Реферат по предмету "Производство"


по Материаловедению. Технология конструкционных материалов

--PAGE_BREAK--Характеристика материала 60СГА
Марка: 60 СГА;

Классификация:  сталь конструкционная легированная высококачественная, с пониженным содержанием серы и фосфора
                                    Химический состав в % материала 60СГА.



     

Температуру закалки определяем по диаграмме состояния железо — цементит.

При закалке доэвтектоидные стали нагревают до температуры на 30—50° выше точки Ас3. При таком нагреве исходная ферритно-перлитная структура превращается в аустенит.  Для стали 60СГА температура нагрева составит  790 – 820 гр.

       Закалку  выполняют так же как и ступенчатую, но предусматривается более длительная выдержка выше точки Мн. При выдержке происходит распад аустенита с образованием нижнего бейнита. Сталь после нагрева до температуры закалки охлаждают в среде, имеющей температуру несколько выше точки Мн, и выдерживают в ней, затем изделие охлаждают до комнатной температуры на воздухе ( рис. 2 ).

У большинства легированных сталей распад аустенита в проме­жуточной области не идет до конца. Если аустенит, не распавшийся при изотермической выдержке, не претерпевает мартенситного прев­ращения при дальнейшем охлаждении, то сталь получает структуру бейнита и 10—20 % остаточного аустенита ( рис. 3 ), обогащенного углеродом. При такой структуре достигается высокая прочность при достаточ­ной вязкости. Для многих сталей изотермическая закалка обеспе­чивает значительное  повышение  конструктивной  прочности.

Если же большая часть аустенита, не распавшегося после окон­чания промежуточного превращения, при последующем охлаждении претерпевает мартенситное превращение, то после изотермической закалки резко снижается  пластичность.

В качестве охлаждающей среды при ступенчатой и изотермиче­ской закалках чаще применяют расплавленные соли в интервале тем­ператур 150—500 °С [например, 55 % KNO3+ 45 % NaNO2(или NaNO3], а также расплавленные щелочи (20 % NaOH+ 80 % КОН). Чем ниже температура соли (щелочи), тем выше скорость охлаждения в ней. Поскольку расплавленные соли охлаждают только вследствие теплоотдачи, то охлаждающая способность их возрастает при перемешивании. Добавление воды (3—5 %) в рас­плавы едких щелочей вызывает кипение и увеличение скорости ох­лаждения в области температур перлитного превращения. Скорость охлаждения возрастает при 400—450 °С в 4—5 раз, а при 300 °С — в 2 раза. Охлаждение в расплавах едких щелочей, если предварительно детали нагревали в жидких солях (т. е. солях, не вызывающих окис­ления), позволяет получить чистую поверхность светло-серого цвета.   Закалку   по этому  способу  называют светлой.

                                           

Рис. 2. Схема охлаждения при                    Рис. 3.Микроструктура при изотермической изотер­мической  закалке.                                       закалке –бейнит +остаточный аустенит.
3.     Приведите классификацию и маркировку сталей и сплавов с особыми физическими свойствами. Назовите области их применения.
        Стали и сплавы с особыми физическими свойствами классифицируются по признаку основного свойства. В соответствии с этим принципом их можно разделить на следующие группы:

— магнитные и электротехнические стали и сплавы;

— сплавы с особыми тепловыми и упругими свойствами;

— сплавы с эффектом памяти формы;

— сверхпроводящие материалы;

— радиационно-стойкие материалы;

— другие виды сталей и сплавов с особыми физическими свойствами.

     Магнитные и электротехнические стали и сплавы.

     В зависимости от знака и степени магнитной восприимчивости материалов различают диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

    Диамагнетики обладают отрицательной магнитной восприимчивостью. Они намагничиваются противоположно приложенному магнитному полю и таким образом ослабляют его. К диамагнетикам относятся полупроводники (Si, Ge), диэлектрики (полимеры), ряд переходных металлов (Be, Cu, Ag, Pb).

Парамагнетики характеризуются слабой намагниченностью под действием внешнего поля. К парамагнетикам относятся К, Na, A1, а также такие переходные металлы, как Mo, W, Ti.

  Ферромагнетики обладают высокой магнитной восприимчивостью. Из всех металлов только четыре (железо, кобальт, никель и гадолиний) обладают высокими ферромагнитными свойствами.

   В зависимости от  значений основных магнитных характеристик различают магнитотвердые и магнитомягкие сплавы. Магнитотвердые материалы должны обладать высокими значениями коэрцитивной силы и остаточной индукции. Для постоянных магнитов применяют высокоуглеродистые стали, легированные хромом, вольфрамом, а также одновременно несколькими  элементами.

