Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Свойства конструкционных материалов (ВАРИАНТ 13) - файл 1.doc


Свойства конструкционных материалов (ВАРИАНТ 13)
скачать (139 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc139kb.14.12.2011 04:40скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...




Вариант 13
1. Классификация свойств конструкционных материалов. Химические свойства и их показатели
Химические свойства конструкционных материалов – характеризуют способность материалов вступать в химические взаимодействия с другими веществами. Основными химическими свойствами конструкционных металлов являются:

1. Растворимость – способность материала образовывать с одним или несколькими различными другими веществами однородные системы, называемые растворами.

2. Жаростойкость – способность материала противостоять химическому разрушению под действием воздуха или другой окислительной атмосферы при высокой температуре.

Жаростойкость материалов в окислительной газовой среде определяется свойствами образующегося на поверхности материала слоя оксидов - окалины, затрудняющей диффузию газа в глубь материала и тем самым препятствующей развитию газовой коррозии.

Количественные характеристики жаростойкости: увеличение массы испытуемого образца в результате поглощения материалом кислорода, либо убыль массы после удаления окалины с поверхности образца, отнесенной к единице поверхности и ко времени испытания.

Жаростойкость наряду с жаропрочностью - основной критерий пригодности материала для использования при высоких температурах.

3. Коррозийная способность – процесс разрушения материала вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой

Почти все материалы, приходя в соприкосновение с окружающей их газообразной или жидкой средой, более или менее быстро подвергаются с поверхности разрушению. Причиной его является химическое взаимодействие материалов с находящимися в воздухе газами, а также водой и растворенными в ней веществами.

Всякий процесс химического разрушения металлов под действием окружающей среды называют коррозией.

Проще всего протекает коррозия при соприкосновении материалов с газами. На поверхности материала образуются соответствующие соединения: оксиды, сернистые соединения, основные соли угольной кислоты, которые нередко покрывают поверхность плотным слоем, защищающим металл от дальнейшего воздействия тех же газов.

Иначе обстоит дело при соприкосновении материала с жидкой средой - водой и растворенными в ней веществами. Образующиеся при этом соединения могут растворяться, благодаря чему коррозия распространяется дальше вглубь материала. Кроме того, вода, содержащая растворенные вещества, является проводником электрического тока, вследствие чего постоянно возникают электрохимические процессы, которые являются одним из главных факторов, обуславливающих и ускоряющих коррозию.

Чистые металлы в большинстве случаев почти не подвергаются коррозии. Даже такой металл, как железо, в совершенно чистом виде почти не ржавеет. Но обыкновенные технические металлы всегда содержат различные примеси, что создает благоприятные условия для коррозии.

Убытки, причиняемые коррозией металлов, огромны. Вычислено, например, что вследствие коррозии ежегодно гибнет такое количество стали, которое равно приблизительно четверти всей мировой добычи его за год. Поэтому изучению процессов коррозии и отысканию наилучших средств ее предотвращения уделяется очень много внимания.

Способы борьбы с коррозией чрезвычайно разнообразны. Наиболее простой из них заключается в защите поверхности материалов от непосредственного соприкосновения с окружающей средой путем покрытия масляной краской, лаком, эмалью или, наконец, тонким слоем другого металла.

Особый интерес с теоретической точки зрения представляет покрытие одного металла другим.

К ним относятся: катодное покрытие, когда защищающий металл стоит в ряду напряжений правее защищающего (типичным примером может служить луженая, то есть покрытая оловом, сталь); анодное покрытие, например, покрытие стали цинком.

Для защиты от коррозии целесообразно покрывать поверхность металла слоем более активного металла, чем слоем менее активного. Однако другие соображения нередко заставляют применять также покрытия из менее активных металлов. На практике чаще всего приходится принимать меры к защите стали как металла, особенно подверженного коррозии. Кроме цинка, из более активных металлов для этой цели иногда применяют кадмий, действующий подобно цинку. Из менее активных металлов для покрытия стали чаще всего используют олово, медь, никель. Покрытые никелем стальные изделия имеют красивый вид, чем объясняется широкое распространение никелирования. При повреждении слоя никеля коррозия проходит менее интенсивно, чем при повреждении слоя меди (или олова), так как разность потенциалов для пары никель-железо гораздо меньше, чем для пары медь-железо.

