Учебник по материаловедению

Здравствуйте, я подготовила на этой странице краткий учебник по предмету «материаловедение».

Если что-то непонятно, Вы всегда можете написать мне в воцап и я помогу!

Черные металлы и металлокерамические материалы

К оглавлению…

Черными металлами называют сплавы, содержащие не менее железа. Железо создает основу твердых растворов — феррита (с объемно центрированной решеткой) и аустенита (с гранецентрированной решеткой) и входит в большинство соединений (с углеродом — цементит , с азотом — нитриды и т. п.).

Технически чистое железо при комнатной температуре состоит практически из одного феррита. С повышением содержания углерода увеличивается доля перлита (тонкая смесь феррита и цементита). В углеродистых сталях * содержащих , присутствует одии перлит, а с более высоким содержанием углерода — вторичный цементит.

При нагреве до температур выше критических все эти структурные составляющие переходят в аустенит. При медленном охлаждении они вновь выделяются (с размельчением зерна при оптимальных режимах отжига и нормализации), при быстром — появляются новые типы структур (мартенсит, бейнит, троостит, сорбит). Отпуск приводит к возврату к структурам типа исходных, но с лучшим расположением частиц и зерен, поэтому закалку и высокий отпуск называют улучшением.

Под влиянием некоторых компонентов (никеля, марганца) аустенит становится стабильным при комнатной и более низких температурах. Аустенитные стали и чугуны немагнитны.

Возможно эта страница вам будет полезна:

Предмет материаловедение

В отличие от сталей чугуны не могут приобрести при нагреве чисто аустенитную структуру. Еще до полного растворения высокоуглеродистой фазы наступает начало плавления. Высокоуглеродистой фазой в чугунах может быть цементит (первичный и входящий в состав ледебурита) в случае белых чугунов и графит — в серых.

Феррит имеет невысокую прочность и твердость, но высокую пластичность. Перлит тверже, но менее пластичен, ледебурит тверд, но хрупок. Мартенсит и бейнит обладают высокой прочностью и твердостью. Графит не прочен и хрупок, но имеет хорошие антифрикционные свойства.

Максимальным модулем упругости обладает феррит , с повышением содержания перлита в стали модуль упругости немного снижается (до ). Закаленные на мартенсит высокопрочные стали имеют наинизший модуль упругости . Модуль упругости чугунов колеблется от (серый чугун с крупным пластинчатым графитом) до , (высокопрочный чугун с шаровидным графитом).

Объемный вес феррита составляет , аустенитных сталей до , высокоуглеродистых сталей (закаленных на мартенсит ), чугунов .

Теплопроводность и электропроводность — максимальные у феррита и снижаются с легированием углеродом и другими элементами.

Сталь

К оглавлению…

Сталями называют сплавы железа, содержащие до (за исключением нескольких марок, например , с большим содержанием ). Марки углеродистых сталей обыкновенного качества начинаются с обозначения Ст., после которого следует номер (от 0 до 7). Приставка М в начале марки означает мартеновскую сталь (например, МСт.З), Б — бессемеровскую, К — конвертерную (с продувкой кислородом). Приставка кп в конце марки обозначает кипящую сталь, пс — полуспокойную, сп — спокойную.

Марки качественных углеродистых конструкционных сталей, а также легированных конструкционных сталей начинаются с обозначения содержания углерода в сотых долях процента, например, сталь 08 содержит в среднем , легированная сталь 38ХМЮА содержит в среднем .

Углеродистые марки инструментальной стали обозначают буквой У, после которой указывается среднее содержание углерода в десятых долях процента. Легарованные марки начинаются либо с обозначения содержания углерода в десятых Долях процента, либо сразу с буквенных обозначений легирующих элементов, без указаний на содержание углерода; примеры: У7 с ; 9Х с ; ХВГ. Некоторые инструментальные стали, применяемые иногда так же, как конструкционные, имеют марки с обозначением содержания углерода в сотых долях процента, например и др.

В марках высоколегированных сталей содержание углерода обычно ие отражается. Когда оно играет существенную роль, то обозначается в начале марки цифрами 0, 1, 2, 3 или 4, соответствующими среднему содержанию углерода в десятых долях процента.

Примеры. с содержанием углерода в количестве сотых долей процента; с ; с . Цифры 00, 000 обозначают высокую чистоту сплава по содержанию углерода.

Буква А в конце марки обозначает высококачественную сталь, буква Л — литейную марку, а буква К — сталь для котлостроения; примеры: У7А, 1Х13Л, 22К. Буква А в начале марки относится к автоматным сталям; например А12.

Легирующие элементы обозначают буквами: азот — А (в этом случае буква А ставится внутри; например, Х17АГ14), алюминий —- Ю, бор — Р, ванадий — Ф, вольфрам — В, кремний —С, кобальт— К> марганец — Г, медь — Д, молибден — М, никель — Н, ниобий — Б, селен — Е, титан — Т, фосфор — П, хром — X, цирконий — Ц. Цифры после буквенных обозначений легирующих элементов соответствуют среднему содержанию последних в процентах. При содержании около 1% элемента или меньше (а в случае таких модификаторов, как титан, азот, бор, при содержании десятых, сотых и тысячных долей процента) после буквенного символа цифр не ставят.

Пример. Сталь содержит в среднем , и долю процента циркония в качестве модификатора . Сталь содержит до , около и долю процента титана в качестве модификатора .

Марка быстрорежущих сталей начинается с буквы и цифрового обозначения содержания вольфрама в процентах (без приведения буквы ); например, сталь содержит в среднем и .

Из приведенных правил обозначения марок стали существует большое количество исключений.

Конструкционная сталь

К оглавлению…

Углеродистая сталь

Сталь обыкновенного качества (ГОСТ 380—60*). Поставляется в виде проката — круглого, квадратного, полосового, горячекатаной ленты, толстого и тонкого листов, угловых и гнутых профилей, фасонного проката специальных профилей, швеллеров и балок, проволоки.

Сталь группы поставляют по механическим свойствам (табл. 1), — по химическому составу, — одновременно по механическим свойствам и химическому составу. По требованию заказчика сталь Ст.5 и Ст.6 поставляется в тер-мообработанном состоянии (табл. 2).

Технологические свойства: температура начала ковки ( для Ст.6), конца ковки (Ст.0, Ст.2) и (Ст.З—Ст.7), свариваемость и обрабатываемость хорошие, не подвержена отпускной хрупкости, не флокеночувствительная.