      Состав и свойства сталей для постоянных магнитов (ГОСТ 6862-54)



   Обозначают магнитно-твердые стали индексом «Е», указывая далее буквой с цифрой наличие хрома и его содержание в целых процентах (например, ЕХ2, ЕХЗ).

     Высокими магнитными свойствами обладают сплавы системы Fe-Ni-Co. Их называют сплавами типа альнико или ЮНДК. Недостатком сплавов альнико является их высокая твёрдость, хрупкость и плохая обрабатываемость. Поэтому магниты из них изготавливают литыми и обрабатывают шлифованием. Очень хорошие, но дорогие магниты изготавливают из сплавов с высоким содержанием кобальта B5-50 %). Эти сплавы — пермендюр 50 % Fe, 50 % Co) и перминвар (45 % Ni, 25 % Co, 23 % Fe). Их обычно легируют небольшими добавками молибдена, ванадия или хрома. Недавно разработаны новые сплавы — гиперко 5-HS (2 % V, 48,5 % Со, остальное — железо) и кровак (Fe-Cr-Co), а также сплавы с применением редкоземельных металлов самария (Sm) и неодима (Nd).

        Состав и свойства сталей для постоянных магнитов (ГОСТ 6862-54)



    Состав и магнитные свойства некоторых литых сплавов типа альнико для постоянных магнитов (ГОСТ 17809-72)



     Магнитомягкие материалы.Основные требования к магнитомягким материалам: низкие значения коэрцетивной силы, высокая магнитная проницаемость и малые потери при перемагничивании на вихревые токи. Для удовлетворения этих требований металл должен обладать гомогенной структурой, быть чистым от примесей и неметаллических включений и иметь крупнозернистое строение, свободное от внутренних напряжений, вызываемых наклёпом.

      В качестве магнитомягкого материала применяют технически чистое железо, в котором все примеси, особенно углерод, являются вредными. Содержание углерода не должно превышать 0,025 %. Для устранения наклёпа и получения крупного зерна листовой металл подвергают высокотемпературному отжигу в безокислительной атмосфере. Технически чистое железо применяют для изготовления реле, сердечников, электромагнитов постоянного тока. Низкое удельное электрическое сопротивление увеличивает потери при перемагничивании. Поэтому применение технически чистого железа ограничивается устройствами с постоянным магнитным полем.По  химическому  составу   промышленно   применяемые   магнитномягкие (электротехнические) стали и сплавы делятся на:

·  низкоуглеродистые (0,05...0,005%С) с содержанием кремния 0,8...4,8%;

·  сплавы железа с никелем.

      Более высокое электрическое сопротивление имеют электротехнические низкоуглеродистые стали, дополнительно легированные кремнием в количестве 0,8 — 4,8 %. Благодаря более высокому электрическому сопротивлению снижаются потери на вихревые токи. Однако при содержании кремния около 4 % происходит охрупчивание стали, что затрудняет производство тонколистового металла.   

     В России принята цифровая маркировка электротехнической стали. Первая цифра определяет структуру и вид проката: 1 — горячекатаная изотропная; 2 — холоднокатаная изотропная; 3 — холоднокатаная анизотропная с кристаллической структурой направления [100]. Вторая цифра в марке определяет содержание кремния: 0 —

     Для ряда отраслей машиностроения и приборостроения необходимо применение сплавов со строго регламентированными значениями в определённых температурных интервалах эксплуатации таких физических свойств, как температурные коэффициенты линейного расширения α (ТКРЛ) и модуля нормальной упругости β (ТКМУ). Эти коэффициенты определяют характер изменения размеров детали и модуля упругости сплава при нагреве. Подбор определённого химического состава позволяет разработать сплавы, модуль упругости которых практически, не зависит от температуры. Сплавы, сохраняющие постоянство модуля упругости в широком температурном диапазоне, называют элинварами. Область использования: измерительные приборы, геодезические измерительные ленты, регуляторы расширения, компенсационные элементы, компоненты термобиметаллов. Основным представителем сплавов с минимальным ТКЛР является сплав 36Н — инвар. Замена части никеля равным количеством кобальта и легирование малыми добавками меди позволяет дополнительно снизить ТКЛР инвара. Такой сплав называют суперинваром.

 Сплавы с особыми упругими свойствами.

По способу упрочнения и физико-механическим свойствам пружинные сплавы можно разделить на следующие группы:

— аустенитные дисперсионно-твердеющие коррозионно-стойкие сплавы;

— аустенитные деформационно-твердеющие коррозионно-стойкие сплавы;

— сплавы с низким и постоянным коэффициентом модуля упругости

(элинвары).