Из других способов борьбы с коррозией существует еще способ протекторов, заключающийся в том, что защищаемый металлический объект приводится в контакт с большой поверхностью более активного металла. Так, в паровые котлы вводят листы цинка, находящиеся в контакте со стенками котла и образующие с ними гальваническую пару.

4. Окисляемость – способность материала отдавать электроны, то есть окисляться при химическом взаимодействии с окружающей средой.

Например, типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионы всегда заряжены положительно.

Легко отдавая при химических реакциях свои валентные электроны, типичные металлы являются энергичными восстановителями.

Способность к отдаче электронов проявляется у отдельных металлов далеко не в одинаковой степени. Чем легче металл отдает свои электроны, тем он активнее, тем энергичнее вступает во взаимодействие с другими веществами.

Опустим кусочек цинка в раствор какой-нибудь свинцовой соли. Цинк начинает растворяться, а из раствора выделяется свинец. Реакция выражается уравнением:

Zn + Pb(NO 3) 2 = Pb + Zn(NO 3 ) 2

Из уравнения следует, что эта реакция является типичной реакцией окисления-восстановления. Сущность ее сводится к тому, что атомы цинка отдают свои валентные электроны ионам двухвалентного свинца, тем самым, превращаясь в ионы цинка, а ионы свинца восстанавливаются и выделяются в виде металлического свинца. Если поступить наоборот, то есть погрузить кусочек свинца в раствор цинковой соли, то никакой реакции не произойдет. Это показывает, что цинк более активен, чем свинец, что его атомы легче отдают, а ионы труднее присоединяют электроны, чем атомы и ионы свинца.

В таблице 1 представлены значения стандартных электродных потенциалов некоторых металлов. Символом Me + /Me обозначен металл Me, погруженный в раствор его соли. Стандартные потенциалы электродов, выступающих как восстановители по отношению к водороду, имеют знак “-”, а знаком “+” отмечены стандартные потенциалы электродов, являющихся окислителями.
Таблица 1 – Стандартные электродные потенциалы металлов.

Электрод

Е 0, В

Электрод

Е 0, В

Li + /Li

-3,02

Co 2+ /Co

-0,28

Rb + /Rb

-2,99

Ni 2+ /Ni

-0,25

K + /K

-2,92

Sn 2+ /Sn

-0,14

Ba 2+ /Ba

-2,90

Pb 2+ /Pb

-0,13

Sr 2+ /Sr

-2,89

H + / 1 / 2 H 2

0,00

Ca 2+ /Ca

-2,87

Sb 3+ /Sb

+0,20

Na + /Na

-2,71

Bi 3+ /Bi

+0,23

La 3+ /La

-2,37

Cu 2+ /Cu

+0,34

Mg 2+ /Mg

-2,34

Cu + /Cu

+0,52

Al 3+ /Al

-1,67

Ag + /Ag

+0,80

Mn 2+ /Mn

-1,05

Pd 2+ /Pd

+0,83

Zn 2+ /Zn

-0,76

Hg 2+ /Hg

+0,86

Cr 3+ /Cr

-0,71

Pt 2+ /Pt

+1,20

Fe 2+ /Fe

-0,44

Au 3+ /Au

+1,42

Cd 2+ /Cd

-0,40








Металлы, расположенные в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов, и образуют электрохимический ряд напряжений металлов: Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Ряд напряжений характеризует химические свойства металлов:

Чем меньше электродный потенциал металла, тем больше его восстановительная способность.

Каждый металл способен вытеснять (восстанавливать) из растворов солей те металлы, которые стоят в ряду напряжений после него.