Области применения

Ст.0 — прокат для конструкций неответственного назначения, арматура;

Ст.2 — сварные конструкции, переплеты, арматура, анкерные болты;

Ст.З — холодноштампованные и сварные малонагруженные детали, фермы ответственного назначения, кожухи, крышки, вкладыши, малонагр уженные болты и гайки, шайбы, цементуемые и нитроцементуемые детали неответственного назначения, гнутые профили;

Ст.5 — звездочки, болты, гайки, шайбы, валы, клинья, рычаги, шатуны, упоры подшипников, втулки, валики, лонжероны, арматура периодического профиля, фасонные специальные профили, тяги, рычаги, сварные и клепаные емкости, работающие при небольших давлениях;

Ст.6 — детали повышенной прочности, бабы молотов, шпиндели, червяки, кулачковые муфты, оси, валы, пальцы траков, мал она груженные шестерни.

Сталь качественная (ГОСТ 1050—60*). Виды проката те же, что и для предыдущей стали, а также трубы, шестигранный и круглый калиброванный прокат, широкополосный прокат, рессорная сталь, бандажи. Выплавляют в мартеновских и электродуговых печах. Поставляют по химическому составу и механическим свойствам (табл. 3). Предел выносливости приведен в табл. 4.

Механические свойства холоднотянутой (калиброванной) качественной углеродистой стали приведены в табл. 5.

Примечания:

Марки от 20 до 50 включительно с приставкой Р легированы 0,002—0,006% бора. Марки стали с пониженной прокаливаемостью обозначаются буквами ПП, например 55ПП.

Для марок 75, 80 и 85 нормализацию заменяют улучшением (см. ГОСТ 2052—53**).

Значения ан для термообработаиных образцов: закалка в воде (или масле для марок 45Г и 50Г) н отпуск при 600° С.

Возможно эта страница вам будет полезна:

Решение задач по материаловедению

Вид термической обработки стальных отливок (отжиг, нормализация, нормализация + отпуск) факультативен по ГОСТу 977—65.

Рекомендации по замене спокойной стали полуспокойной для сварных конструкций см. [2].

Литая углеродистая сталь

Литая углеродистая сталь (ГОСТ 977—58) аналогична по составу соответствующим маркам качественной сортовой стали, но имеет несколько пониженные показатели механических свойств (см. табл. 3).

Области применения

08 и 10 — для деталей высокой пластичности, цементуемых и нитроцементуемых деталей, ие требующих прочной сердцевины;

15 — болты, гайки, винты, шпильки, траверсы, фланцы, звенья цепей, цементуемые и нитроцементуемые детали с невысокой прочностью сердцевины;

20 — болты, гайки, винты, ключи, шайбы, малонагру-женные зубчатые колеса, червяки, корпусы клапанов, подшипников, стаканы поршневых машин, шатуны, цементуемые и нитроцементуемые детали (фрикционные диски, пальцы поршней и рессор, кулачковые валики и др.);

25 и 30 — оси, валы, соединительные муфты, собачки, рычаги, вилки, крепежные детали в котлотурбостроении, рычаги, серьги, траверсы, звездочки, цилиндры, шпиндели;

35 — тяги, серьги, траверсы, цилиндры, оси, диски, ободья, балки, коленчатые валы, рычаги, втулки, шпиндели, звездочки, валы турбин, редукторов, крепежные детали, после нитроцементации — крепежные и установочные винты, оси, штоки, штифты;

40 и 45 — оси, валы коленчатые, штоки, зубчатые колеса, бандажи, детали турбин, арматура иасосов, шатуиы, шпиндели, звездочки, распределительные валики, крепежные детали, головки цилиндров, шпонки, фрикционные диски, плунжеры, пальцы траков;

50 и 55 — зубчатые колеса, эксцентрики, штокн, плунжеры, прокатные валки для горячей прокатки, бандажи, шпиндели, пальцы и звенья траков, лемехи, молотки, защелки, диски, цельнокатаные колеса;

60, 70, 85—пружины, пружинные кольца, рессоры, фрикционные диски и другие детали, работающие иа истирание;

20Л — шаботы, литые детали трубопроводов, сварио-литые конструкции, литье по выплавляемым моделям;

25Л — станины прокатных станов, шкивы, траверсы, кронштейны, поршни, буксы, крышки цилиндров, корпусы подшипников, рычаги, балансиры, зубчатые колеса, шаботы, маховики, арматура паровых турбин и котлов, оси, валы, свар но-литые конструкции;

ЗОЛ, 35Л — корпусы и обоймы турбомашин, детали гидротурбин, станины прокатных станов, балансиры, рычаги, корпусы червячных редукторов, муфты;

45Л — зубчатые венцы и колеса, детали моторных конструкций, станины, муфты, тормозные диски, износостойкие детали;

55Л — зубчатые колеса, зубчатые муфты подъемно-транспортных машин, ходовые колеса, бегунки, валкн крупно-, средне- и мелкосортных станов для прокатки мягкого металла.

Специальные углеродистые стали, используемые в машиностроении, приведены в табл. 6.

Легированная сталь

Низколегированная сталь (ГОСТ 5058—57*) поставляется в виде проката, см. «Углеродистая сталь»; механические свойства приведены в табл. 7.

Легированная сортовая сталь (ГОСТ 4543—61*) подразделяется на качественную и высококачественную. Последняя обозначается буквой в конце марки (внутри марки — азот), механические свойства приведены в табл. 8, 9 и 10.

Такими же свойствами обладает сталь 10ХГСНД.

Примечания: 1. Образцы продольные для проката и поперечные для листовой стали. Нормы по относятся к толщинам проката (кроме марок 18Г2С, 25Г2С, 30ХГ2С).

Марки сталей, выделенные жириым шрифтом, вошли в [4].

Легированная литая сталь (ГОСТ 7832—65) выплавляется в мартеновских и электропечах, механические свойства указаны в табл. 11.

Шарикоподшипниковая сталь (ГОСТ 801—60) выплавляется в кислых печах, поставляется в виде прутка горячекатаного, холоднотянутого, труб, полос и проволоки. Химический состав приведен в табл. 12. Механические свойства, за исключением твердости, ГОСТами не регламентируются; особое внимание уделяется чистоте по неметаллическим включениям, карбидной неоднородности и другим металлографическим характеристикам. Механические свойства, по данным ВНИИПП, приведены в табл. 13.

Рессорно-пружинная сталь (ГОСТ 2052—53**) поставляется в виде горячекатаного профиля, холоднокатаной ленты, проволоки. Механические свойства стали приведены в табл. 14.