Дисперсионно-твердеющие сплавы.Сплавы этой группы обладают высокими упругими свойствами, сохраняющимися при нагреве до 550 °С, малыми упругими несовершенствами (гистерезис, упругое последействие), прямолинейным изменением модуля упругости в интервале температур 20- 600°С, немагнитностью, коррозионной стойкостью в различных агрессивных средах, в условиях морского и тропического климата.          Дисперсионно-твердеющие сплавы производят на основе систем: Fe- Ni-Cr,Ni-Cr,Co-Ni,Nb-Ti.

Сплавы на основе системы Fe-Ni-Cr.Среди сплавов на основе системы Fe-Ni-Cr наиболее широкое применение нашли сплавы типа 36НХТЮ (Ni — 35-37 %, Сг — 11,5-13,0 %, Ti — 2,7-3,2 %, А1 — 0,9-1,2 %, С

Сплав на основе системы Ni-Cr.Сплав 47ХНМ отличается от сплава типа 36НХТЮ значительно более высокой коррозионной стойкостью (в 10 и более раз) в окислительных средах на основе азотной кислоты. Максимальные значения прочности и твёрдости сплава получают после закалки от 1200-1250 °С (охлаждение в воде) и старения при 700-725 °С в течение 5 часов. Модуль упругости в интервале температур 20-500 °С прямолинейно уменьшается от 237000 до 194000 МПа. Сплав применяется для изготовления упругих и упруго-чувствительных элементов, а также как коррозионно-стойкий материал. Другой сплав этой группы 40ХНЮ-ВИ после закалки с 1150 °С, в результате чего получается аустенитная структура, и старения при 500-550 °С в течение 5 часов обладает твёрдостью HRC 64-67, модулем упругости при 20 °С 228000 МПа, а при 500 °С — 201500 МПа, высокой коррозионной стойкостью во влажной среде и в условиях тропического и морского климата. Из сплава изготавливают приборные подшипники, режущие инструменты, детали передаточных механизмов, керны приборов.

Сплав на основе системы Co-Ni. Сплав 67КН5Б в закалённом от 1000-1050 °С состоянии имеет аустенитную структуру, обладает высокой пластичностью E = 35-40 %).  Из сплава 67КН5Б можно получать проволоку и ленту микронных размеров, допускается холодная деформация с обжатием до 90 %. В деформированном состоянии возможна штамповка и навивка пружин. Сплав обладает низким электросопротивлением, высокой релаксационной стойкостью при 400-450°С, коррозионной стойкостью, хорошо смачивается ртутью. Сплав применяют для токоведущих упругих элементов, контактных пружин, в частности для электромагнитных и ртутных реле.

Сплав на основе системы Nb-Ti.Сплав 55БТЮ предназначен для пружин ответственного назначения, которые наряду с высокими упругими свойствами, теплостойкостью и коррозионной стойкостью должны обладать сочетанием немагнитности и малого изменения модуля упругости при нагреве.

Деформационно-твердеющие сплавы.Сплавы этой группы обладают высокими упругими и прочностными характеристиками (ơвдо3000 МПа), усталостной прочностью, твёрдостью, сопротивлением износу, немагнитностью и коррозионной стойкостью во многих средах. Из деформационно- стареющих сплавов изготавливают упругие элементы преимущественно малого сечения — заводные пружины, керны, растяжки, приборные подшипники, торсионы, пишущие элементы, измерительные пружины и другие детали из холоднодеформированной проволоки и плющенки.

Химический состав деформационно-твердеющих сплавов приведён в таблице.



Сплавы с температурно-стабильным модулем упругости (элинвары).

Элинвары делят на три группы:

— упрочняемые карбидами;

— дисперсионно-твердеющие;

— деформационно-твердеющие.

        Сплавы, упрочняемые карбидами, характеризуются таким содержанием углерода, которое обеспечивает образование необходимого количества карбидов. В их состав входит около 35-36 % никеля и различное количество карбидообразующих элементов. Сплавы, упрочняемые карбидами, обладают рядом существенных недостатков, ограничивающих их применение: сильной ферромагнитностью, трудностью изготовления деталей, плохой свариваемостью и недостаточной коррозионной стойкостью.

      Дисперсионно-твердеющие элинвары обязательно легируют титаном и алюминием, образующими интерметаллические соединения. Характерным для этих сплавов является низкое содержание углерода (

Деформационно-твердеющие элинвары  представлены сплавами 36НХ11 и ЭП297. Их отличает температурная стабильность модуля упругости, которая сохраняется до 100 °С. Эти сплавы имеют наиболее высокую коррозионную стойкость из всех элинварных сплавов.