Все металлы, имеющие отрицательный стандартный электродный потенциал, то есть находящиеся в ряду напряжений левее водорода, способны вытеснять его из растворов кислот.

Необходимо отметить, что представленный ряд характеризует поведение металлов и их солей только в водных растворах и при комнатной температуре. Кроме того, нужно иметь ввиду, что высокая электрохимическая активность металлов не всегда означает его высокую химическую активность. Например, ряд напряжений начинается литием, тогда как более активные в химическом отношении рубидий и калий находятся правее лития. Это связано с исключительно высокой энергией процесса гидратации ионов лития по сравнению с ионами других щелочных металлов.

^ 2. Сталь. Производство стали в кислородных конвертерах
Сталь—сплав железа с углеродом (до 2%) и сопутствующими примесями в виде марганца, кремния, серы, фосфора и др. Стали, при­меняемые в машиностроении, обычно содержат от 0,05 до 1,5% С.

Железо в твердом состоянии может находиться в двух модифика­циях:

Углерод является вторым основным компонентом, определяющим структуру, механические и технологические свойства стали.

Примеси, присутствующие в стали делят на четыре группы:

  1. постоянные, или обычные—марганец, кремний, фосфор и сера, если их содержание находится в пределах: до 0,8% Mn; до 0,4% Si; до 0,05% Р и до 0,05% S;

  2. скрытые — азот, кислород, водород, присутствующие в любой стали, в очень малых количествах (тысячные доли процента);

  3. случайные — например, мышьяк, свинец, медь и др., попадающие в сталь из-за того, что они содержатся в рудах или шихтовых материа­лах данного географического района или связаны с определенным технологическим процессом производства стали;

  4. специальные (легирующие элементы) — их вводят в состав стали для получения нужных по условиям службы деталей свойств стали. В этом случае сталь называют легированной. Сталь также будет легиро­ванной, если содержание кремния 0,5%, а марганца 1%.

Сталеплавильные агрегаты для производства стали различаются между собой по источнику энергии, необходимой для нагрева металла до требуемой температуры. В конвертерах нагрев про­исходит за счет тепла, выделяющегося при окислении железа, углерода и других примесей, в мартеновских печах—за счет тепла горения жидкого (мазут) или газообразного (природный газ) топлива, в электродуговых печах — за счет подводимой электроэнергии.

Сущность производства стали в конвертерах заключается в том, что при вдувании газообразного кислорода в металл про­исходит окисление железа, углерода, кремния и марганца.

В результате протекания этих реакций выделяется тепло, обеспечивающее не только нагрев металла, но и возможность перерабатывать до 30% металлолома. Продукты реакции окис­ления железа, марганца и кремния образуют первичный шлак, который может интенсивно растворять футеровку. Для предот­вращения разрушения футеровки в конвертер добавляют известь. Шлак с высоким содержанием СаО слабо взаимодейст­вует с футеровкой. Кроме того, такой шлак обеспечивает рафи­нирование стали от фосфора и частично от серы.

^ Устройство кислородного конвертера. В настоящее время при производстве стали применяется два типа конвертеров: с продувкой кислородом сверху и с комбинированной продув­кой. На рис.1 приведена схема конвертера с верхней про­дувкой. Собственно конвертер представляет собой металличе­ский сварной кожух, футерованный внутри. В качестве огне­упорного материала используется обычно смолодоломитовый кирпич. Футеровка конвертера работает в тяжелых условиях. На нее воздействуют высокие температуры и ее колебания, она испытывает механические удары кусков твердых загружаемых материалов. Особо тяжелые условия работы футеровки—в зоне шлакового пояса. Стойкость футеровки достигает 1000 и более плавок.



