Предмет материаловедения
Изучение атомно-кристаллической структуры металлов и её видов: простая, кубическая объемно – центрированная (калий, натрий, литий), кубическая гранецентрированная (свинец, никель, золото), гексагональная плотноупакованная (цинк)и понятие азотирования.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | шпаргалка |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.02.2014 |
| Размер файла | 3,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
49 Термическая обработка металлов и сплавов. Назначение и виды
Виды термической обработки материалов
Обычная термическая обработка состоит из трех основных этапов: нагрева, изотермической выдержки и охлаждения. В зависимости от температуры нагрева и скорости охлаждения различают следующие основные виды термической обработки: отжиг, закалку, отпуск и старение. Рис. 42. Фазовый состав формируется при охлаждении с заданной скоростью. Нагрев также производится с заданной температурой.
Рис. 41. Рис. 42.
Рис. 41. Влияние содержания углерода на мартенситные точки стали.
Рис. 42. Виды термической обработки стали.
Технология термической обработки стали.
Технология термической обработки стали основана на использовании процессов фазовых превращений в стали при нагреве и охлаждении, взаимодействии со средой обработки для изменения комплекса физико-механических свойств машиностроительной детали, с целью улучшения их по сечению и в поверхности изделия. Технология термической обработки стали (сокращенно ТО) опирается на параметры: время или скорость нагрева, выдержки, охлаждения, температура процесса, цикличность и среда проведения ТО. Современна ТО применяет специальное оборудование, осуществляющие указанные процессы: печи различной конструкции (электропечи, газопламенные, элеваторные, конвейерные, шахтные и т.п.), закалочные баки, соляные ванны и многое другое. К видам ТО принадлежат: закалка - объемная, поверхностная, местная, отжиг - нормализационный, гомогенизирующий, рекристаллизационый и д.р., улучшение, химико - термическая обработка, закалка ТВЧ, лазерным нагревом, электроимпульсным полем, термообработка в процессе пластического деформирования, обработка холодом и т.п.. Полный и нормализационный отжиг. Отжиг на зернистый перлит. Отжиг - термическая обработка, при которой сталь нагревается выше Ас3 (или только выше Ас1 - неполный отжиг) с последующим медленным охлаждением. Нагрев выше Ас3 обеспечивает полную перекристаллизацию стали. Охлаждение происходит вместе с печью. Медленное охлаждение при отжиге приводит к распаду аустенита и создает перлитные структуры. Нормализация - разновидность отжига, производимого на спокойном воздухе, дающем ускоренное охлаждение от верхнего района температур. Нормализация более экономичная операция. Основные задачи отжига: перекристаллизация стали и устранение внутренних напряжений или исправление структуры. Обе эти задачи выполняются обычным полным отжигом. Для устранения дендритной неоднородности литой стали применяют гомогенизирующий или диффузионный отжиг. В результате высокого нагрева и длительной выдержки наблюдается сильный рост зерна (крупнозернистая структура), для исправления которой применяют последующий обычный отжиг. Неполный отжиг приводит к перекристаллизации только перлитной составляющей структуры. Неполный отжиг заэвтектоидной стали также называют сфероидизацией. Для получения зернистого перлита нагрев должен не намного превосходить Ас1, в противном случае получается пластинчатый перлит. Зернистая структура обеспечивает лучшую обрабатываемость режущим инструментом и малую склонность к перегреву при закалке стали. Для сокращения времени отжига и повышения качества отожженной стали применяют изотермический отжиг. Здесь нагретая выше Ас1 сталь охлаждается быстро до температуры на 100 град. С ниже Ас1 и при этой температуре выдерживается для протекания фазового превращения А - П, затем сталь произвольно охлаждают.
