Лекции по материаловедению (стр. 4 из 5)
Включения графита в виде хлопьев. Получается такой чугун в две стадии: получение белого чугуна (отливка до 10 кг), графитизирующий отжиг (томление). Углерода в ковком чугуне 2,4-2,8%. Графитизированный ковкий чугун плавят в электропечах. Получили ферритовый ковкий чугун, более пластичный. На П+Ф-основе. Если закончился процесс графитизации при 725°, по получаем перлитный ковкий чугун (более прочный).
40. Сплавы на основе меди. Латуни. Структура и свойства.
Медь: tплавления = 1084°C, низкий коэффициент трения, высокая электропроводность, высокая теплопроводность, высокая устойчивость против коррозии, низкая прочность σВ ≈ 25 кгс/мм2, пластичность высокая δ = 40%. Сплавы меди. Создание сплавов приводит к повышению прочности, улучшению коррозионной прочности и снижению температуры плавления. Zn явл. легирующим компонентом. Сплавы Cu с Zn – латуни. Бронзы – сплавы с др. компонентами. Al + Cu – алюминиевые бронзы, Be + Cu – бериллиевые, Sn + Cu, … Особенности влияния компонентов на структуру.
л.к. – легирующий компонент, х.с. – хим. соединение. Если полиморфные превращения, значит перекристаллизация. I Сплавы – твёрдые растворы (однофазные сплавы, высокая прочность + высокая пластичность), II Механические смеси (α + х.с. – двухфазные: более высокая прочность), III Хим. соединения (хрупкие) – редко исп. В промышленности.41. Сплавы на медной основе, латуни Л-80 и ЛС-59-1.
Сплав меди с цинком (латуни).
α – тв. р-р Zn в меди, β и β′ - хим. соединения, β′ - более хрупкое. Сплавы, в которых много β и β′, плохо деформируются, поэтому используются как литейные. Для кованных и литых сплавов весной и осенью (влажность высокая) образуются трещины на поверхности. Сезонное растрескивание – коррозия под действием влаги и напряжения (наклёп + влага). Стараются снять наклёп, сделать нагрев выше tкр, порядка 300°C, тогда сезонного растрескивания не возникнет. Изменение свойств латуни. 
Латуни: 1) красные латуни, самые дорогие, цинк – жёлтый, медь красная, красные латуни не подвержены сезонному растрескиванию, Л80 (80% Cu), самовары делают из красной латуни; 2) сплавы, характеризующиеся пластичностью; 3) латуни с высокой прочностью, автоматные (изг. на станках-автоматах), обладают хорошей обрабатываемостью резанием, ЛС-59-1 (латунь свинцовая с 59% Cu и 1% Pb), самые дешёвые; 4) сложные латуни.42. Бронзы. Строение и свойства. Области применения.
Бронзы – сплавы с др. компонентами. Al + Cu – алюминиевые бронзы, используются в судостроении, авиации, в виде лент, листов, проволоки их применяют для упругих элементов, в частности для токоведущих пружин. Be + Cu – бериллиевые, используются в изделиях небольшого сечения в виде лент, проволоки для пружин, мембран, сильфонов и контактов в электрических машинах, аппаратах и приборах. Sn + Cu – оловянные, применяют для литых деталей сложной формы. Si + Cu – кремнистые, применяют для арматуры и труб.
43. Сплавы на медной основе. Оловянные бронзы.
Оловянные бронзы – сплавы на основе меди + олово.
Влияние олова на сплавы меди. Олово улучшает литейные св-ва, т.к. снижает температуру плавления, образуется эвтектика, которая уменьшает ликвацию. Олово уменьшает коэффициент усадки, можно сделать художественное литьё. Много пор у оловянной бронзы, поэтому плохо работает под давлением пара. Эти сплавы коррозионно-стойкие, используются в судостроении. Оловянная бронза с течением времени темнеет, поэтому из них часто изготавливают украшения. Низкий коэффициент трения. Есть однофазные (5-6% Sn) и двухфазные (>8% Sn). Из однофазной бронзы изготавливают медные монеты, т.к. у них высокая пластичность и хорошая коррозионная стойкость. Чаще используются двухфазные бронзы, их используют для подшипников скольжения. БрОФ-10-1 (бронза оловянно-фосфорная, 10% олова, 1% фосфора), БрОЦС-5-5-5 (с цинком свинцовая).
44. Деформируемые сплавы на основе алюминия.
Алюминий: лёгкий металл, имеет малый удельный вес 2,7 г/см3, обладает высокой электропроводностью, высокой коррозионной стойкостью, температура плавления - 658°C, теплостойкость невысока, дешёвый, добывается из бакситов Al2O3, мех. св-ва низкие, σВ = 6 кгс/мм2, δ = 40% (малопрочный металл, но пластичный). Сплавы алюминия делятся на две группы: легко обрабатываемые давлением (дуралюминий) – деформируемые сплавы и силумины – литейные сплавы. Дуралюминий – сплав Al с Cu (Cu ≈ 4%). Al-основа, также вводятся Mg, Si, Fe ≈ 1% каждого. Дуралюминий может быть упрочнён в результате дисперсионного твердения.
45. Сплавы на основе алюминия. Литейные алюминиевые сплавы. Структура, свойства и назначение в промышленности.
К литейным сплавам относятся силумины – это сплавы Al и кремния. Их основу составляют эвтектические сплавы.