Рисунок 1 – Общий вид конвертера с верхней продувкой:

1 — опорный подшипник; 2— цапфа; 3 — кожух; 4 — опорное кольцо, 5-футеровка,

6— опорная станина
^ Технология плавки стали в конвертерах. Можно выделить три основных периода в конвертерном производстве стали: за­грузку шихтовых материалов, продувку кислородом и выпуск плавки. Загрузку конвертера обычно начинают с завалки метал­лолома из специальных лотков с помощью завалочной машины. Для этого конвертер наклоняют в положение рис. 2а. Затем в конвертер заливается чугун, рис. 26. После этого конвертер возвращают н вертикальное положение и начинают добавку шлакообразующих материалов (главным образом, извести) рис. 2в. Одновременно в конвертер опускают кислородную фурму и начинают продувку техническим кислородом, рис. 2г. По ходу про­дувки продолжают добавку шлакообразующих.

Высокая интенсивность продувки кислородом обеспечивает циркуляцию металла и его перемешивание со шлаком. Длитель­ность продувки составляет 12…16 мин. Окончание продувки определяется по количеству введенного кислорода с учетом ко­личества и состава шихтовых материалов.

Температура расплава в первые минуты продувки практи­чески не изменяется, так как все тепло, выделяющееся в ре­зультате окислительных реакций, расходуется на плавление ме­таллолома. После окончания его плавления наблюдается непре­рывное повышение температуры расплава. После окончания продувки кислородную фурму поднимают и в металл сверху (параллельно кислородной фурме) вводят зонд для автомати­ческого отбора пробы на экспресс-анализ и измерения темпе­ратуры. Если состав металла и его температура соответствуют требованиям, приступают к выпуску плавки, если нет—произ­водят корректировку состава.

В том случае, если анализ пока­зал повышенное (по сравнению с маркой стали) содержание углерода или недостаточную температуру, то производят додувку плавки. Если же содержание углерода ниже требуемого, в ковш вместе с выпускаемым металлом добавляют графит или молотый кокс в необходимых количествах.

Выпуск плавки производят в специальный сталеразливочный ковш через летку, рис. 2.д. В ходе выпуска стремятся полностью исключить попадания в ковш вместе с металлом кон­вертерного шлака. А для предотвращения быстрого охлаждения металла в ковше туда добавляют специальную теплоизолирующую смесь или синтетический шлак. Кроме того, при необходи­мости в ковш по ходу выпуска стали добавляют раскислители и легирующие. Конвертерный шлак сливают в шлаковую чашу, рис. 2е.



Рисунок 2 – Схема технологии производства стали в конвертере:

а – завалка скрапа; б – заливка чугуна; в – загрузка шлакообразующих материалов; г – продувка металла кислородом; д – выпуск стали через летку; е – слив шлака через горловину.
^ Конвертеры с комбинированным дутьем. Применение комби­нированной продувки за счет более интенсивного перемешива­ния металла и шлака способствует улучшению рафинирования стали и увеличению выхода годного за счет устранения выбро­сов и снижения окисления железа в шлак.

Технико-экономические показатели работы конвертеров включают производительность, себестоимость и качество. Кислородно-конвертерный процесс является самым производительным из всех процессов производства стали. Современный конвертерный цех с двумя конвертерами (один – в работе, другой – в ремонте) обеспечивает производство до 5 млн. т стали в год.

Себестоимость стали включает стоимость шихтовых материалов, раскислителей и легирующих добавок, кислорода, огнеупоров, амортизационные расходы, зарплату и т.п. Основной статьей себестоимости является стоимость металлической части шихты. Поэтому борьба за уменьшение потерь металла при переделе (за счет выбросов и выносов) является существенным резервом снижения себестоимости стали. В настоящее время себестоимость конвертерной стали достаточна высока.

Качество стали в первую очередь определяется содержанием вредных примесей, таких как фосфор и сера, поступающих вместе с чугуном; водород и азот, попадающих в металл с ломом и из атмосферы. Благоприятные условия рафинирования стали в конвертере и отсутствие в процессе производства контакта с водородом и азотом позволяют производить сталь самого вы­сокого качества.

^ 3. Свойства и применение термореактивных пластмасс
Пластмассами (пластиками) называются твердые, прочные и упругие материалы, получаемые на основе полимерных соединений и чаще всего формуемых в изделия методами, основанными на использовании их пластических деформаций.