    Сплавы с эффектом памяти формы.

Наиболее перспективными сплавами с эффектом памяти формы (ЭПФ) являются сплавы системы Ti-Ni-никелид титана (нитинол). Реже используют более дешёвые сплавы на основе меди Cu-Al-Ni и Cu-Al-Zn.

               Химический состав сплавов никелида титана, %(масс.)



       Из сплавов никелида титана производят листы толщиной до 10 мм, проволоку, прессованные прутки диаметром до 110 мм и трубы с наружным диаметром до 50 мм. Основным недостатком сплавов на основе меди является их высокая хрупкость. После холодной деформации на 2-3% происходит интеркристаллитное разрушение. Поэтому возможна только горячая их обработка. Кроме того, сплавы на основе меди характеризуются более низким сопротивлением усталости.

Применение сплавов с эффектом памяти формы позволяет создавать принципиально новые конструкции в разных отраслях машиностроения, приборостроения, авиакосмической и ракетной техники, энергетики, медицины и др.

В авиации, космонавтике, при монтаже подводных конструкций и многих других случаях применяют муфты для термомеханического соединения труб. Преимуществом муфт, изготовленных из сплавов с памятью формы, помимо их высокой надёжности, является отсутствие высокотемпературного нагрева (в отличие от сварки). Поэтому свойства материалов вблизи соединения не ухудшаются.
4.     Охарактеризуйте высоконаполненные конструкционные пластмассы. Укажите их механические свойства и области применения.
    К высоконаполенным конструкционным пластмассам относят материалы, у которых доля наполнителя доходит до 70-75 % от массы. В таких высокопрочных материалах армирующий наполнитель вводится в виде листов, тканей, непрерывных волокон.  Материалы, содержащие наполнители в виде листов, тканей, матов и т.п., уложенных послойно, называют еще слоистыми пластиками. Типичными представителями таких материалов являются древесно-слоистые пластики, гетенакс, текстолиты, стеклотекстолиты.

     Древесно-слоистые пластики (ДСП) представляют собой плиточные или листовые материалы, полученные горячим прессованием тонких листов древесного шпона, пропитанного синтетическим полимером.В качестве связующих применяют преимущественно резольные феноло-формальдегидные, карбамидные или смешанные феноло-карбамидные полимеры.  Основным наполнителем в древесно-слоистых пластиках является древесный шпон — тонкие листы (толщиной 0,3—1,5 мм), получаемые лущением распаренных кряжей березы, ольхи, бука на специальных лущильных станках.

       Иногда для увеличения прочности между слоями шпона делают прослойки из ткани, бумаги и др. Такой древесно-слоистый пластик называют комбинированным. В зависимости от назначения ДСП используют шпон натуральный или выщелоченный (предварительно обработанный щелочью).        

Плотность

1,3 г/см3

прочность при скалывании по шву

11—15 МПа

предел прочности при сжатии

100—180 МПа

ударная вязкость

25—80 кДж/м2

предел прочности при растяжении

140—280 МПа

твердость по Бринеллю

250 МПа

предел прочности при изгибе

150—280 МПа

водопоглощение за 24 ч

5—15%

электрическая прочность поперек слоев

26—32 МВ/м

электрическая прочность вдоль слоев

3—13 МВ/м

Получают последовательно пропиткой шпонатолщиной 0,3—0,8 мм лиственных пород древесины(обычно березы) фенолоформальдегидной смолойв открытых ваннах или автоклавах (0,4—0,8 МПа), сушкой при ступенчатом нагревании до 90 °С, сборкой полученных препрегов( композиционныематериалы-полуфабрикаты) в пакеты и прессованием их на этажных прессах (до 15 МПа, 150 °С). Выпускают в виде листов и плит длиной 0,8—5 м, шириной 0,7—1,2 м, толщиной 1— 60 мм или восьмигранных заготовок с диаметром вписанной окружности 0,6 и 1 м, толщиной 15—60 мм.

    Применяют ДСП в качестве конструкционных материалов в автомобилестроении, вагоностроении, авиации, а также для частей лодок в судостроении. ДСП являются хорошим облицовочным материалом и применяются в качестве стеновых панелей на судах, в вагонах, в жилых и промышленных зданиях. Также применяется в качестве электроизоляционных материалов для изготовления панелей и плат электротехнического назначения. Хорошие антифрикционные свойства позволяют использовать ДСП для изготовления зубчатых колес и вкладышей подшипников скольжения.    продолжение
--PAGE_BREAK--


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.