Курсовая работа - Материаловедение
Подождите немного. Документ загружается.
Отжиг I рода
Этот вид отжига в зависимости от температурных условий выполнения
устраняет химическую или физическую неоднородность, созданную
предшествующими обработками. Характерная особенность этого отжига состоит в том,
что устранение неоднородности происходит независимо от того, протекают ли в
сплавах при этой обработке фазовые превращения или нет, поэтому отжиг I рода
можно производить при температурах выше или ниже температур фазовых
превращений.
Гомогенизация (диффузионный отжиг).
Диффузионный отжиг применяют для слитков легированной стали с целью
уменьшения дендритной или внутрикристаллитной ликвации, которая повышает
склонность стали, обрабатываемой давлением, к хрупкому разрушению, к анизотропии
свойств и возникновению таких дефектов, как шиферность (слоистый излом) и
флокены (тонкие внутренние трещины, наблюдаемые в изломе в виде белых овальных
пятен).
Дендритная ликвация понижает пластичность и вязкость легированной стали,
поэтому не только слитки, по и крупные отливки нередко подвергают гомогенизации.
Нагрев при диффузионном отжиге должен быть высоким (1100—1200С), так как
только в этом случае более полно протекают диффузионные процессы, необходимые
для выравнивания в отдельных объемах состава стали.
Общая продолжительность диффузионного отжига (нагрев, выдержка и
медленное охлаждение) больших садок металла достигает 50 -100ч и более. В
зависимости от состава стали и массы садки продолжительность выдержки составляет
8—20 ч.
Для удаления поверхностных дефектов слитки после отжига иногда подвергают
нагреву при 670-680° в течение 1-16 ч, что снижает твердость. Фасонные отливки после
гомогенизации подвергают полному отжигу или нормализации для измельчения зерна
и улучшения свойств.
11
5.Полимеры
Полимерами называют вещества, макромолекулы которых состоят из
многочисленных, элементарных звеньев (мономеров) одинаковой структуры.
Молекулярная масса их составляет от 5000 до 1000000. При таких больших размерах
макромолекул свойства веществ определяются не только химическими составами этих
молекул, но и их взаимным расположением и строением.
Органические (элементоорганические) полимеры
Органическими полимерами являются смолы и каучуки. Элементоорганические
соединения содержат в составе, основной цепи неорганические атомы кремния, титана,
алюминия и других элементов, которые сочетаются с органическими радикалами
(метальный, фенильный, этильный). Органические радикалы придают материалу
прочность и эластичность, а неорганические атомы сообщают повышенную
теплостойкость. В природе таких соединений не встречается. Представителями этой
группы являются кремнийорганические соединения.
Неорганические
К неорганическим полимерам относятся силикатные стекла, керамика, слюда,
асбест. В составе этих соединений углеродного скелета нет. Основу неорганических
материалов составляют окислы кремния, алюминия, магния, кальция и др.
Старение полимерных материалов
Под старением полимерных материалов понимается самопроизвольное
необратимое изменение важнейших технических характеристик, происходящее в
результате сложных химических и физических процессов, развивающихся в материале
при эксплуатации и хранении.
Причинами старения являются свет, теплота, кислород, озон и другие
немеханические факторы. Старение ускоряется при многократных деформациях; менее
существенно на старение влияет влага. Различают старение тепловое, световое, озонное
и атмосферное.
Испытание на старение проводится как в естественных условиях, так и
искусственными ускоренными методами. Атмосферное старение проводится в
различных климатических условиях в течение нескольких лет. Тепловое старение
происходит при температуре на 50 С ниже температуры плавления (разложения)
полимера. Продолжительность испытания определяется временем, необходимым для
12
снижения основных показателей на 50% от исходных. лет, при 25О°С - месяцы, при
370°С-20 мин.
Сущность старения заключается в сложной цепной реакции, протекающей с
образованием свободных радикалов (реже ионов), которая сопровождается
деструкцией и структурированием полимера. Обычно старение является результатом
окисления полимера атмосферным кислородом. Если преобладает деструкция, то
полимер размягчается, выделяются летучие вещества (например, натуральный каучук);
при структурировании повышаются твердость, хрупкость, наблюдается потеря
эластичности (бутадиеновый каучук, полистирол). При высоких температурах (200—
500 С и выше) происходит термическое разложение органических полимеров, причем
пиролиз полимеров, сопровождаемый испарением летучих веществ, не является
поверхностным явлением (как при простом испарении неполимерных веществ); во всем
объеме образца образуются собные испарения.
Стабильны к термодеструкции полимеры, обладающие высокой теплотой
полимеризации (полиэтилен, полифенолы), полимеры с полярными заместителями
(фторполимеры ) содержащие фенольные кольца в главной цепи. Увеличению
стабильности способствует повышение молекулярной массы и структурирование.