Области применения

09Г2 — лист, рифленый лист, угловые профили, балки и швеллеры, детали для вагоностроения;

16ГС, 16ГТ и 10Г2С1 — детали паровых котлов и сосудов под давлением (в том числе при низких температурах);

25Г2С — детали с.-х. машиностроения, оси, кулаки, карданные и трансмиссионные валы, арматура — гладкая и периодического профиля для обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций, сварные валы гидротурбин, сварные цилиндры, плиты гидравлических прессов;

14ХГС — сварные трубы магистральных трубопроводов;

10ХСНД — сортовой, профильный и фасонный прокат для сварных конструкций и сосудов в химическом машиностроении;

15ХСНД — металлоконструкции кранов, работающих в условиях переменной нагрузки, пониженных температур, коррозии; строительные фермы, конструкции мостов и вагонов, шпунтовые сваи, рамы с.-х. машин, крепежные детали;

20Х — цементуемые детали средних размеров, втулки, зубчатые колеса, поршневые кольца, толкатели, оси, шпиндели, червяки, копиры, гильзы, упорные диски, детали средних размеров, работающие при больших скоростях и средних удельных давлениях;

40X — червячные валы, пиноли, шпиндели, оси, муфты, рейки, кулачки, коленчатые валы, зубчатые колеса и венцы, ролики, полумуфты, вал-шестерни, кривошипы, полуоси, роторы турбокомпрессоров;

50Х — валы, оси, крупные зубчатые колеса, пальцы, редукторные валы, упорные кольца, пружины, детали, работающие на истирание при небольших ударйых нагрузках;

Возможно эта страница вам будет полезна:

Примеры решения задач по материаловедению

45ХЦ — крупногабаритные детали сложной конфигурации, не подвергающиеся ударным нагрузкам; валы, оси, зубчатые колеса, пальцы, коленчатые валы, шатуны, болты, червяки;

35 Г2 — детали тракторостроения, валы, полуоси, цапфы, рычаги сцепления, вилки переключения передач, коленчатые валы, шатуны, валы электродвигателей, рулевые рычаги, болты, кольца;

45Г2 — карданные валы, полуоси, червяки, шатуны, крышки шатунов, шестеренные валы, коленчатые валы, звенья конвейерных цепей;

35ХГ2 — траки, пальцы, звездочки;

ЗЗХС — детали пружинного типа небольшого сечения, небольшие детали для автомобильного, тракторного и дорожного машиностроения;

38ХС — детали пружинного типа, всасывающие клапаны тракторных двигателей;

18ХГТ — детали, работающие прн больших скоростях, средних и высоких удельных давлениях и ударных нагрузках; шестерни с модулем до , валы-шестерни, червяки, кулачковые муфты, валики, пальцы, шкворни, кольца конические диаметром до и ролики диаметром до в подшипниках;

ЗОХГТ — сильно нагруженные детали, работающие при больших скоростях и повышенных удельных давлениях, детали приборостроения, работающие на скручивание;

40ХГТ — крупногабаритные детали повышенной прочности, работающие при средних окружных скоростях и удельных давлениях при отсутствии ударных нагрузок;

ЗОХГВТ — коленчатые валы, зубчатые колеса, валы-шестерни, муфты, детали сечением до (взамен стали марки 40ХН) и до (взамен стали марки 40ХНМ) с повышенной прочностью и вязкостью;

20ХГР, 20ХНР, 20ХГНР — нагруженные крупные детали, работающие в условиях ударных нагрузок; зубчатые колеса, валы-шестерни, червяки, кулачковые муфты, валики, пальцы, втулки;

40ХНР — детали, работающие при средних окружных скоростях и высоких удельных давлениях и ударных нагрузках;

20ХФ — мелкие цементуемые детали, распределительные валики (сталь может применяться в качестве улучшаемой),

40ХФА — валы экскаваторов и ответственные детали типа осей, валов, траверс, зубчатых колес, крепежные детали трубопроводов высокого давления при температуре среды , азотируемые детали повышенной твердости;

20ХЗФ — ролики крупногабаритных подшипников диаметром

20НМ — кольца подшипников диаметром , ролики диаметром до

ЗОХМ, ЗОХМА — крепежные детали турбин и паропроводов, работающих при ; зубчатые колеса для точных передач, валы, цапфы, втулки, шпильки;

35ХМ — ответственные детали турбии и турбокомпрессоров, работающих при температуре до ; детали повышенной усталостной прочности;

40Н — ответственные детали общего машиностроения: диски, валы, цельнокованые роторы паровых турбин, коленчатые валы, цилиндры аккумуляторов, баллоны;

40ХН — крупные ответственные детали повышенной прочности и пластичности;

12ХН2—цементуемые детали, детали повышенной прочности и вязкости;

20Х2Н4А — ответственные тяжелоиагр уженные детали с высокой прочностью и вязкостью сердцевины, работающие в тяжелых условиях; цементуемые детали, кольца диаметром мм и ролики диаметром крупногабаритных подшипников;

20ХГСА — валики, рычаги, оси, сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках;

ЗОХГС, ЗОХГСА — дорны пильгерстанов, валы, оси, зубчатые колеса, тормозные ленты, лопатки компрессорных машин, работающих при в условиях значительных нагрузок, износостойкие детали, ответственные сварные конструкции;

35ХГСА — то же, и детали приборов с повышенными упругими свойствами;

38ХГС, 38ХГСА — полуоси тяжелой а груженных автомобилей;

38ХГН — валы, осн, шестерни, крепежные детали экскаваторов и буровых машин, ответственные детали общего машиностроения с повышенной прочностью и иро-каливаемостью;

38 ГСН А — особо ответственные тяжелонагруженные детали;

14ХГ2НР, 14ХГ2СР — тяжелонагруженные детали, в том числе цементуемые (взамен сталей 12ХНЗА и 12Х2Н4А);

25Х2ГНТА — то же (взамен сталей 18Х2Н4ВА и 12Х2Н4А);

20ХНМ — зубчатые колеса, полуоси, сателлиты;

20Х2Н2М — ответственные детали высокой прочности и вязкости, подвергающиеся динамическим нагрузкам при высоких требованиях к прочности сердцевины (взамен сталей 18Х2Н4МА и 20Х2Н4) для поковок сечением до ;

25ХЗНМ — ковано-сварные корпусы, фланцы сосудов, работающих при высоких давлениях и температурах от до ; реакционные колонны, сепараторы газовые, буферные емкости;

34ХН1М — особо ответственные высоконагруженные детали, диски паровых турбин, коленчатые валы, оси, детали компрессорных машин, работающие при температурах до ;

34ХН2М — диски, роторы, валы паровых турбин сечением до ;

34XH3M — особо ответственные крупные детали турбостроения, оси шагающих экскаваторов;

40ХНМА — коленчатые валы, клапаны, шатуны, крышки шатунов, ответственные болты, зубчатые колеса, нагруженные детали сложной конфигурации;

45ХНМФ — сильно нагруженные валы, торсионные валы и другие детали, сечением до ;

15ХНГ2ВА, 12Х2Г2СВА — особо ответственные детали, работающие при больших скоростях и при наличии ударных нагрузок (взамен стали 18Х2Н4ВА, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А);

35Х2ГСВА — то же (для глубокопрокаливаемых деталей сечением до );

30Х2ГМТ — валы-шестерни, опорные ролики;