Закалка стали
Закалка - термическая операция, состоящая в нагреве закаленного сплава выше температуры превращения с последующим достаточно быстрым охлаждением для получения структурно неустойчивого состояния сплава. Для сталей различают закалку до - и заэвтектоидных сталей. В структуре закаленной стали преобладает мартенсит. Мартенсит имеет высокую твердость и низкую вязкость, как конструкционный материал не употребляется. Для доэвтектоидных сталей температура закалки должна быть на 30 - 50 град. выше Ас3, а для заэвтектоидных - на 30 - 50 град. выше. При закалке доэвтектоидной стали с температуры выше Ас1, но ниже Ас3 в структуре наряду с мартенситом сохраняется часть феррита, который снижает твердость в закаленном состоянии и ухудшает механические свойства после отпуска. Такая закалка называется неполной. Для заэвтектоидных сталей оптимальная температура закалки лежит в интервале между Ас1 и Ас3 и теоретически является неполной. Здесь наряду с мартенситом закалки сохраняется часть оставшегося цементита, наличие которого полезно. Нагрев выше Ас3 приводит к вредным перегреву и обезуглероживанию стали. Закалка бывает объемной (под закалку нагревают насквозь все изделие) и поверхностной (осуществляют местный, чаще поверхностный нагрев).
Способы объемной закалки
В зависимости от состава стали, формы и размеров детали и требуемых в термически обработанном состоянии свойств выбирают оптимальный способ закалки, наиболее просто осуществимый и одновременно обеспечивающий нужные свойства.
Рис. 43. Кривые охлаждения для различных способов закалки, нанесенные на диаграмму изотермического распада аустенита.
1. Закалка в одном охладителе. (рис. 43. 1) - здесь нагретую деталь погружают в жидкость, где она остается до полного охлаждения. Способ применяется для геометрически простых деталей из углеродистых и легированных сталей. Охладитель - вода и масло.
2. Прерывистая закалка, или закалка в двух средах. (рис. 43. 2) Деталь сначала охлаждается в быстро охлаждающей среде, а затем в медленно охлаждающей. Вода и масло. В мартенситном интервале сталь охлаждается медленно, что способствует уменьшению внутренних напряжений.
3. Струйная закалка - заключается в обрызгивании детали интенсивной струей воды. Обычно применяют, когда нужно закалить часть детали. При этом способе не образуется паровая рубашка, что дает более глубокую прокаливаемость.
4. Закалка с самоотпуском. В обычных закалке и отпуске свойства по сечению детали одинаковы. Для создания требуемого распределения твердости закаливают 43 лишь часть детали, а аккумулированное тепло неохлажденной части проводит отпуск. Такой способ применяют, например, для слесарного инструмента Зубила, молотки, наковальни и т.п.). Распределение твердости достигают, регулируя закалку по цветам побежалости.
5. Ступенчатая закалка. (Рис. 43. 3) Деталь охлаждают в среде, имеющей температуру выше мартенситной точки. Делают выдержку для выравнивания температуры по сечению. Затем проводят медленное охлаждение, обеспечивающие мартенситное превращение. Разбивка на две ступени уменьшает напряжения первого рода, снижает закалочную деформацию. Применяется для крупных изделий.
6. Изотермическая закалка. (Рис. 43. 4) Здесь сталь выдерживается при температуре или в среде, обеспечивающих полное изотермическое превращение аустенита. Обычно 200 - 250 С. Образующаяся структура - бейнит.
51 Термопластичные полимеры. Виды, структура, характеристики, область применения
Термопластичные полимеры (линейные и разветленные) при нагревании выше температуры стеклования размягчаются, приобретают высокую пластичность, а при охлаждении они вновь отвердевают, могут растворятся в соответствующих растворителях.