Процессы старения ускоряются под действием механических напряжений, когда не
успевают протекать процессы релаксации напряжения, ослабляются или разрушаются
химические связи. Происходит механическая активация, ускоренное старение (при
износе шин, транспортерных лент). Озоностойкость повышается при введении в
полимер полярных заместителей (полихлоропрен, хлорсульфополиэтилен,
фторосодержашие полимеры). Озоностойкитакже кремнийорганические соединения.
Тропическая атмосфера, характеризующаяся интенсивной солнечной радиацией,
относительной влажностью воздуха от 3-8 до 95-97%, наличием термитов и
микроорганизмов, температурой почвы 50 — 70°С и выше, нагретой пыли и т.п.,
действует на материалы по-разному. В этой атмосфере устойчивы полиэтилен,
политетрафторэтилен, полиамидные волокна, неустойчивы натуральный и
синтетические каучуки, вискоза, хлопчатобумажные волокна. Для замедления
процессов старения в полимерные материалы добавляют стабилизаторы.
Стабилизаторы подразделяют на антиоксиданты, или термостабилизаторы
(амины, фенолы), и светостабилизаторы, или УФ, - абсорберы против фотохимической
деструкции (производные бензотриазола, салициловой кислоты, акрилонитрила, сажа).
Антиоксидантами для повышения тропикостойкости являются серосодержащие
соединения, оксидифенил и др.
13
Длительность эксплуатации стабилизированных материалов значительно
возрастает. Срок наступления хрупкости полиэтилена, стабилизированного сажей,
составляет свыше 5 лет. Трубы из поливинилхлорида могут работать 10 — 25 лет.
Ориентационное упрочнение.
Полимеры как в кристаллическом, так и в стеклообразном состоянии могут быть
ориентированы. Процесс осуществляется при медленном растяжении полимеров,
находящихся в высокоэластическом или вязкотекучем состоянии. Макромолекулы и
элементы надмолекулярных структур ориентируются в силовом поле, приобретают
упорядоченную структуру по сравнению с неориентированными. После того как
достигнута желаемая степень ориентации, температура снижаетсяниже ta и полученная
структура фиксируется.
В процессе ориентации возрастает межмолекулярное взаимодействие, что
приводит к повышению tc, снижению t x p и особенно к повышению механической
прочности. Свойства материала получаются анизотропными.
Различают одноосную ориентацию, применяемую для получения волокон,
пленок, труб, и многоосную, производимую одновременно в нескольких
направлениях (например, в процессе получения пленок). Прочность при разрыве в
направлении ориентации увеличивается в 2 — 5 раз, в перпендикулярном направлении
прочность уменьшается и составляет 30 — 50% прочности исходного материала.
Модуль упругости в направлении одноосной ориентации увеличивается примерно в 2
раза.
Высокая прочность сочетается с достаточной упругостью, что характерно
только для высокополимеров (звенья макромолекул могут обратимо перемещаться без
разрушения материала).
Некоторые свойства ориентированных аморфных и кристаллических
полимеров одинаковы, однако они различаются фазовым состоянием, поэтому с
течением времени у кристаллических полимеров улучшается их структура, а аморфные
ориентированные полимеры чаще всего в дальнейшем дезориентируются (особенно
при нагревании).
14
6. Найти количество компонентов и фаз в сплаве состава 8% цинка +92% олова
при температуре 200◦С
1. одна фаза: жидкость. 2.Компоненты: олово и цинк
Строим диаграмму состояния системы Zn – Sn.
T
0
C
1 0 0
3 0 0
5 0 0
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0
0
S n
Z n
1 9 9
8 %
A
E
B
D
C
æ
æ + Z n
æ + S n
Z n + ý â ò å ê ò è ê à
S n +
ý â ò .
Диаграмма полной нерастворимости компонентов в твердом состоянии.
Список использованной литературы
15
1. Гелин Ф.Д. “Металлические материалы”: справочник Высшая школа, 1987г.
2. Журавлев В.Н., Николаева О.И. “Машиностроительные стали”: справочник 4-ое
издание 1992г.
3. Арзамасов Б.Н., Сидорин И.И., Ульянова Н.В. “Материаловедение”: учебник для
высших технических учебных заведений 1986г.
4. Гуляев А.П. “Металловедение”: учебник для вузов 1986г.
5. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г.
6. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.И., " Материаловедение":
Издательство “Машиностроение”,1972.
7. М.М. Колосков, Ю.В. Доибенко-М, " Марочник сталей и сплавов ": Издательство
"Машиностроение ".
8. Травин О.В., Травина Н.Т. “Материаловедение”: Москва 1989г.
9. Зубченко А.С. “Марочник сталей и сплавов”: Москва 2001г.
16
Содержание
1. Сталь 45.
2. Дан сплав железа с углеродом (количество углерода 3,4%). Найти
количество фаз и степеней свободы при температуре 1150◦С. Нарисовать
кривую охлаждения данного данного сплава от вышеприведенной
температуры, указав все протекающие фазовые превращения.
3. Процесс силицирования.
4. Оловянные бронзы
5.Полимеры
6. Найти количество компонентов и фаз в сплаве состава 8% цинка +92%
олова при температуре 200◦С
17