38ХЮ, 38ХМЮА — ответственные детали турбостроения, моторостроения, точного машиностроения и приборостроения, упрочняемые азотированием, штоки клапанов паровых турбин, работающие при температурах до ; гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, толкатели, иглы форсунок, тарелки букс, стаканы, пальцы, распределительные валики, зубчатые колеса, шпиндели, детали повышенной износостойкости и сложной конфигурации, требующих минимального коробления при термообработке;

55С2 — пружины и рессоры для автомобильного, тракторного и транспортного машиностроения;

60СА, 60С2А — пружины передней подвески автомобиля, спиральные пружины в станкостроении, торсионные валы;

60С2ХА — высоконагр уженные ответственные пружины и рессоры;

70С2Х А — то же, для пружин и рессор из тонкой ленты;

50ХФА — ответственные клапанные, сальниковые и другие пружины, пружины, работающие при температурах до

60ХЗГ8Н8В — немагнитные кольца для турбогенераторов (каппы);

45Г17ЮЗ — немагнитные нажимные пальцы, бандажи статора турбогенератора;

35ГЛ — диски, звездочки, зубчатые венцы, барабаны, шкивы, крестовины, траверсы, ступицы, вилки, зубчатые колеса, валы, кулачковые муфты, цапфы, прямые и обратные лопатки, ковши драглайнов, решетчатые стрелы, щеки дробилок, бандажи бегунов;

20ГСЛ — лопасти гидротурбин с облицовкой из нержавеющей стали, зубчатые венцы и колеса, втулки, лопатки, сектора, колонны;

30 ГС А — зубчатые венцы и колеса, ролики, обоймы, фланцы, шкивы, сектора, колонны;

40XJI — отливки, изготовляемые по выплавляемым моделям;

35ХГСЛ — ответственные литые детали повышенной износостойкости;

Л27СГТ — тракторные детали, подвергаемые улучшению;

20ХМЛ — литье для паровых и газовых турбнн, работающих при температурах до ; литая арматура и детали трубопроводов высокого давления;

ЗОХМЛ — шестерни, крестовины, втулки, зубчатые колеса, горизонтальные валки слябинга;

Х5МЛ — фланцы, патрубки, детали трубопроводов, арматура, насосы, детали, работающие при под давлением в серосодержащих средах;

Х5ТЛ — то же (до температуры );

Х8ВЛ — то же (до температуры ).

Инструментальная сталь

К оглавлению…

Углеродистая инструментальная сталь (ГОСТ 1435—54*) поставляется кованая или горячекатаная в виде круглого или квадратного проката, листового, полосового, шестигранного, а также холоднотянутая (калиброванная) в виде круглого прутка, квадратного, шестигранного, профильного для напильников, содержание и твердость стали приведены в табл. 15.

Легированная инструментальная сталь (ГОСТ 5950—63) поставляется кованая, горячекатаная или холоднотянутая. Марки сталей, их назначение и твердость приведены в табл. 16.

Быстрорежущая сталь (ГОСТ 9373—60). Прокат быстрорежущей стали выпускается по ГОСТам 5650—51, 4405—48, 5952—63. Химический состав сталей марок Р18, Р9, Р9Ф5, Р14Ф4, Р18Ф2, Р9К5, Р9КЮ, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2 регламентирован ГОСТом 9373—60, а марок Р18К5, Р18КЮ— марочником [4] (цифра после буквы Р соответствует среднему содержанию вольфрама в ).

Стали и сплавы со специальными магнитными и электрическими свойствами

К оглавлению…

Магнитомягкие сталн. Технически чистое железо поставляется по ГОСТу 3836—47 трех марок: Э, ЭА, ЭАА с коэрцитивной силой (в э не более) 1,2; 1,0 и 0,8 соответственно и магнитной проницаемостью (в гс/э не менее) 3500, 4000 и 4500 соответственно.

Технически чистое железо по ЧМТУ 2900-56 (марка ) содержит до .

Сталь электротехническая (ГОСТ 802—58) поставляется в виде тонкого листа и обозначается буквой Э. Первая цифра после буквы Э обозначает содержание Si, вторая — уровень магнитных и электрических свойств, число нулей в конце марки — степень текстуро-ванности стали.

Сплавы для постоянных магнитов. Сортовая сталь для постоянных магнитов регламентируется ГОСТом 6962—54* и обозначается буквой Е. В электромашиностроении применяют нестандартизованную марку ХВП [4].

Сплавы высокого омического сопротивления (табл. 17).

Стали и сплавы поставляют в виде ленты, проволоки н других профилей. Химический состав и свойства регламентируются ГОСТом 9232—59*. Применяют также стали марок Х23Н18 (ЭИ417), Х25Н20С2 (ЭИ283), Х14Г14НЗТ (ЭИ711) по ГОСТу 5632—61, литые стали Х24Н12СЛ (ЭИ316), Х25Н19С2Л (ЭИ283) по ГОСТу 2176—57 и Х28Н48В5Л по нормали ВНИИЭТО ОН48004/24-63.

Коррозионностойкие, окалиностойкие и жаропрочные стали и сплавы

К оглавлению…

Высоколегированные стали и сплавы поставляют в виде проката и отливок. В первом случае химический состав регламентируется ГОСТом 5632—61, во втором — ГОСТом 2176—57.

Высоколегированные стали и сплавы подразделяют на три группы: I — коррозионностойкие (нержавеющие), II — жаростойкие (окалиностойкие), III — жаропрочные. По структуре отожженной стали (с охлаждением на воздухе) эти стали подразделяют на шесть классов: 1 — мартеиситный, 2 — мартеисито-ферритный, 3 — феррит-иый, 4 — аустенито-мартенситный, 5 — ау стен ито-феррита ый, 6 — аустенитный. Сплавы 7 и 8-го классов также имеют аустенитную структуру, но являются не сталями, а сплавами на железо-никелевой и никелевой основе соответственно (табл. 18).

Возможно эта страница вам будет полезна:

Методические указания по материаловедению

Механические свойства стали I и II групп приведены в табл. 19, а литых сталей — в табл. 20.

Чугун

Чугунами называют сплавы железа, содержащие более (исключение составляют некоторые специальные чугуны, например, ферросилиды).

Белый чугун

В машиностроении применяют редко (размольные шары, звездочки, вставки тормозных колодок локомотивов). Чаще используют отбеленный чугун — детали из серого чугуна с поверхностным отбелом (листопрокатные валки, мыски ткацких станков). Химический состав и механические свойства белого чугуна ГОСТом не регламентируются.

Ванадистый белый чугун обладает определенной пластичностью и вязкостью в результате особой морфологии эвтектики.

К белым чугунам относят также литые сплавы Х28Л и X34JI, легированные хромом в количествах, указанных маркой (ГОСТ 2176—57). По содержанию углерода ( в сплаве X28Л и в сплаве Х34Л) они приближаются к сталям. Для размельчения зерна используют дополнительное, легирование титаном или азотом. Эти сплавы обладают повышенной износостойкостью и жаростойкостью (до ) и коррозионной стойкостью (особенно в условиях газовой коррозии).

Серый чугун

В структуре серого чугуна нет первичного и эвтектического (ледебуритного) цементита, взамен которого существует пластичный графит. Он обусловливает отсутствие Пластичности» и пониженные прочностные свойства, но придает высокую циклическую вязкость, малую чувствительность к концентраторам напряжений, малое коробление, удовлетворительные антифрикционные и противозадирные свойства.

В машиностроении применяют: для станин, плит, рам, блоков и головок цилиндров, поршней, поршневых колец, тормозных колодок, корпусов и крышек, изложниц, кокилей, зубчатых колес, а также для большого числа менее ответственных деталей.

Механические свойства серого чугуна приведены в табл. 21.

Химический состав не регламентируется, однако он определяет величину прочностных свойств металла. Основными компонентами чугуна, влияющими на его механические свойства, являются углерод и кремний (для грубых расчетов пользуются суммой содержаний этих элементов ). С уменьшением содержания этих элементов, а также с уменьшением толщины отливок (вплоть до появления отбела) прочностные характеристики чугуна повышаются. Номограмма, связывающая указанные характеристики чугунных отливок, показана на рисунке [1].

Для примера штрих-пунктирной линией показано, что чугун, содержащий и (при нормальном содержании других элементов и примесей), имеет в отливках толщиной (при литье в сырые формы) или (при литье в сухие песчаные формы) перлитную структуру металлической основы, смешанную структуру пластинчатого графита (неориентированного и междендритного) и механические свойства, соответствующие

В стандартной пробе диаметром , отливаемой в сухие формы (или стержни), имеющей эквивалентную толщину (удвоенное отношение объема к поверхности) , и . Следовательно, марка данного чугуна СЧ 24-44.

Так как фигуративная точка рассматриваемого сплава в структурной части номограммы лежит близко от границы между серыми перлитными чугунами и половинчатыми (отбеленными), то во избежание опасности отбела целесообразно применять модифицирование кремнийсодержащими добавками (ферросилицием, силикокальцием).

В этом случае границы перлитной области расширяются, границы структурных областей для графита сдвигаются влево, как это показано стрелками (вместо структуры II + III получается равномерная структура графита II), механические свойства чугуна повышаются не менее чем на одну ступень (марка чугуна становится СЧ 28-48).

Описание микроструктуры серого (и высокопрочного) чугуна см. ГОСТ 3443—57.

Ковкий чугун

Ковкий чугун обладает определенной пластичностью в результате выделения графита при отжиге белого чугуна в виде сравнительно компактных включений. Марка ковкого чугуна определяется величиной предела его прочности при растяжении и относительного удлинения ( в ) при испытании стандартных литых образцов.

По ГОСТу 1215—59 твердость чугунов марок КЧ 30-6, КЧ 33-8, КЧ 35-10, КЧ 37-12 не более НВ 163, КЧ 45-6 и КЧ 50-4 не более НВ 241, КЧ 56-4, КЧ 60-3 и КЧ 63-2 не более НВ 269.

Чугун с шаровидным графитом

Шаровидный графит может быть получен непосредственно в отливке путем модифицирования серого чугуна специальными добавками, содержащими магний или редкоземельные элементы (церий). Высокопрочный чугун может быть также получен отжигом отбеленного или белого чугуна, содержащего сфероидизирующие добавки (магний и др.).

Придание графиту шаровидной формы повышает прочностные свойства чугуна и позволяет получать сплавы с достаточно высокой пластичностью и вязкостью (табл. 22), особенно в термообработанном состоянии (на

феррит или зернистый перлит). Вместе с тем чугун в этом случае в определенной мере утрачивает некоторые положительные качества (высокую циклическую вязкость, малую чувствительность к концентраторам напряжений). Чем выше прочностные свойства чугуна, тем ниже отношение предела выносливости к пределу прочности и чувствительность к надрезам (табл. 23).

Высокопрочный чугун является не только заменителем стали, но и конструкционным материалом самостоятельного значения, обладающим комплексом ценных свойств. Его используют в производстве прокатных валков, изложниц, коленчатых валов автомобилей, тракторов, тепловозов, судовых дизелей, веретен ткацких станков, корпусов, плуга, шапок изоляторов и пр.

Соотношение механических свойств чугунов приведено в табл. 24.

Чугуны со специальными свойствами

Антифрикционные чугуны (ГОСТ 1585—57) делят на серые (марки АСЧ-1 с твердостью НВ 180—229 и АСЧ-2 с твердостью НВ 190—229, легированные хромом, никелем, медью и титаном для работы в паре с закалейным валом, и нелегированные марки АСЧ-3 с твердостью НВ 160—190 для работы в паре с незакаленным стальным валом), ковкие (марки АКЧ-1 с твердостью НВ 197—217 для работы с закаленным валом и АКЧ-2 с твердостью НВ 167—197 для незакаленного вала) и высокопрочные с шаровидным графитом (марки АВЧ-1 с твердостью НВ 210—260 для работы с закаленным валом и АВЧ-2 с твердостью НВ 167—197 для незакаленного вала).

Хорошими антифрикционными свойствами обладают в некоторой мере фосфористые чугуны и особенно сурьмянистые чугуны, а также чугуны с повышенным содержанием серы.

Тормозные колодки и другие аналогичные детали изготовляют из фрикционных чугунов. Особо хорошие свойства (по коэффициенту трения, износостойкости, пути торможения и длине факела) имеют тормозные колодки из мышьяковистого чугуна.

Низколегированные щелочестойкие чугуны СЧЩ-1 и СЧЩ-2 регламентируются нормалью СТ 43-108. Высокой кислотостойкостью обладают сплавы С15 (с ) и С17 (с ), называемые ферросилидами (ГОСТ 2233—43). По содержанию углерода эти сплавы можно отнести к сталям ( в сплаве С15 и в сплаве С17), по структуре пластинчатого графита — к серым чугунам.

Жаростойкие чугуны (ГОСТ 7769—63) предназначены для работы при температурах до . Механические свойства чугунов при комнатной температуре приведены в табл. 25. Марки чугуна отображают его химический состав (содержание основного легирующего элемента: X — хрома, С — кремния, Ю — алюминия). Буква Ш обозначает шаровидную форму графита, достигаемую модифицированием магнием или церием (только церием для сплава ЖЧЮШ-22). Чугаль ЖЧЮ-22 обладает повышенной жаропрочностью ( при и , при и при ). Ограниченно применяют никелевые аустенитные чугуны типа пирезист (ЖЧНДХ-15-7-2) с пластинчатым или шаровидным графитом. Алюмоцериевые чугуны со средишм содержанием алюминия (до ) и компактной формой графита являются перспективным материалом для кокилей, стеклоформ. Кроме теплоустойчивости, они обладают высокой износостойкостью (табл. 26). Для повышения жаростойкости кокилей применяют также алитироваиие.

Металлокерамические материалы

К оглавлению…

Металлокерамические материалы делят на инструментальные (твердые сплавы) и конструкционные (включая антифрикционные).

Твердые сплавы (ГОСТ 3882—61) типа В К состоят из зерен карбида вольфрама, сцементированных кобальтом, типа ТК — карбидов вольфрама и титана с кобальтом, типа ТТК — карбидов вольфрама, титана и тантала с кобальтом. Основные свойства этих сплавов приведены в табл. 27.

Конструкционные металлокерамические материалы изготовляют прессованием порошков (железа, меди и других металлов с добавками графита, стеарата цинка и др.) с последующим спеканием полученных деталей в безокислительной атмосфере. Основные металлические порошки, применяемые в промышленности, указаны в табл. 28.

Некоторое применение в машиностроении имеют детали, спрессованные из железного порошка без добавок. В табл. 29 приведены механические свойства спеченного железа.

Основное применение железные порошки получили в смеси с добавками графита, меди и других металлов. В табл. 30 приведены данные по железо-графитным композициям, а а табл. 31 — железо-медь-графитным.

Физико-механические свойства железо-графита, применяемого на Горьковском автозаводе, приведены в табл. 32.

Для улучшения антифрикционных и приработочных свойств металлокерамики из железного порошка ее насыщают серой путем пропитки жидкой серой при и отжига для сульфидообразования при . Применяют также введение в смеси с железным порошком таких антифрикционных материалов, как сернистый цинк и другие серосодержащие соединения.

Легированные металлокерамические материалы на железной основе получают введением в шихту порошков ферросплавов, а также диффузионным легированием.

Фрикционные металлокерамические материалы на базе железа содержат графит, медь (илн сернистую медь) и карбидообразующие элементы (хром, вольфрам), а также неметаллические материалы: асбест, кремнезем (песок), барит и др.

Магнито-мягкие металлокерамические материалы изготовляют из железа или железа с добавкой .

Из материалов на медной основе, кроме приведенного в табл. 28 медно-железного сплава, широко применяют бронзо-графитные композиции, содержащие , и . Удельное давление прессования составляет около , температура спекания , длительность спекания . Микроструктура состоит из полиэдров твердого раствора олова в меди и графита. При пористости бронзо-графнт имеет следующие фнзико-механические свойства: ;

осадка при сжатии до появления трещины ; максимально допустимая статическая нагрузка ; максимально допустимое значение при трении по стали со смазкой ; твердость НВ 18—20; удельный вес ; масловпитываемость ; коэффициент трения по стали со смазкой .

Фрикционные материалы на базе меди содержат , до и до , а также до иногда цинк, кремний и др.

Широкое — применение получают металлокерамическне материалы из титана, нержавеющих сталей, молибдена и других металлов н сплавов. Материалы типа САП (спеченная алюминиевая пудра, пронизанная пленками собственного окисла) обладают высокой прочностью при удовлетворительной пластичности, низким пределом ползучести при температурах, приближающихся к температуре плавления алюминия, высокой коррозионной стойкостью в морской воде и других средах (см. табл. 1, гл. II).

Применяют также САС — спеченные алюминиевые сплавы; из них получают обработкой давлением различные полуфабрикаты, характеризующиеся рядом полезных свойств: высокой длительной жаропрочностью при , высокой коррозионной стойкостью и пластичностью в горячем состоянии.

Антифрикционные материалы в виде стальной ленты с напеченным слоем металлокерамики используют в автомобильной промышленности (лента с пористым слоем из медно-никелевого сплава, пропитанным баббитом). Для подшипников сухого трения пользуются лентой с напеченным пористым слоем из гранулированной бронзы, поры которой заполнены смесью фторопласта с дисульфидом молибдена, коллоидным свинцом или нитридом бора. Подшипники из этого материала могут работать без смазки по полированному контртелу из закаленной стали при значениях

Цветные металлы и сплавы

К оглавлению…

Алюминиевые сплавы

Сплавы на основе алюминия характеризуются низким удельным весом, высокими теплопроводностью и электропроводностью, удовлетворительными пластичностью и коррозионной стойкостью, высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью резанием, высокой отражательной способностью, хорошей свариваемостью. Алюминиевые сплавы состоят из двух основных групп: деформируемых и литейных сплавов. Из деформируемых сплавов обработкой давлением получают листы, профили, прутки, плиты, штамповки, проволоку; из литейных — отливки в песок, в кокиль и под давлением.

Имеются алюминиевые сплавы высокой, средней и низкой прочности, ковочные, жаропрочные, заклепочные, свариваемые, самозакаливающиеся, декоративные, коррозионностойкие, а также сплавы со специальными физическими свойствами.

Химический состав и основные свойства типичных алюминиевых сплавов приведены в табл. 1—П.

Магниевые сплавы

Сплавы на основе магния обладают наиболее низким удельным весом, пониженными тепло- и электропроводностью, сравнительно высокой прочностью, удовлетворительной пластичностью и пониженной коррозионной стойкостью, хорошей обрабатываемостью резанием.

Магниевые сплавы подразделяют на две основные группы: литейные и деформируемые.

Химический состав, основные свойства магниевых сплавов и область их применения приведены в табл. 12—17.

Возможно эта страница вам будет полезна:

Рефераты по материаловедению

Титановые сплавы

Титан — весьма распространенный элемент в земной коре. Он стоит на четвертом месте после алюминия, магния и железа. Его более позднее применение объясняется исключительно высокой химической активностью, в особенности большим сродством к кислороду, что обусловило серьезные трудности его получения и обработки.

Особенности титаиа — тугоплавкость, сравнительно малый удельный вес , высокие механические свойства и отличная коррозионная стойкость, близкая к коррозионной стойкости нержавеющей стали, а в некоторых средах даже более высокая. Титан и его сплавы имеют сравнительно низкие тепло- и электропроводность, низкий коэффициент теплового расширения и высокую жаропрочность сравнительно с алюминиевыми и магниевыми сплавами; по удельной жаропрочности оии превосходят в широком интервале температур легированные стали. Наряду с авиационной промышленностью и транспортом титановые сплавы применяют в судостроительной и химической промышленности благодаря их отличной коррозионной стойкости, а также в радиоэлектронике благодаря ряду физических свойств (тугоплавкости и др.).

Все титановые сплавы обладают плохими антифрикционными свойствами; для улучшения антифрикционных свойств применяют специальные методы поверхностной обработки, чаще всего — азотирование.

Химический состав и свойства титановых сплавов при ведены в табл. 18—21.

Медные сплавы

Медь характеризуется высокой тепло- и электропроводностью, коррозионной стойкостью и пластичностью.