Общие сведения полимеров:
Физические (релаксационные) состояния полимеров
В отличии от металлических материалов поведение полимеров при внешних воздействиях является феноменальным. При повышении температуры растянутые молекулы резины сжимаются в клубок и нагруженная полоска резины сокращается. Полимер может обратимо деформироваться в сотни процентов, но если он эксплуатируется в условиях быстро меняющейся нагрузки, то эта способность к большим деформациям не реализуется, и полимер ведет себя как малопадатливый материал. Стеклование полимеров не является фазовым переходом первого рода, т.е. он принципиально отличается от кристаллизации, плавления или сублимации. В тоже время при стекловании полимеров скачкообразно изменяются теплоемкость, коэффициент сжимаемости (фазовое превращение второго рода). При механическом воздействии на полимер, находящийся при температуре выше температуры стеклования, он может потерять способность течь и ведет себя как упругое тело. Кристаллическая структура полимеров имеет ряд морфологических особенностей: это кристаллы с выпрямленными цепями, в которых молекулы упакованы как карандаши в коробке, гибкие макромолекулы укладываются “гармошкой” в упорядоченные формы - ламели, характерны также кристаллические образования округлой формы - сферолиты. Полимеры поликристалличны; кристаллические области имеют различные размеры; они не имеют направления предпочтительной ориентации (в отсутствии внешнего воздействия). Полимерные кристаллы обладают полиморфизмом. Монокристаллы полимеров могут быть получены только кристаллизацией из растворов или в ходе их синтеза. Полимеры при переходе из высокоэластичного состояния в вязкотекучее надолго сохраняют свою структуру. Структурная память полимера действует и при достаточно высоких температурах до 100 С, превышающих Тт. Главный недостаток полимеров их химическая и термическая деструкция (разрушение химических связей и тепловой распад - диссоциация), которая протекает не только на поверхности, как коррозия металлов, но и внутри массы. Физическое старение полимеров обусловлено действием остаточных механических напряжений, кристаллизацией, улетучиванием растворителей или пластификаторов.
Термопласты. Термоэластопласты. Олигомеры и реактопласты
Полимер - вещество, характеризующиеся многократным повторением одного или более составных звеньев, соединенных между собой в количестве, достаточном для проявления комплекса свойств, которое остается практически неизменным при добавлении или удалении нескольких составных звеньев.
Применение
Пластические массы в исходном состоянии представляют собой порошки, гранулы, листы и пленки, пригодные для формования из них изделий. Важнейшими из пластических масс являются фенопласты (общего назначения и ударопрочные ГОСТ 5689 - 79), полиамиды ПА- 12-20, ПА-12-11-1 ОСТ 6 - 05 - 425 - 76, полиолефины ПЭНДК-КН (ТУ 6-05-05-29-77), материалы на основе акрилатов - дакрил - 2М (ТУ 6-01-707-72). Перечисленные пластические массы применяются для изготовления хозяйственной утвари, деталей автомобилей, кораблей, как покрытия - пленки на металлических материалах, дереве и т.п.. Достоинством пластмасс является их низкая плотность, коррозионная стойкость, высокая ударная вязкость и удельная прочность, электроизолирующие свойства (ПА-12-20 г=1,1 г/см^3, бв = 45 МПа, ан = 10 кДж/м^2, д = 70 %).
53 Термореактивные полимеры. Виды, структура, характеристики, область применения
Термореактивные полимеры в зависимости от числа поперечных сшивок в сетчатых структурах при нагревании не способны к размягчению или размягчаются незначительно, но в вязкотекучее состояние не переходят, в растворителях стойки или незначительно набухают. (общие сведения полимеров см. 51)
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Товароведная характеристика цветных металлов и изделий из них. Требования к цветным металлам и сплавам в соответствии с ГОСТом. Физические свойства основных (медь, свинец, цинк, олово, никель, титан, магний), легирующих, благородных и рассеянных металлов.
курсовая работа [47,5 K], добавлен 21.04.2011Понятие и общая характеристика легкоплавких металов на основе пяти наиболее распространенных их представителей: свинца, цинка, ртути, олова и лития. Основные физические и химические свойства данных металлов, сферы их практического применения на сегодня.
реферат [704,1 K], добавлен 21.05.2013Механические свойства металлов, основные методы их определения. Технологические особенности азотирования стали. Примеры деталей машин и механизмов, подвергающихся азотированию. Физико-химические свойства автомобильных бензинов. Марки пластичных смазок.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 25.09.2013Промышленное значение цветных металлов: алюминий, медь, магний, свинец, цинк, олово, титан. Технологические процессы производства и обработки металлов, механизация и автоматизация процессов. Производство меди, алюминия, магния, титана и их сплавов.
реферат [40,4 K], добавлен 25.12.2009Экспериментальное изучение реакции азотирования алюминия для получения нитрида алюминия. Свойства, структура и применение нитрида алюминия. Установка для исследования реакции азотирования алюминия. Результаты синтеза и анализ полученных продуктов.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 12.02.2015Классификация дефектов кристаллической решетки металлов. Схема точечных дефектов в кристалле. Дислокация при кристаллизации или сдвиге. Расположение атомов в области винтовой дислокации. Поверхностные или двухмерные дефекты. Схема блочной структуры.
лекция [4,4 M], добавлен 08.08.2009Свойства и атомно-кристаллическое строение металлов. Энергетические условия процесса кристаллизации. Строение металлического слитка. Изучение связи между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния. Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов.
курсовая работа [871,7 K], добавлен 03.07.2015Основные типы решеток, точечные и линейные дефекты. Связь строения кристаллической решетки с механическими и физическими свойствами материала. Реальное строение кристаллов, формы пластической деформации. Свойства металлов, применяемых в строительстве.
реферат [218,2 K], добавлен 30.07.2014Рассмотрение правил проведения макро- и микроанализа металлов и сплавов, определению твердости, исследованию структур и свойств сталей и чугунов, цветных сплавов и пластмасс. Практические вопросы термической и химико-термической обработки металлов.
учебное пособие [4,4 M], добавлен 20.06.2012Изучение особенностей микроскопического анализа, который заключается в исследовании структуры и фазового состава металлов с помощью микроскопа. Приготовление микрошлифа и изучение его микроструктуры. Работа с микроскопом и исследование микроструктуры.
реферат [118,5 K], добавлен 09.06.2012Условия получения крупнозернистой структуры при самопроизвольно развивающейся кристаллизации. Диаграмма состояния системы свинец-олово. Линейные несовершенства кристаллического строения и их влияние на свойства металлов. Устранение остаточного аустенита.
контрольная работа [2,0 M], добавлен 11.01.2011Описание метода атомно-силовой микроскопии, его достоинства и недостатки. Схематическое устройство атомно-силового микроскопа. Особенности осуществления процесса сканирования. Применение атомно-силовой микроскопии для определения морфологии тонких пленок.
реферат [883,8 K], добавлен 09.12.2015Точечные дефекты в кристаллической решетке реальных металлов: вакансии, дислоцированные атомы и примеси. Образование линейных дефектов (дислокаций). Роль винтовой дислокации в формировании растущего кристалла. Влияние плотности дислокаций на прочность.
презентация [205,4 K], добавлен 14.10.2013Исследование уникальных свойств объемных наноструктурных материалов, обладающих необычной атомно-кристаллической решеткой, механические характеристики. Особенности моделей наноструктур, методы их получения, область применения; нанопроволоки и нановолокна.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 11.05.2011Основные понятия физико-химического процесса обогащения. ОАО ГМК "Норильский никель" – крупнейший в мире производитель никеля и палладия, платины и меди. Роль ТОФ в ОАО "ГМК "Норильский никель". Основные переделы производства. Схема реконструкции.
реферат [78,7 K], добавлен 21.09.2016Химико-физические свойства медных сплавов. Особенности деформируемых и литейных латуней - сплавов с добавлением цинка. Виды бронзы - сплавов меди с разными химическими элементами, главным образом металлами (олово, алюминий, бериллий, свинец, кадмий).
реферат [989,4 K], добавлен 10.03.2011Понятие металла, электронное строение и физико-химические свойства цветных и черных металлов. Характеристика железных, тугоплавких и урановых металлов. Описание редкоземельных, щелочных, легких, благородных и легкоплавких металлов, их использование.
реферат [25,4 K], добавлен 25.10.2014Золото, металл с плотной структурой предплавлеиия. Выбор икосаэдра в качестве первого координационного многогранника в жидких ГЦК - металлах. Последовательность межатомных расстояний, оба мотива двухструктурной модели расплава. Параметры ближнего порядка.
реферат [229,1 K], добавлен 18.01.2009Изучение диаграммы W-Ni и рассмотрение сплава ВНЖ 7-3, основными компонентами которого являются вольфрам и никель. Способы получения вольфрама и его свойства. Сплавы вольфрама и никеля. Сравнение марок стали по наибольшей жаропрочности и жаростойкости.
курсовая работа [466,3 K], добавлен 01.07.2014Исследование структуры металла: выявление нарушения его сплошности, распределения примесей и неметаллических включений, формы и расположения кристаллитов. Понятие твердости металлов, ликвации, методической печи. Классификация металлорежущих станков.
контрольная работа [88,9 K], добавлен 15.08.2009