Пластические массы различают по их свойствам и методам переработки. По свойствам все пластмассы разделяются на две основные группы:

1) термореактивные, в состав которых входят термореактивные связующие смолы;

2) термопластические, в состав которых входят термопластические связующие смолы.

Термореактивные пластмассы под действием тепла вначале размягчаются и частью расплавляются, а затем переходят в твердое неплавкое и нерастворимое состояние. При этом смола - связующее - под действием тепла последовательно переходит из начальной стадии А-резола (смола плавится и растворяется) в промежуточную стадило В - резитол (смола плохо растворяется, но набухает, не плавится, но размягчается и способна течь под давлением) и, наконец, в стадию С - резит (смола становится твердым, неплавким и нерастворимым продуктом).

Термореактивные пластмассы называют необратимыми, так как неплавкое их состояние в конечной стадии лишает возможности вторичной переработки их прессованием.

Термореактивные пластмассы обладает ярко выраженной ячеистой структурой. Он является хорошим изоляционным материалом, потому что содержит 92-98% закрытых пор,  которые заполнены изоляционными газами.

В термореактивные пластмассы, которые имеют хорошую формуемость при высоких температурах без пластификатора, часто вводится некоторое количество термопластичного полимера, который уменьшает усадку во время отверждения (т.е. образования сетчатого полимера) и придает пластмассе повышенную ударопрочность или другие свойства.

Если в процессе термического воздействия возникают реакции химического связывания цепных молекул друг с другом с образованием полимера сетчатого строения (термореактивные пластмассы), то такие пластмассы не могут переходить в пластичное состояние при изменении температуры без нарушения их пространственных связей.

При изготовлении изделий из термореактивных пластмасс следует иметь в виду их большую усадку (10...18%). Для снижения усадки и повышения механических свойств в состав пластмасс вводят наполнители, которые могут быть:

1) порошковыми (древесная мука, асбестовая мука, кварцевая мука и т.д.);

2) волокнистыми (хлопковые очесы, асбестовое волокно, стекловолокно);

3) листовыми (бумага, х/б ткань, стеклоткань, асбестовая ткань, древесный шпон). Подбором наполнителей можно изменить и другие свойства пластмасс (коэффициент трения, электроизоляционные свойства, прочность, теплостойкость и т. п.). Для уменьшения возможной в процессе деформирования окислительной или термической деструкции в состав пластмасс вводят стабилизаторы, противоокислители.

Пластические массы на основе термореактивных полимеров отличаются от термопластов практически полным отсутствием хладотекучести под нагрузкой, повышенной теплостойкостью, нерастворимостью, малой набухаемостью, постоянством физико-механических свойств в температурном интервале их эксплуатации.

Термореактивные пластмассы, полученные прессованием или литьем, используют для изготовления следующих материалов: листы и плиты текстолитовые и гетинаксовые, стержни и блоки из литых резитов, листы и блоки из оргстекла, эфиров целлюлозы и др. На основе термореактивных пластмасс за последние годы появляются новые производственные материалы. С его использованием, как наполнителя, делается прекрасная мягкая мебель. Он присутствует в салоне каждого автомобиля. Высокие теплоизоляционные, звукоизоляционные,  гидроизоляционные свойства, отличная адгезия с другими материалами, делают термореактивные пластмассы незаменимым материалом в строительстве.

В заключение следует подчеркнуть, что резкое увеличение использования пластмасс необходимо потому, что сырье для их изготовления менее дефицитно, чем руды для производства стали.

^ 4. Маркировка, свойства и применение деформируемых алюминиевых сплавов
Для изготовления любых изделий, предназначенных к восприятию внеш­них сил, применяют не чистый алюминий, а его сплавы, которых в на­стоящее время разработано достаточно много марок.