На электрические и технологические свойства меди большое влияние оказывают примеси, которые могут резко ухудшать эти свойства.

Наиболее распространены медно-цинковые сплавы — латуни. Они обладают хорошими механическими и технологическими свойствами, высоким сопротивлением коррозии. Применяют деформируемые и литейные латуни.

Медные сплавы, в которых основным легирующим элементом служит олово, называют оловянными бронзами. Они имеют высокие механические, антифрикционные, литейные свойства и коррозионную стойкость, применяется в литом или деформированном состоянии.

Медные сплавы, в которых легирующими элементами являются и др., называют безоловянными или специальными бронзами. Эти бронзы обладают высокими механическими и антифрикционными свойствами, а также высоким сопротивлением коррозии. Применяют бронзы со специально высокими электропроводностью, жаропрочностью или теплопроводностью. Характеристики медных сплавов приведены в табл. 22—25.

Никелевые сплавы

Никель обладает высокими коррозионной стойкостью, механическими свойствами и некоторыми физическими свойствами (ферромагнитностью, магнитострикцией, хорошими электровакуумными свойствами). Никель применяют в качестве Защитного покрытия от коррозии для сталей и других металлов.

Путем легирования никеля марганцем, кремнием, медью, молибденом, хромом, алюминием и другими металлами получают разнообразные сплавы: жаропрочные, жаростойкие, коррозионностойкие. Они широко применяются во многих отраслях техники.

Состав и свойства никелевых сплавов приведены в табл. 26—29.

Кобальтовые сплавы

Кобальт обладает высокой прочностью и коррозионной стойкостью; пластичность — ограниченная. Он ферромагнитен до температуры и парамагнитен выше этой температуры.

Нелегированный кобальт имеет ограниченное применение.

Кобальтовые сплавы получают легированием его молибденом, вольфрамом, хромом и др.

Они применяются в качестве жаропрочных, магнитных, сварочных и твердых сплавов для режущего и бурового инструмента.

Характеристики кобальтовых сплавов приведены в табл. 30—31.

Возможно эта страница вам будет полезна:

Лабораторные по материаловедению

Сплавы на основе олова и свинца

Олово имеет высокую коррозионную стойкость, легкоплавкое, обладает высокой пластичностью. Применяют для защитных покрытий от коррозии и изготовления фольги.

Путем легирования олова получают легкоплавкие сплавы, баббиты, припои.

Свинец характеризуется легкоплавкостью, высокой пластичностью, низкой прочностью, высокими удельными электросопротивлением и коэффициентом линейного расширения, а также высоким удельным весом. Чистый свинец используют в аккумуляторной, полиграфической и других отраслях промышленности. Сплавы на основе свинца применяют в аккумуляторах, для кабельных оболочек, в качестве припоев, антифрикционных материалов. Состав и свойства сплавов приведены в табл. 32—34.

Цинковые сплавы

Цинк применяют в виде листов в полиграфической промышленности, для горячего и гальванического оцинковывания, гальванических элементов и т. д.

  • Сплавы на основе цинка получают главным образом путем легирования алюминием и медью.

Сплавы применяют для литья под давлением, обработки давлением, для изготовления подшипников, а также в качестве типографских металлов.

Химический состав и физико-механические свойства сплавов приведены в табл. 35—36.

Тугоплавкие металлы

Вольфрам характеризуется высокой температурой плавления , превосходящей температуру плавления всех элементов (кроме углерода), высоким удельным весом, низким коэффициентом теплового расширения, низкой упругостью пара, малой скоростью испарения, значительно более высоким удельным электрическим сопротивлением, чем у меди, но более низким, чем у никеля, железа и платины, высокой прочностью при температуре выше ; стоек в кислотах, щелочах и некоторых расплавленных металлах, а также в воде и на воздухе (при ).

При нагреве выше вольфрам сильно окисляется и поэтому требует специальных защитных покрытий.

Применяют в электроламповой, радиотехнической и электровакуумной промышленности, в металлургии в качестве легирующего элемента.

Физические свойства тугоплавких металлов приведены в табл. 37, а механические свойства вольфрама и некоторых его сплавов — в табл. 38.

Молибден — тугоплавкий металл; температура плавления его .

Он характеризуется средним удельным весом, низкой упругостью пара и малой скоростью испарения, высоким удельным электросопротивлением, сравнительно низким коэффициентом теплового расширения, а также высокой прочностью при температуре» выше .

При комнатной температуре молибден имеет высокую коррозионную стойкость на воздухе и в кислороде, в соляной и серной кислотах.

При нагреве на воздухе до наблюдается слабое окисление; при и выше металл быстро окисляется, поэтому при высоких температурах требует специальных защитных покрытий.

Применяют в электроламповой, радиотехнической и электровакуумной промышленности, а также для легирования сталей и других сплавов и для нагревательных элементов.

Механические свойства молибдена приведены в табл. 39.

Ванадий— один из сравнительно тугоплавких металлов , обладает малым удельным весом, достаточно высокой удельной прочностью при температуре до ; коррозионностоек в воде, водных растворах щелочей и в соляной кислоте. На воздухе при температуре до ванадий от быстрого окисления защищается плотной окис

ной пленкой. При более высоких температурах сильно окисляется и поэтому требует применения специальных защитных средств.

Используется в основном в качестве легирующего элемента в металлургии черных и цветных металлов, отчасти — в рентгенотехнике и в электровакуумной промышленности.

Механические свойства ванадия и некоторых его сплавов приведены в табл. 40.

Цирконий — один из сравнительно тугоплавких металлов , обладает малым удельным весом, достаточно высокой удельной прочностью при температурах до . Он коррозионпостоек в ряде агрессивных сред; чрезвычайно коррозионностоек на воздухе при комнатной температуре; стойкость снижается с повышением температуры; при цирконий загорается на воздухе; стоек против действия соляной и азотной кислот всех концентраций и соляной кислоты концентрации до при температуре до . В более крепких плавиковой и серной кислотах растворяется. Цирконий стоек против действия растворов щелочей, но расплавленные щелочи на воздухе растворяют цирконий. Цирконий и его сплавы применяют в атомной и вакуумной промышленности, в качестве дегазатора и раскислителя в металлургии, а также как легирующий элемент в ряде цветных сплавов.

Механические свойства циркония и сплавов на его основе приведены в табл. 41.

Тантал и ниобий характеризуются высокими температурами плавления ( и ) и кипения, низким коэффициентом термического расширения. Оба металла корро-зионноустойчивы при комнатной температуре. Некоторое окисление имеет место при нагревании их до , выше окисление значительно усиливается; обладают высокой коррозионной стойкостью в соляной, серной, азотной, фосфорной и органических кислотах. При комнатной температуре устойчивы в царской водке, но растворяются во фтористоводородной кислоте и особенно в смеси фтористоводородной и азотной кислот.

В щелочах менее устойчивы: горячие растворы едкнх щелочей растворяют оба металла; они быстро окисляются в расплавленных щелочах.

Используются для электродов ламповых выпрямителей, для анодов, сеток и других деталей электронных и мощных генераторных ламп.

Тантал применяют в химическом аппаратостроении.

Оба металла применяют в качестве легирующих элементов для кислотостойких я жаропрочных сплавов иа основе никеля, кобальта и железа.

Механические свойства тантала и ниобия приведены в табл. 42.

Неметаллические материалы

К оглавлению…

Пластмассы

Общие сведения. Пластмассами называют материалы на основе высокомолекулярных органических соединений (смол), содержащих наполнители, пластификаторы, модификаторы, ускорители, красители и другие добавки, необходимые для придания определенных свойств изделиям. Эти материалы после переработки в изделия методом прессования и лигья представляют собой твердые упругие тела. В соответствии с типом применяемой смолы пластмассы могут быть термореактивными и термопластичными.

Термореактивными называют такие материалы, которые при нагревании и сжатии вначале размягчаются и частично плавятся, а затем переходят в неплавкое и нерастворимое соединение.

Изделия, получаемые из термореактивных материалов, обычно не требуют охлаждения перед извлечением их из прессформы. Процесс получения термореактивных пресс-материалов — необратимый.

Термопластичными называют такие материалы, которые при нагревании плавятся и твердеют только при охлаждении. Изделия из термопластичных материалов извлекают из прессформы после охлаждения ниже температуры размягчения данного материала. Термопластичные материалы могут быть подвергнуты повторной переработке.

Важнейшие компоненты пластических масс — синтетическая смола, влияющая на все основные свойства материала; наполнители, влияющие на прессовочные свойства (текучесть, усадку), режим, теплостойкость, механическую прочность готовых изделий.

Органические наполнители: древесная мука, шпон, ткани, бумага, искусственные и растительные волокна.

Минеральные наполнители: асбест, тальк, каолин, слюда, стеклянное волокно и др.

Пластификаторы добавляют в прессматериалы для повышения пластичности изделий, а также для облегчения вальцевания и прессования. Красители добавляют для получения цветных материалов.

Смазывающие вещества (олеиновая кислота, стеарин, стеарат кальция и др.) добавляют для предупреждения прилипания прессматериалов к преесформе во время прессования.

Классификация. Пластмассы разделяют на четыре класса:

  • пластмассы на основе высокомолекулярных соединений, получаемых цепной полимеризацией;
  • пластмассы на основе высокомолекулярных соединений, получаемых поли конденсацией и ступенчатой полимеризацией;
  • пластмассы на основе природных химически модифицированных полимеров;
  • пластмассы на основе природных и нефтяных асфальтов и смол, получаемых деструкцией различных органических веществ.

Технические характеристики пластмасс приведены в табл. 1—9.

Ненаполненные пластмассы состоят из чистых смол и в некоторых случаях с добавкой стабилизатора и красителя (0,001—1%). В таком виде используют полиэтилен, полиамиды, полистирол, полиакрилаты, фторопласты, целлулоида, полипропилен, поликарбонат, полиформальдегид и др. Наполненные пластмассы состоят из полимеров или базовых смол, наполнителей, красителей, отверди-телей, пластификаторов и других добавок. К наполненным пластмассам относят фенопласты (пресспорошки, волокиты древеснослоистые и тканеслоистые), аминопласты и этролы (в |виде порошков) полиэфирные, эпоксидные, кремнийорганические композиции с наполнителем стеклотканью, стекловолокном и другими материалами.

В пластмассах на модифицированных смолах базовая смола состоит из двух или нескольких индивидуальных смол.

Пластмассы на базе модифицированных смол, так же как и пластмасса на индивидуальных смолах, бывают ненаполненные и наполненные.

Резина — смесь каучука с вулканизирующими агентами и другими добавками (наполнители, мягчители, химикаты), в машиностроении применяют изделия из эластичной резины и из твердой резины — эбонита. В зависимости от видов сырья различают резины из натурального или синтетического каучуков, саженаполненные, бессажевые, серосодержащие, бессерные и др. (табл. 10—14).

По методу изготовления резины подразделяют на клееные, формовые, штампованные, а по конструкции изделий — на шинные, камерные, рукавные, галошные и др.

Для гуммирования аппаратуры применяют обычно мягкие резины и эбониты следующих марок:

а) мягкую резину № 829 (удельный вес 1,07), пригодную для открытой вулканизации в кипящей воде;

б) мягкую резину № 1976 (удельный вес 1,12), с эбонитовым подслоем № 1814, кроме гуммирования, используют также для обкладки труб, мерников, монжюсов;

в) эбонит № 1804 (удельный вес 1,33) каландрированный, применяют в качестве подслоя под мягкую резину;

г) эбонит Ne 2109 (удельный вес 1,21) твердый для гуммирования пробковых кранов.

Стекло

Стекло — расплав различных силикатов.

По химическому составу промышленные стекла подразделяют на силикатные, алюмосиликатные, боросиликат-ные, бороалюмосиликатные, борофтороалюмосиликатные, алюмосиликофосфатные, силикотитановые и силикоцир-конатные. Существуют стекла безкислородные (элементарные) органические — акриловые, метакриловые и стеклокристаллические — ситаллы. Остальная дополнительная теория из учебников по материаловедению тут.

По своей структуре ситаллы состоят из субмикроскопических кристаллов» цементированных аморфной стеклообразной фазой. На-личие в таком стеклообразном материале мельчайших кристаллов с определенной морфологией и ориентированных в определенном порядке создает прочный каркас, который армирует вещество, повышает механическую прочность стекла, термическую устойчивость и жаропрочность. Физико-механические свойства промышленных стекол и ситаллов приведены в табл. 15.

Клеи

К оглавлению…

В состав синтетических клеев входят связующие компоненты, растворители, наполнители, пластификаторы, от-вердители (катализаторы). Растворители регулируют вязкость клея.

Наполнители увеличивают прочность клеевой’ прослойки, повышают прочность соединения, снижают усадки при отвердении, предупреждают растрескивание клеевого состава, снижают коэффициент термического расширения.

В качестве наполнителей применяют порошки металлов и их окислов, коллоидальную окись кремния, древесную муку, стеклоткань, стекловолокно, волокнистые материалы и др. Пластификаторы понижают хрупкость клеевой пленки. Катализаторы или отвердители ускоряют реакцию отвердения клея.

Недостатки клеевых соединений: малая долговечность по сравнению со сварными и клепаными соединениями и относительно низкая прочность на односторонний неравномерный отрыв (отдир).

Процесс склеивания включает подготовку поверхностей материалов, нанесение клея, сборку, монтаж и выдержку склеенных поверхностей Под давлением при определенной температуре.

Сведения о наиболее употребительных марках клеев приведены в табл. 16.