Обычно в литейных сплавах силуминах содержится 12-13% Si. Структура этих сталей при охлаждении состоит из грубой эвтектики [Al+Si] и хрупких зёрен Si. Для устранения данного явления эти сплавы модифицируют натрием или смесью [⅔NaF+⅓NaCl]. Модификаторы замедляют кристаллизацию хрупкого кремния и понижают температуру образования эвтектики, делая её мелкозернистой. В результате этого сплавы с 12-13% Si становятся доэвтектическими. Структура таких сплавов состоит из Al+э, эвтектика будет мелкозернистой. В результате такого модифицирования повышаются механические свойства. До модифицирования σВ = 130 МПа, δ = 3%, после – σВ = 180 МПа, δ = 8%. Низкая жидкотекучесть. Из этих сплавов возможно получение отливок сложной формы. Обозначение: АЛ2 (самый распространённый, алюминиевый литейный, 2 – номер по ГОСТу), АЛ3, АЛ4(+Mg+Mn), АЛ6, АЛ9 (+Mg+Mn).46. Полимеры. Типы межатомных связей. Структура термопластичных и термореактивных полимеров. Реакции образования полимеров.
Полимеры – это сложные высокомолекулярные соединения. У полимеров нет определённой температуры плавления. Отличие в степени насыщения. Предела насыщения не существует. Полимеры обладают очень высокой вязкостью, высокой молекулярной массой. Полимеры – это макромолекулы, которые состоят из большого числа небольших молекул, которые называются мономерами. Бутадиен – мономер. Бутадиен + … + бутадиен (4000 раз) → полибутадиен (искусственный каучук) [–CH2–CH=CH–(–n)CH2–], n – степень полимеризации. Полимеры получают либо полимеризацией, либо поликонденсацией. Процесс, при котором полимер получается вследствие соединения мономеров друг с другом, наз. полимеризацией. Поликонденсация - это процесс образования полимера в результате хим. реакции исходных веществ с получением нового в-ва, структура которого отличается от исходной. Термопласты, при повышении температуры размягчаются, им придаётся опред. форма, которую они сохраняют при охлаждении, получаются полимеризацией. Реактопласты, при повышении температуры претерпевают хим. изменения и превращение в неплавкую массу, получаются полимеризацией и поликонденсацией. Полимеры по структуре макромолекул:
.47. Механические свойства полимеров. Состояние аморфной фазы и её влияние на свойства. Ориентационное упрочнение.
Свойства полимеров определяются: природой мономера, молекулярной массой полимера, структурой полимера (кристаллический полимер или аморфный полимер), температурой нагрева. Есть пластическое и хрупкое разрушение.
Фазовые переходы аморфных полимеров: стеклообразное состояние → (t стеклования) высокоэластическое состояние (каучук) → (t текучести) расплав полимера. В стеклообразном состоянии полимеры не обладают ни сегментальной, ни молекулярной подвижностью. Это состояние хар-ся только колебательным движением атомов. Стеклообразное состояние – это твёрдое и хрупкое состояние. В высокоэластическом состоянии полимер обладает сегментальной подвижностью, при этом сегменты цепи обладают значительной свободой в движении, но в то же время перемещение макромолекул запрещено. В высокоэластическом состоянии полимеры похожи на жидкости с включёнными в них твёрдоподобными областями. Это состояние хар-ся высокой вязкостью и претерпевает вязко-упругую деформацию. t перехода из стеклообр. сост. в высокоэласт. наз. t стеклования. При дальнейшем нагревании полимер начинает течь. t, при которой происходит переход из высокоэласт. сост. в вязко-текучее, наз. t текучести. Из-за отсутствия в полимерах истинной кристал. решётки процесса плавления как такового в аморфных полимерах не существует.
Ориентационное упрочнение справедливо как для аморфных, так и для кристаллических полимеров. Оно состоит в том, что все макромолекулы ориентированы в одном направлении и имеют в этом направлении большую прочность и больший модуль упругости (E, МПа, хар-ет жёсткость системы). Оно достигается вытяжкой либо в одном направлении, либо в двух направлениях.
48. Старение полимеров.
Старение полимеров – это самопроизвольное, необратимое изменение св-в полимера вследствие разрушения межмолекулярных связей в цепочках макромолекул. При старении происходят реакции, вызывающие: деструкцию (разложение) полимера, структурные изменения (увелич. хрупкость, уменьшение прочности, понижение эластичности). При ионизирующем излучении или под действием света процессы деструкции ускоряются. Для замедления старения вводят стабилизаторы.
49. Пластмассы. Классификация и состав пластических масс.
Пластмассы – это органические вещества, связующими которых являются полимеры. Они состоят из: 1) связующее (матрица) - полимеры; 2) наполнители (низкомолекулярные в-ва), их вводят для придания специальных св-в: понижения усадки, повышения мех. св-в (твёрдость HB, σВ, σТ). Наполнители: порошковые (сажа, графит, древесная мука), волокниты (волокна, стекловолокна, асбоволокна), слоистые (геминакс, текстолит), стеклоткань (стеклотекстолиты), газовые (газонаполненные: поропласты, пенопласты, сотопласты); 3) пластификаторы – жидкие вещества, для повышения эластичности материала; 4) отвердители; 5) краски (оксиды металлов), их вводят для изменения цвета пластмасс. Пластмассы: термопластичные, термореактивные и газонаполненные.