Введение различных легирующих элементов в алюминий существенно изменяет его свойства, а иногда придает ему новые специфические свойства. При различном легировании повышаются прочность, твердость, приобрета­ется жаропрочность и другие свойства. При этом происходят и нежелатель­ные изменения: неизбежно снижается электропроводность, во многих слу­чаях ухудшается коррозионная стойкость, почти всегда повышается относи­тельная плотность.

Для получения деформируемых сплавов в алюминий вводят в основном растворимые в нем легирующие элементы в количестве, не превышающем предел их растворимости при высокой температуре. В них не должно быть эвтектики, которая легкоплавка и резко снижает пластичность.

Деформируемые сплавы при нагреве под обработку давлением должны иметь гомогенную структуру твердого раствора, обеспечивающую наибольшую пластичность и наименьшую прочность. Это и обусловливает их хорошую обрабатываемость давлением.

^ По физико-химическим и технологическим свойствам все деформи­руемые алюминиевые сплавы можно разделить на следующие группы:

1) Малолегированные и термически не упрочненные сплавы;

2) Сплавы, разработанные на базе систем: Al-Mg-Si, : Al-Mg-Si-Cu-Mn (АВ, АК6, АК8);

3) Сплавы типа дуралюмин (Д1, Д6, Д16 и др);

4) Сплавы, разработанные на базе системы: Al-Mg-Ni-Cu-Fe (АК2, АК4, АК4-1);

5) Сплавы типа В95, обладающие наибольшей прочностью при комнатной температуре.
Малолегированные и термически не упрочненные сплавы.

Наиболее типичными сплавами, отнесенными к этой группе, являются сплавы группы магналий и АМц. Эти сплавы отличаются наиболее высокой коррозионной стойкостью и пластичностью. Упрочнение этих сплавов дости­гается нагартовкой. Они нашли наиболее широкое применение в виде листо­вого материала, используемого для изготовления сложных по конфигурации изделий, получаемых путем горячей штамповки, глубокой вытяжке и про­катки. Из этих же сплавов путем прессования изготовляются трубы. Листо­вые материалы типа магналия обычно подвергаются точечной электросварке, тогда как для марганцовистых материалов можно применять любой вид сварки. Эти сплавы характеризуются сравнительно невысокой прочностью, не намного превосходящей прочность алюминия.

Марганец, в отличие от остальных элементов не только не ухудшает кор­розионной стойкости алюминиевого сплава, но даже несколько повышает ее. Магний является полезным легирующим элементом. Не считая повыше­ния коррозионного сопротивления, магний уменьшает удельный вес алюми­ниевого сплава (так как он легче алюминия), повышает прочность, не снижая пластичности. Поэтому алюминиевые сплавы получили распространение как более прочные и легкие, чем чистый алюминий.

Сплавы, разработанные на базе систем: Al-Mg-Si, : Al-Mg-Si-Cu-Mn

Группа сплавов АВ, АК6, АК8 по химическому составу значительно отлича­ется как от сплавов типа дуралюмин, так и сплавов типа АК2 иАК4.
Сплавы АВ относятся к малолегированным сплавам, но применяются в тер­мообработанном состоянии. Основным упрочнителем их является фаза Mg2Si, а также фаза CuAl2. Добавка марганца и хрома способствует измель­чению структуры и некоторому повышению температуры рекристаллизации.

По прочности сплавы АВ несколько уступают сплавам типа дуралюмин и сплавам АК6, АК8 , а по пластичности превосходят последние.

Сплавы типа авиаль нашли наиболее широкое применение для изготовле­ния различных весьма сложных по форме полуфабрикатов, полу­чаемых путем горячей штамповки, ковки, глубокой вытяжки и прокатки.
Сплавы типа дуралюмин.

Наиболее типичным представителем сплавов типа дуралюмин является сплав Д1. К этой же группе относятся сплавы Д6, Д16 и др. Следует отметить, что сплавы Д6 и Д16 обладают более высокой прочностью, чем сплав Д1. Боль­шинство сплавов типа дуралюмин применяется в закаленном и естественно состаренном состоянии. Все эти сплавы имеют наибольшее распространение для изготовления труб, прутков, профилей и листов. По своей природе сплавы Д3П и Д18П также относятся к числу сплавов типа дуралюмин, но они менее легированы и отличаются весьма высокой пластичностью. По­этому сплавы Д3П и Д18П нашли широкое применение в основном, для изго­товления заклепок.

