450^оС; проводится для пружин и рессор; структура после отпуска - троостит отпуска ;

в) высокий отпуск – нагрев до 600^оС; проводится для улучшаемых сталей; структура после отпуска – сорбит отпуска.

Сорбит и троостит состоят из феррита и цементита разной степени измельчения ( у троостита частицы мельче, чем у сорбита) и имеют зернистую форму.

Закаливаемость – способность стали принимать закалку т.е. приобретать в результате закалки высокую твердость.

Прокаливаемость – глубина проникновения закаленной зоны.

Виды отжига:

а) Отжиг первого рода- диффузионный(для устранения химической неоднородности, т.е. ликвации; рекристаллизационный (для устранения наклепа т. е. упрочнения в результате холодной пластической деформации); для снятия напряжений, возникающих в результате литья, сварки ;

б) Отжиг второго рода – полный отжиг для доэвтектоидной стали; неполный отжиг для заэвтектоидной стали; изотермический для отжига легированных сталей.

1. Химико- термическая обработка стали

Химико-термическая обработка – процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали различными элементами. Разновидности химико-термической обработки:

- Цементация – насыщение углеродом в соответствующей среде-карбюризаторе.

- Азотирование – насыщение азотом используется для легированных талей типа 38ХМЮ.

- Нитроцементация – насыщение азотом и углеродом в газовой среде.

- Цианирование – насыщение азотом и углеродом в жидкостной среде (в расплаве цианистых солей).

- Борирование – насыщение поверхности бором для повышения износостойкости.

- Силицирование – насыщение поверхности кремнием для повышения сопротивления окислению.

- Диффузионное насыщение металлами – хромирование, никелирование, алитирование.

1. Стали специального назначения

Инструментальные стали

а) Углеродистые – У8 –У12 (0,8-1,2%С).

б) Легированные – 9ХС, ХВГ.

в) Быстрорежущие – Р18, Р6М5.

г) Штампы холодного деформирования – Х12Ф1, 7ХГ2ВМ,

д) Штампы горячего деформирования – 5ХНМ, 5ХНВ.

е) Твердые сплавы – ВК8, Т15К6, ТТК7.

Коррозионно-стойкие стали

Содержат более 12%Х и около 14% : Х13, 20Х18Н9Т

Износостойкие стали -110Г13Л

1. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами

Магнитные стали и сплавы

Магнитно-твердые стали и сплавы предназначены для изготовления постоянных магнитов и имеют высокую коэрцитивную силу:

а) высокоуглеродистые стали с 1%С, легированные хромом – ЕХ3, ЕХ5К5;

б) литые высококоэрцитивные сплавы типа ЮНДК.

Магнитно – мягкие стали (электротехническая сталь) для изготовления магнитопроводов постоянного и переменного тока, обладают высокой магнитной проницаемостью и низкой коэрцитивной силой; широко используют низкоуглеродистые высококремнистые стали.

Стали и сплавы для нагревательных элементов: фехраль – Х13Ю4, хромель – 0Х23Ю5; сплавы на никелевой основе – нихромы Х20Н80.

Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения – инвар 36Н имеет минимальный коэффициент линейного расширения при температурах от +100^оС до -100^оС; ковар 29НК – для впаивания в стекло.

1. Алюминий и его сплавы

Алюминий – особой чистоты А999, высокой чистоты – А995, А99, технически чистый – А85,А8,А7.

Деформируемые алюминиевые сплавы

а) сплавы алюминий-магний-кремний (авиали) АД31, АВ;

б) коррозионно-стойкие славы АМг (алюминий –магний), АМц (алюминий марганец) – не упрочняются термообработкой;

в) дуралюмины Д16 – термически упрочняемые(закалка + старение);

г) ковочные сплавы АК4,АК6;

д) высокопрочный сплав В95.

Литейные алюминевые сплавы

Силумины (с кремнием) АК5, АМ5 (с медью)

1. Медь и ее сплавы

Медь – М00 – высокочистая, М0 – чистая, М1,М2,М3 – технически чистая.

Бронза:

Литейная – БрО5Ц5С5; деформируемая – БрОЦС5-5-5; бериллиевая бронза БрБ2 используется для изготовления пружин.

