Размещено на http://www.allbest.ru/

Петрозаводский государственный университет

Кафедра Энергетики электротехники "1ЗЭЭ"

Отчет по контрольной работе

по курсу Материаловедение

Выполнил - студент гр.1ЗЭЭ

Д.В. Селюсь

Петрозаводск 2016

Содержание

• Вопрос. 1. Кратко изложите сущность процесса жидкостного высокотемпературного цианирования и применяемой после цианирования термической обработки
• Вопрос 2. Для изготовления фрез выбрана сталь 9ХС. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите микроструктуру и свойства фрез после термической обработки
• Вопрос 3. Для элементов сопротивления выбран сплав манганин МНМцЗ-12. Расшифруйте состав сплава и укажите, к какой группе относится данный сплав по назначению. Опишите структуру и электротехнические характеристики этого сплава
• Вопрос 4. Для изготовления деталей самолета выбран сплав Д1. Расшифруйте состав, опишите способ упрочнения сплава и объясните природу упрочнения. Укажите характеристики механических свойств сплава
• Вопрос 5. Стекловолокнит СВАМ. Опишите свойства, способ получения, изготовление деталей и применение его в машиностроении
• Литература

Вопрос. 1. Кратко изложите сущность процесса жидкостного высокотемпературного цианирования и применяемой после цианирования термической обработки

Цианирование заключается в одновременном насыщении поверхностей заготовок азотом и углеродом. Для цианирования применяют стали, содержащие 0,3 - 0,4% углерода. Процесс цианирования может выполняться в жидкой и газовой среде. В зависимости от температуры цианирование подразделяется на низкотемпературное (530 - 650°C) и высокотемпературное (800 - 930°C). Повышение температуры цианирования ведет к увеличению содержания углерода в слое.

При цианировании в ванне протекают следующие реакции:

ВаСl₂ + 2NaCN > 2NaCl + Ba(CN)₂;

Ba(CN)₂ > BaCN₂ + С;

BaCN₂ + О₂ > BaO + CO + 2N.

Выделяющийся атомарный углерод и азот диффундируют в железо. При указанных высоких температурах сталь с поверхности в большей степени насыщается углеродом (до 0,8 - 1,2%) и в меньшей - азотом (0,2--0,3%). Строение цианированного слоя аналогично цементованному. После высокотемпературного цианирования детали охлаждают на воздухе, а затем для измельчения зерна закаливают с нагревом в соляной ванне или печи и подвергают низкотемпературному отпуску.

Жидкостное цианирование осуществляется в ваннах, содержащих цианистые и нейтральные соли. Примерный состав ванны для высокотемпературного цианирования: 25 - 50% NaСl и 25 - 50% Na₂CO₃. При температуре, равной примерно 900°C, поверхности незначительно насыщаются азотом и цианирование практически превращается в процесс цементации. После цианирования детали подвергаются термической обработке - детали охлаждают на воздухе, повторно нагревают для закалки и проводят низкотемпературный отпуск.

Цианирование применяется для изделий из низкоуглеродистых и низколегированных сталей и используют для повышения их поверхностной твердости, износостойкости, предела выносливости при изгибе и контактной выносливости.

Среди главных достоинств цианирования - относительно небольшая длительность процесса химико-термической обработки, малые деформации и коробления детали в ходе процесса насыщения, малые потери тепла. Главным же недостатком процесса цианирования является высокая токсичность применяемых расплавов и, следовательно, существуют экологические проблемы. Отсюда следует необходимость строительства изолированных помещений, установка в них систем вентиляции и очистки воздуха.

Вопрос 2. Для изготовления фрез выбрана сталь 9ХС. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите микроструктуру и свойства фрез после термической обработки

Сталь 9ХС является инструментальной низколегированной сталью для режущего инструмента, с содержанием углерода 0,9%, кремния 1% и хрома 1%. Термическая обработка стали 9ХС: закалка в масле при температуре 840 - 860°C и отпуск при 180 - 250°C. Сталь 9ХС относится к сталям глубокой прокаливаемости, так как имеет более высокое содержание хрома, а также совместное присутствие хрома и кремния. Такое комплексное легирование также повышает однородность распределения карбидов и уменьшает чувствительность стали к перегреву.

Термическая обработка 9ХС состоит из закалки от 830 - 870°С в масле и низкого отпуска при температуре 200°С. Сталь перед закалкой обязательно подвергают отжигу - сфероидизации, чтобы цементит имел зернистую форму. Изменения структуры стали при закалке происходят по схеме: перлит и вторичный цементит при нагреве превращаются в аустенит и вторичный цементит при охлаждении превращаются в мартенсит и вторичный цементит. После охлаждения в структуре остается вторичный цементит, который повышает твердость и износостойкость режущего инструмента. В результате проведения низкого отпуска частично снимаются закалочные напряжения. Получают структуру - мартенсит отпуска. Мартенсит характеризуется высокой твердостью и низкой пластичностью, что обуславливает хрупкость.

Вопрос 3. Для элементов сопротивления выбран сплав манганин МНМцЗ-12. Расшифруйте состав сплава и укажите, к какой группе относится данный сплав по назначению. Опишите структуру и электротехнические характеристики этого сплава

цианирование сталь легирование стекловолокнит

Манганин - сплав на основе меди с добавкой марганца (11,5 - 13,5 %) и никеля (2,5 - 3,5 %), характеризующийся чрезвычайно малым изменением электрического сопротивления в области комнатных температур.

Характеристики: плотность: 8400 кг/мі; удельное электрическое сопротивление: 0,42 - 0,48·10-6 Ом·м; температура плавления: 1030°C.

Манганин - основной материал для электроизмерительных приборов и образцовых сопротивлений - эталонов магазинов, мостовых схем, шунтов, дополнительных сопротивлений приборов высокого класса точности. Максимальная рабочая температура - 100°C.

Существенное преимущество манганина перед константаном заключается в том, что манганин обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкв/1°С), поэтому в приборах высокого класса точности применяют только манганин. В то же время манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к значительному изменению влажности воздуха.

Вопрос 4. Для изготовления деталей самолета выбран сплав Д1. Расшифруйте состав, опишите способ упрочнения сплава и объясните природу упрочнения. Укажите характеристики механических свойств сплава

Сплав Д1 - дюралюминий нормальной прочности. При наличии плакировки сплав обладают достаточной коррозийной стойкостью. Под влиянием нагрева выше 100°С сплав приобретают склонность к межкристаллитной коррозии. Сплав Д1 обладает высокой пластичностью в горячем состоянии.

Химический состав в % материала Д1: железо (до 0,7), кремний (до 0,7), марганец (0,4 - 0,8), никель (до 0,1), титан (до 0,1), алюминий (91,6 - 95,4), медь (3,8 - 4,8), магний (0,4 - 0,8), цинк (до 0,3).

Термическая обработка Д1: закалка с температуры 500°С и естественное старение. Структура дуралюминов в отожженном состоянии представлена твердым раствором - альфа легирующих элементов в Al и включениями интерметаллидных фаз: CuAl₂ (ф-фаза), CuMgAl₂ (S-фаза), Cu₂AlFe (N-фаза), Mg₂Si и других. При нагреве дуралюминов до температур закалки Mg₂Si-, ф- и S-фазы растворяются в алюминии. После охлаждения в холодной воде структура закаленного сплава состоит из твердого раствора альфа с включениями малорастворимой при нагревании N-фазы. Свежезакаленные дуралюмины имеют невысокую твердость и прочность, но повышенную пластичность, лишь несколько сниженную по сравнению с отожженным состоянием. Пересыщенный по отношению к равновесному (отожженному) состоянию сплав является метастабильным и при длительном пребывании в области нормальных температур (естественном старении). Превращения при старении приводят к значительным изменениям свойств сплава: возрастают прочность и твердость при заметном понижении пластичности

В процессе старения, на его начальной стадии, атомы легирующих элементов, расположенные в свежезакаленном сплаве случайно, собираются в определенных местах кристаллической решетки, образуя участки с резко повышенной концентрацией растворенного компонента, называемые зоны Гинье - Престона. В результате естественного старения образуются зоны толщиной от 0,5 до 1 мм и протяженностью от 3 до 6 нм, вызывая упрочнение сплава. Если естественно состаренный сплав подвергнуть кратковременному нагреву до температуры 250 - 270°С, то зоны Гинье-Престона растворятся и сплав возвратится в свежезакаленное состояние с характерными для него свойствами (низкой твердостью и высокой пластичностью). Это явление получило название возврат.

Вопрос 5. Стекловолокнит СВАМ. Опишите свойства, способ получения, изготовление деталей и применение его в машиностроении

Стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ) - материал, полученный из однонаправленного стеклянного волокна, склеенного смолами. Стекловолокнит - материал, полученный на основе различно ориентированного стекловолокна и смол. Изготовляют стекловолокнит следующим образом. Стеклянная нить, выходящая из фильер печи, наматывается на бобину. Затем нити собирают в толстый жгут, или "ровницу", которую устанавливают на машину, разрезающую ее на короткие отрезки. Нарезанные волокна поступают в формовочную камеру, где благодаря вихревым потокам разъединяются и равномерным слоем оседают на конвейер, проходящий по дну камеры с вяжущим составом. Материал, пропитанный смолой, подвергается полимеризации или поликонденсации. Стекловолокнит по длине и по ширине обладает одинаковыми свойствами.

В качестве связующего для стеклопластиков на основе рубленого стекловолокна служат полиэфирные смолы. Стеклопластики выпускают в виде плоских и волнистых листов длиной 1000 - 6000 мм, шириной до 1500 мм и толщиной 1 - 1,5 мм. Плотность их 1400 кг/мі, предел прочности при растяжении не менее 60 МПа, при сжатии не менее 90 МПа и при изгибе не менее 130 МПа, светопрозрачность - 50 - 85%.

Из СВАМ изготавливают трубы, стойкие к воздействию химических реагентов, как электроизоляционный материал в радиотехнике и радиоэлектронике.

Литература

1. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. - М.: Машиностроение, 1990. - 528 с.

2. http://supermetalloved.narod.ru/

3. http://www.modificator.ru/

4. http://dic.academic.ru/

5. http://abc.vvsu.ru

Размещено на Allbest.ru