^ Сплавы, разработанные на базе системы: Al-Mg-Ni-Cu-Fe.

К этой группе относятся прежде всего сплавы АК3, АК4, АК4-1, которые по фазовому составу, следовательно и по свойствам, резко отличаются от спла­вов типа дуралюмина. Эти сплавы нашли наиболее широкое применение для ковки штамповки поршней, картеров и др. деталей, работающих при повы­шенных температурах. Из сплавов АК4, АК4-1 изготавливают детали колес компрессоров, воздухозаборников, крыльчатки мощных вентиляторов, лопа­сти и другие детали, работающие при повышенных температурах.

Сплавы типа В95, обладающие наибольшей прочностью при комнат­ной температуре.

Из всех деформируемых сплавов наибольшую плотность имеют сплавы В95, хотя этим сплавам присущи следующие недостатки: пониженная пла­стичность; повышенная чувствительность к коррозии под напряжением; большая чувствительность к повторным нагрузкам и действию острых над­резов, чем у сплава типа дуралюмин; склонность к резкому снижению проч­ностных характеристик с повыше­нием температуры выше 1400С.

Сплав В95 применяется в виде прессованных профилей, прутков, различ­ных штамповок. Все эти полуфабрикаты поставляются как в отожжен­ном, так и в закаленном и искусственно состаренном состояниях. Сплавы типа В95 путем термической обработки получают упрочнение в большей мере, чем другие алюминиевые сплавы. Время выдержки как при темпера­туре закалки, так и при искусственном старении может резко изменяться в зависимости от толщины и структуры сплава.

Эти сплавы после закалки получают значительное упрочнение, но еще со­храняют достаточно высокую пластичность, благодаря чему поддаются хо­рошей деформации. Поэтому способом штамповки или выколотки из полу­фабрикатов свежезакаленного состояния можно получать детали за одну операцию.
Необходимо учитывать, что деформирование, выполненное в процессе естественного старения, у многих сплавов вызывает снижение предела проч­ности на 2 кг/мм2 по сравнению с пределом прочности, получаемым при ста­рении сплавов после деформирования. Поэтому рекомендуется производить деформирование сплавов Д1 только в свежезакаленном состоянии в течение 2 час. после закалки, а сплавов Д6 и Д16 в течение 30 мин.

^ Технологические свойства металлов и их сплавов — это часть их общих физико-химических свойств. Знание этих свойств позволяет более обоснованно проектировать и изготовлять изделия с улучшенными для данного сплава качественными показателями. К технологическим свойствам деформированных алюминиевых сплавов относятся:

Пластичность или деформируемость — способность металла (сплава) изменять форму при гибке, ковке, штамповке, прокатке и прессовании без нарушения целостности. Некоторые технологические пробы, используемые для исследования металлов на деформируемость, стандартизированы. Оценка качества металла при исследовании его деформируемости производится визуально по состоянию поверхности после испытания.

Жидкотекучесть — это способность металла заполнять литейную форму. Она зависит от вязкости, поверхностного натяжения и температуры заливки расплава.

Чем выше жидкотекучесть расплава, тем легче заполнять сложную литейную форму.

Свариваемость — способность металлов и сплавов образовывать неразъемные соединения при их плавлении. Хорошая свариваемость характеризуется плотным швом в зоне сварки, без трещин и раковин.

Паяемость — способность металлов и сплавов образовывать неразъемные соединения с помощью промежуточного сплава - припоя (адгезива), температура плавления которого значительно ниже температуры соединяемых металлов. При пайке не происходит структурных изменений соединяемых металлов, так как они не нагреваются до высоких температур и не плавятся, как при сварке. Припои и соответствующие им флюсы выбирают в зависимости от металлов и сплавов, подлежащих пайке.