Латунь (сплавы медно-цинковые):

Не легированная латунь – Л70 (70%меди и 30% цинка).

Деформируемая легированная латунь – ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5.

Литейная легированная латунь – ЛЦ23А6Ж3Мц2.

«Автоматная» латунь – ЛС59-1 для обработки резанием на станках – автоматах.

«Морская» латунь – ЛО62-1,ЛО70-1 обладает коррозионной стойкостью в морской воде.

1. Титан и сплавы на его основе

Титан изготавливают двух марок: ВТ1-00 и ВТ1-0.

Промышленные сплавы титана: ВТ5, ВТ6 (5 и 6% алюминия) обладают коррозионной стойкостью и теплостойкостью.

1. Магний и сплавы на его основе

Магний – выпускается трех марок МГ90 (самый чистый), МГ95, МГ96.

Сплавы магния обладают малой плотностью, хорошо гасят вибрацию и плохо сопротивляются коррозии.

Литейные сплавы – МЛ5,МЛ6,МЛ10.

Деформируемые сплавы- МА1.МА14.

1. Пластмассы

Пластические массы (пластмассы и пластики) - материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагревания и давления формироваться в изделия сложной конфигурации и затем устойчиво сохранять приданную форму.

Изделия из пластмасс отличаются:

o малой плотностью (малый вес) (1,0...1,8 г/см³);

o высокими диэлектрическими свойствами;

o хорошими теплоизоляционными характеристиками (низкая теплопроводность);

o устойчивостью к атмосферным воздействиям;

o стойкостью к агрессивным средам; пластмассы почти не подвергаются электрохимической коррозии и очень стойки против агрессивных химических сред - некоторые пластмассы по химической стойкости превосходят золото и платину;

o стойкостью к резким сменам температуры, в частности, стабильностью размеров;

o высокой механической прочностью при различных нагрузках;

o меньшими затратами энергии для переработки, чем металлические материалы (это обусловлено технологическими свойствами пластмасс);

o высокой эластичностью;

o оптической прозрачностью;

o простотой формирования изделий;

o разнообразием цветовой гаммы (не требуют окраски);

Основой пластмасс являются высокомолекулярные соединения, которые состоят из гигантских молекул. Такие вещества называются полимерами, а исходные низкомолекулярные продукты, используемые для получения полимеров, называются мономерами.

Термопласты при нагреве до определенной температуры не претерпевают коренных химических изменений. Они могут многократно нагреваться в указанном интервале температур, а затем возвращаться в исходное состояние. К термопластам относится большинство полимеризационных пластмасс.

Реактопласты под воздействием температуры подвергаются необратимым изменениям в результате соединения макромолекул друг с другом поперечными химическими связями с образованием трехмерных (пространственных) сеток. Изделия из реактопластов при нагреве не размягчаются и не .могут подвергаться повторной переработке.

Часто в полимер с различными целями вводят добавки: стабилизаторы, пластификаторы, красители и наполнители.

· Стабилизаторы служат для повышения стойкости полимеров при воздействии различных факторов: света, повышенной температуры и других. Обычно они предупреждают развитие цепной реакции разложения полимеров, обеспечивая тем самым долговечность пластмасс.

· Пластификаторы вводят для придания им пластичности и расширения интервала высокоэластического состояния (уменьшения температуры стеклования). Пластификаторы облегчают переработку полимерных материалов, улучшают их морозостойкость, в качестве пластификаторов применяют вещества, которые хорошо совмещаются с полимерами, обладают малой летучестью и высокой термо- и светостойкостью.

· Красители служат для придания пластмассам практически любого цвета как на поверхности, так и по всей толщине изделия.

Наполнители - вещества (главным образом, тонкодисперсные порошкообразные и волокнистые), которые вводят в состав пластмасс с целью облегчения переработки, придания необходимых свойств, а также удешевления. Наполнители, улучшающие какое-либо свойство полимерного материала, называют активными или усиливающими; не изменяющими свойств - инертными; волокнистые наполнители называют также армирующими.

В качестве наполнителей для пластмасс применяют древесную муку хлопковые очесы, асбест, стекловолокно и другие вещества.

Резина

РЕЗИНА - эластичный материал, образующийся в результате вулканизации натурального (НК) и синтетических каучуков (СК). Представляет собой сетчатый эластомер-продукт поперечного сшивания молекул каучуков химическими связями. Свойства определяются как применяемым каучуком, так и ингредиентами резиновой смеси. Натуральный (природный) каучук (НК) представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных связей; состав его может быть выражен формулой (C5H8)n (где величина n составляет от 1000 до 3000); он является полимером изопрена. Современная технология резинового производства осуществляется по следующим этапам:

1.Изготовление полуфабрикатов

2. Вулканизация, после которой из сырых резиновых смесей получают готовые резиновые изделия.

Из смеси каучука с серой, наполнителями (особенно важным наполнителем служит сажа) и другими веществами формуют нужные изделия и подвергают их нагреванию. При этих условиях атомы серы присоединяются к двойным связям макромолекул каучука и «сшивают» их, образуя дисульфидные «мостики». В результате образуется гигантская молекула, имеющая три измерения в пространстве — как бы длину, ширину и толщину.

Ускорители вулканизации улучшают свойства вулканизаторов, сокращают время вулканизации и расход основного сырья, препятствуют перевулканизации. В качестве ускорителей используются неорганические соединения (оксид магния MgO, оксид свинца PbO и другие) и органические: дитиокарбаматы (производные дитиокарбаминовой кислоты), тиурамы (производные диметиламина), ксантогенаты (соли ксантогеновой кислоты) и другие.

Активаторы ускорителей вулканизации облегчают реакции взаимодействия всех компонентов резиновой смеси. В основном, в качестве активаторов применяют оксид цинка ZnO.

Антиокислители (стабилизаторы, противостарители) вводят в резиновую смесь для предупреждения «старения» каучука.

Наполнители — повышают физико-механические свойства резин: прочность, износостойкость, сопротивление истиранию. Они также способствуют увеличению объёма исходного сырья, а, следовательно, сокращают расход каучука и снижают стоимость резины. К наполнителям относятся различные типы саж (технический углерод), минеральные вещества (мел CaCO3, BaSO4, гипс, тальк, кварцевый песок SiO2).

Пластификаторы (смягчители) — вещества, которые улучшают технологические свойства резины, облегчают её обработку (понижают вязкость системы), обеспечивают возможность увеличения содержания наполнителей. Введение пластификаторов повышает динамическую выносливость резины, сопротивление «стиранию». В качестве пластификаторов используются продукты переработки нефти (мазут, гудрон, парафины), вещества растительного происхождения (канифоль), жирные кислоты (стеариновая, олеиновая) и другие.

Прочность и нерастворимость резины в органических растворителях связаны с её строением. Свойства резины определяются и типом исходного сырья. Например, резина из натурального каучука характеризуется хорошей эластичностью, маслостойкостью, износостойкостью, но в то же время мало устойчива к агрессивным средам; резина из каучука СКД имеет даже более высокую износостойкость, чем из НК. Бутадиен-стирольный каучук СКС способствует повышению износостойкости. Изопреновый каучук СКИ определяет эластичность и прочность резины на растяжение, а хлоропреновый — стойкость её к действию кислорода.

Литейное производство

Литейная технология – это процесс получения литых заготовок путем заливки расплавленного металла в формы, полость которых повторяет конфигурацию отливки. При охлаждении металл отвердевает и принимает конфигурацию полости формы.

Существует несколько способов изготовления отливок. Перечислим основные из них : литье в песчаные формы(ПФ), литье в кокиль(К), литье по выплавляемым моделям(ВМ), литье под давлением(Д).

Литье в песчаные формы.

1.Сущность процесса заключается в изготовлении отливок свободной заливкой расплавленного металла в песчаную форму. После затвердевания и охлаждения отливки осуществляется ее выбивка с одновременным разрушением формы.

Материалы и оснастка.

1)Песчаная форма(ПФ) – разовая литейная форма, изготовленная из уплотненной формовочной смеси. ПФ состоит из двух полуформ. Для образования отверстий применяются песчаные стержни.

2)Типовые составы формовочных и стержневых смесей.

3)Модельный комплект : модель детали, модели элементов литниковой системы, модельные плиты, стержневые ящики.

4)Опоки.