Упрочняемость — способность металлов и сплавов улучшать свои свойства (прочность, износостойкость, твердость и др.) за счет термической, химико-термической, термомеханической, механической и других видов обработки.

Незакаливаемость — способность металлов и сплавов не изменять свои прочностные и пластические свойства после нагревания и резкого охлаждения, что имеет большое значение при сварочных процессах.

При испытании на незакаливаемость металл нагревают до 750 °С, затем резко охлаждают в поде, после чего проверяют его на изгиб.

Обрабатываемость резанием — свойство металла или сплава обрабатываться резцом или абразивом. При хорошей обрабатываемости получается малая шероховатость поверхности (чистота), обеспечивается точность размеров готовой детали. Хорошо обрабатываемые металлы обладают невысоким сопротивлением резанию, не затрудняют процесс стружкообразования, не снижают стойкость инструмента.

^ Маркировка деформируемых алюминиевых сплавов.

К каждому пучку прутков диаметром до 30 мм включительно или бухте должен быть прикреплен металлический или фанерный ярлык, на ко­тором указывают: товарный знак или наименование и товарный знак предприятия-изгото­вителя; условное обозначение прутка; номер партии; клеймо отдела технического контроля или номер контролера ОТК пред­приятия-изготовителя.

На торце или на поверхности прутка диаметром 30 мм на расстоянии не более 50 мм от торца прутка на выходном конце наносят клеймо отдела тех­нического контроля предприятия-изготовителя, а также маркировку с указа­нием марки алюминия или алюминиевого сплава, состояния материала и но­мера партии. Допускается нанесение маркировки краской или наклейкой этикеток.

На прутках, от которых отбирались образцы для механических ис­пытаний, дополнительно наносят маркировку с указанием порядкового но­мера.

Маркировку прутков, предназначенных для экспорта, проводят в со­ответствии с заказом внешнеторгового объединения.

^ Использование деформируемых алюминиевых сплавов.

Деформируемые сплавы используются в автомобильном производстве для внутренней отделки, бамперов, панелей кузовов и деталей интерьера; в строительстве, как отделочный материал; в летательных аппаратах и др.

Алюминий в большом объёме используется в строительстве в виде облицо­вочных панелей, дверей, оконных рам, электрических кабелей.

Алюминие­вые сплавы не подвержены сильной коррозии в течение длительного времени при контакте с бетоном, строительным раствором, штукатуркой, особенно если конструкции не подвергаются частому намоканию. Уже сейчас трудно найти отрасль промышленности, где бы не исполь­зовался алюминий или его сплавы - от микроэлектроники до тяжёлой метал­лургии. Это обуславливается хорошими механическими качествами, лёгко­стью, малой температурой плавления, что облегчает обработку, высокими внешними качествами, особенно после специальной обработки.

На основании изложенного можно также сделать следующее заключение, что плавка алюминиевых сплавов является весьма перспективной технологией 21 века!

Список используемой литературы


  1. ГОСТ 4784-97 “Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки”. М.: ИПК Издательство стандартов, 1998.

  2. Гелин Ф.Д. Технология металлов. – Мн.: 1999 – 315 с.

  3. Горынин И.В. Алюминиевые сплавы. Применение алюминиевых сплавов: Справоч­ное руководство. – М.: Ме­таллургия, 1978. – 364 с.

  4. Неметаллические и композиционные материалы. – Гродно: ИПО, ГрГУ имени Янки Купалы, 2007.

  5. Основы материаловедения. – Гродно: ИПО, ГрГУ имени Янки Купалы, 2007.

  6. Солнцев Ю.П. Металловедение и технология металлов. –М.: Металлургия, 1988. – 415 с.

  7. Стерин И.С. Машиностроительные материалы. Основы металловедения и термической обработки: Учебное пособие. – СПб.: М. Политехника, 2003 – 344 с.

  8. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1990.



Скачать файл (139 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации