Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Республиканский заочный автотранспортный техникум
по дисциплине: Материаловедение
Конструкционные материалы
1. Основные показатели свойств материалов
Все свойства металлов делятся на четыре группы: физические, химические, технологические и механические.
Важными термопластичными полимерами являются. Полиэтилен: существует два типа низкой и высокой плотности в зависимости от ветвления их цепей. Они могут быть добавлены с различными добавками для улучшения некоторых характеристик. Он имеет низкую плотность, хотя он зависит от его структуры, поскольку он не симметричен. Используется для изготовления контейнеров, шлангов и т.д. поливинилхлорид Полиметилметакрилат Политетрафторэтилен: тефлон. Полипропилен: вместе с первым являются наиболее важными. . Процесс изготовления термопластов.
Наиболее часто используются: литье под давлением и выдувное формование, экструзия и каландрирование. Каландрирование состоит из обрабатывающих пластин с определенной степенью вязкости для их формирования с помощью роликов, через которые он проходит. Они жесткие, жесткие, невзаимодействующие и мало ударопрочные. Это материал небольшой деформируемости. У них есть характеристика невозможности переделать, потому что, когда они нагреваются, они подвергаются карбонизации, поэтому их нельзя перерабатывать.
Физические свойства - цвет, плотность, температура плавления, тип кристаллической решетки, полиморфизм (аллотропия), электро-, теплопроводность, магнетизм.
Химические свойства металлов - окисляемость, растворимость, коррозионная стойкость и др.
Технологические свойства характеризуют обрабатываемость металла: свариваемость, штампуемость, жидкотекучесть, усадку, обрабатываемость резанием и т. п.
Некоторые термореактивные полимеры или важные смолы представляют собой бакелит, который представляет собой фенольную смолу, полиэфир, состоящий из двух сополимеров и меламина и мочевинных смол. Прессование: предварительно нагретая смола вводится в форму, образованную двумя гранями, которые затем закрываются, заполняя все пустоты давлением и температурой.
- Литье под давлением: уже объяснено.
- Передача формования: объединяет два выше.
Но при выборе материала заготовок могут использоваться так называемые эксплуатационные свойства, к которым в первую очередь, относится износостойкость. Эта характеристика напрямую зависит от такого механического свойства материала как твердость. Чем выше твердость материала, тем больше износостойкость детали.
Знание механических характеристик позволяет выбрать ту марку материала, которая обеспечит максимальную надежность (или производительность) изделия при оптимальной стоимости.
Есть натуральный и синтетический каучук со стирол-бутадиеном, который является самым важным. Это процесс, посредством которого цепи сшиты с помощью серы, которая действует как мост между цепями. Это необратимая операция, выполняемая при определенном давлении и температуре. В зависимости от достигнутого сшивания, которое контролируется в соответствии с добавленной серой, резина будет более или менее гибкой.
Композиционный материал представляет собой смесь двух или более веществ, нерастворимых друг с другом и изготовленных для дополнения друг друга. Первыми композитными материалами были бетонные и пластиковые материалы, армированные стекловолокном. Его полезность заключается в сочетании свойств, которые оба компонента дают соединению. Как правило, основной материал называется матрицей и меньшим усилителем.
1.1 Механические свойства металлов
Поведение металла под нагрузкой определяется его механическими свойствами (прочностью, пластичностью, твердостью, упругостью, вязкостью).
Знание механических свойств металлов необходимо для правильного выбора марки материала.
Прочность - свойство металла сопротивляться пластической деформации и разрушению под действием внешних сил. В зависимости от способа статического нагружения различают прочность при растяжении, сжатии и изгибе.
В зависимости от размера компонента меньшинства можно разделить на две группы: микроскопические и макроскопические. Учитывая частицы частиц, крайний случай первого. Если растягивающее напряжение параллельна оси волокна, деформация, которую будет испытывать матрица, будет такой же, как деформация волокна, которая называется изодеформацией.
В случае, когда растягивающее напряжение является нормальным к оси волокна, напряжение, поддерживаемое матрицей и волокном, будет одинаковым, но деформация будет средневзвешенной для деформации волокна и матрицы. В этом случае деформация и модуль упругости, поддерживаемые волокном и матрицей, будут: так что можно видеть, что модуль упругости превосходит по направлению волокна.
Пластичность - свойство металла пластически деформироваться, не разрушаясь под действием внешних сил. Это одно из важных механических свойств металла, которое в сочетании с высокой прочностью делает его основным конструкционным материалом.
Твердость - свойство металла сопротивляться внедрению в него другого более твердого тела.
Можно также показать, что армирование волокнами более эффективно, чем с частицами, хотя последние имеют два преимущества: материал изотропный и что он более экономичен. Как правило, волокна изготовлены из более жестких и хрупких материалов, чем матрица, так что наступает момент, когда деформация растет, что матрица будет деформироваться пластически, а волокно - упруго. В этом случае напряжение и модуль упругости будут. Когда волокно разрушается, напряжение падает до тех пор, пока оно не сможет поддерживать матрицу, оставив только.
Учитывая совершенную адгезию между матрицей и волокном, энергия будет. Как правило, это не так, но напряжение сдвига между матрицей и волокном выше, так что деформация и разрыв этой части выше. В этом случае, когда происходит разрыв между волокном и матрицей, трещина обычно не распространяется по прямой, но извивается, поэтому она потребляет энергию и увеличивает ее прочность. Учитывая, что его легкость обработки дешевле, чем у армированных волокнами. Он представляет собой модуль упругости, аналогичный волокну, армированному, когда направление волокон и нагрузка нормальны.
Упругость - способность материала возвращать форму после снятия нагрузки.
Ударная вязкость - характеристика динамической прочности.
Усталостная прочность - способность металла сопротивляться упругим и пластическим деформациям при переменных нагрузках.
1.2 Основные показатели свойств материалов
Для определения характеристики материала проводятся испытания.
Для случаев, когда частицы тверды, их сопротивление износу улучшено, применяемое для случаев трения. Матрица является менее стойким и жестким материалом, хотя и более пластичным, чем волокна. В зависимости от степени расслаивания между волокном и матрицей прочность и упорство будут обратно пропорциональными, поэтому необходимо искать промежуточную степень. Соединение между матрицей и волокном может быть выполнено с помощью различных механизмов, таких как механическое связывание, взаимная диффузия, химические реакции и т.д.
Они имеют преимущество перед полимерной матрицей в том, что их рабочая температура может быть намного выше, в дополнение к другим преимуществам, где они могут лучше соответствовать определенным требованиям, например, связанным с электрической или теплопроводностью и т.д. обычно самая дешевая обработка заключается в добавлении армирующих частиц к расплавленной матрице, хотя она имеет несколько недостатков, связанных с однородностью и распределением частиц.
Испытания на растяжение.
Для испытаний применяют специальные цилиндрические или плоские образцы. Расчетная длина образца равна десяти- или пятикратному диаметру. Образец закрепляют в испытательной машине и нагружают. Результаты испытаний отражают на диаграмме растяжения.
На диаграмме растяжения пластичных металлов (рис. 1, а) можно выделить три участка:
Основные из них - бетон и ламинат. Они образованы двумерными листами, каждый из которых представляет свои различные свойства, что создает характерную механическую устойчивость. Они могут состоять из разных материалов, каждый лист может быть образован различными соединениями. Наиболее распространенными являются деревянные ламинаты, защитные очки, пуленепробиваемые жилеты, лыжи и т.д.
Матрица - это цемент, а арматура - гравий. Это экономичный, жесткий с высокой устойчивостью к сжатию, пожару и может быть изготовлен на месте. Хотя он имеет некоторые недостатки, такие как низкая пластичность, низкая прочность на растяжение и ползучесть, высокое сжатие и проницаемость. Некоторые из этих недостатков могут быть уменьшены путем усиления бетона с помощью блокирующих железных заготовок, образующих железобетон. Очень важно состав бетона, поскольку они влияют на его механические свойства, такие как твердость и т.д. А также фазу формирования, поскольку это может произойти для случаев быстрых трещин, которые ослабили бы структуру.
ОА - прямолинейный, соответствующий упругой деформации;
АВ - криволинейный, соответствующий упругопластической деформации при возрастании нагрузки;
ВС - соответствующий упругопластической деформации при снижении нагрузки.
Рисунок 1. - Диаграмма растяжения пластичных металлов:
а - с площадкой текучести;
б - без площадки текучести.
Это самое важное природное соединение, являющееся одним из самых используемых. В поперечном сечении ствола оцениваются следующие слои.
- Внешней коры, состоящей из мертвых клеток.
- Внутренняя кора, влажная и мягкая, которая несет пищу.
- Камбий, состоящий из новых клеток роста.
В точке С происходит разрушение образца с разделением его на две части.
От начала деформации (точка О) до точки А образец деформируется пропорционально приложенной нагрузке. Участок ОА - прямая линия. Максимальное напряжение, не превышающее предела пропорциональности, практически вызывает только упругую деформацию, поэтому его часто называют пределом упругости металла.
Они зависят от многих факторов, наибольшее сопротивление которых в параллельном направлении оси ствола обусловлено анизотропией их клеточной структуры. Наиболее распространенным тестом, который выполняется, является испытание на изгиб на лучах. Факторами, которые влияют на его сопротивление, являются: твердая древесина более устойчива, сердцевина более устойчива, а степень влажности в значительной степени определяет сопротивление, поскольку она проверяется на древесине со стабилизированным содержанием влаги.
Для достижения этой степени влажности высушивают в печах с определенной температурой и влажностью. Ясно, что древесина должна быть выбрана для данной функции, а свойства меняются. Для конструкционных пиломатериалов дефекты удаляются путем склеивания секций древесины для производства ламинированных балок. Чипы используются для древесно-стружечных плит, которые соединены смолами. У дерева есть другие утилиты, такие как изготовление бумаги и т.д.
При испытании пластичных металлов на кривой растяжения образуется площадка текучести АА.
В этом случае напряжение, отвечающее этой площадке, называют физическим пределом текучести. Физический предел текучести - это наименьшее напряжение, при котором металл деформируется (течет) без заметного изменения нагрузки.
Напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,2% от первоначальной длины образца, называют условным пределом текучести (у0,2). Участок АВ соответствует дальнейшему повышению нагрузки и более значительной пластической деформации во всем объеме металла образца. Напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке (точка В), предшествующей разрушению образца, называют временным сопротивлением, или пределом прочности при растяжении ув. Это характеристика статической прочности:
История человечества характеризуется умением манипулировать и производить вещества, материалы и технологии. Среди материалов просто подумайте о продуктах развития металлургии, внедрении бумаги, производстве фарфора или использовании цемента в зданиях, чтобы оценить важность, которую они имели при утверждении современного общества. В прошлом веке появилось появление пластмасс, которые радикально изменили образ жизни людей.
Поэтому ясно, что открытие и внедрение в повседневное использование новых материалов глубоко знаменует эволюцию индустриальных обществ. Материалы обычно классифицируются в соответствии с их использованием в двух основных категориях: конструкционных материалах и функциональных материалах. Первые характеризуются особыми свойствами прочности, прочности и эластичности, которые делают их пригодными для строительства объектов, артефактов и устойчивых структур. Примерами конструкционных материалов являются стали, резина, текстиль, дерево, углеродные волокна или стекловолокно; но и золотой сплав или фарфор для зубных наполнителей относятся к этой категории.
Рmax - наибольшая нагрузка (напряжение), предшествующая разрушению образца, Н;
F0 - начальная площадь поперечного сечения образца, мм. кв.
1.3 Буквенные обозначения и единицы измерения пределов упругости, текучести, прочности
Предел упругости:
Обозначение - у;
Предел текучести:
Обозначение - Т;
Единица измерения - Н/ммІ (МПа).
С другой стороны, функциональные материалы должны быть способны выполнять задачу, функцию, чтобы генерировать сигнал в ответ на внешний стимул. Часто эти материалы объединяются, чтобы сформировать более сложное устройство, но всегда способны выполнять точную задачу: для определенной функции современный транзистор объединяет полупроводниковый материал, такой как кремний с тонким слоем изоляционного оксида металлический электрод. При очень небольшой разнице в потенциале транзистор принимает состояние нагрузки или разгрузки, что позволяет быстро кодировать и обрабатывать информацию в двоичном коде.
Предел прочности: единица измерения - Н/ммІ (МПа).
В некоторых случаях может быть обозначение предела упругости 0,05. Это связано с тем, что пределом упругости, как говорилось выше, называют максимальное значение напряжения, при котором не возникает остаточных деформаций т. е., имеют место только упругие деформации.
На практике за него принято брать величину напряжений, при которых остаточные деформации не превышают 0,05%, отсюда и индекс 0,05. Единица измерения Паскаль [Па].
2. Состояния системы железо - цементит
2.1 Начертить диаграмму состояния сплавов «железа-цементит»
Компонентами железоуглеродистых сплавов являются железо, углерод и цементит. Цементитом (Fe3C) называют химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), который содержит 6,67% углерода.
Рисунок 2. - Диаграмма состояния системы железо - цементит:
Точка С при температуре 1147°С - начало эвтектического превращения.
На данной диаграмме наиболее важными являются линии:
АВ - линия ликвидус для д - твердого раствора;
СD - линия ликвидус для цементита (первичного);
ЕCF - линия эвтектического превращения:
Lс > (г Е + Fе3С)
РSK - линия эвтектоидного превращения:
гS > (бP + Fе3С)
2.2 Структурные превращения материалов
Чугун - важнейший машиностроительный материал для литейного производства. Он как конструкционный материал обеспечивает возможность получения заготовок сложной формы и их низкую стоимость.
Чугуном называют сплав железа с углеродом, при этом количество углерода составляет от 2,14% до 6,67%. Различают белый чугун, в котором весь углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита. Этот чугун твердый, хрупкий и имеет ограниченное применение. Чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита, называется серым.
Чугуны делятся по отношению к эвтектической точке С на:
Доэвтектические, (углерода от 2,14 до 4,3%);
Эвтектический (4,3%);
Заэвтектические (содержащие углерода от 4,3 до 6,67%).
При медленном охлаждении белого чугуна с содержанием углерода 4,3%, как видно из рисунка 2, происходит следующее:
До температуры 1147°С сплав находится в жидком состоянии;
В точке С жидкая фаза (Lс) начинается первичная кристаллизация, сплав испытывает эвтектическое превращение:
По структуре это механическая смесь аустенита и цементита. Аустенит (г) - это твердый раствор внедрения углерода в г-железо (по имени английского ученого Р. Аустена).
Углерод занимает место в центре гранецентрированной кубической ячейки. Предельная растворимость углерода в г-железе 2,14% при температуре 1147°С (точка Е). Аустенит имеет твердость 200…250 НВ, пластичен (относительное удлинение - 40…50%), парамагнитен. Полученная эвтектическая смесь (гЕFе3С) имеет характерное строение и называется ледебуритом (по имени немецкого ученого Ледебура).
Надо отметить, что в данном состоянии цементит является первичным. Эвтектический белый чугун (4,3% С) на линии ECF кристаллизуется сразу с образование ледебурита. При дальнейшем охлаждении сплава из аустенита выделяется вторичный цементит, а на линии PSK происходит перлитное превращение:
При комнатной температуре фазовые составляющие - феррит (твердый раствор внедрения углерода в железе) и цементит, структурные составляющие - превращенный ледебурит, вторичный цементит и перлит. Структура белого эвтектического чугуна приведена на рис. 3.
Рисунок 3. - Микроструктура белого эвтектического чугуна:
2.3 Определить температуры начала и конца аллотропического превращения для данного чугуна
Аллотропическое превращение - это способность чугуна, находящегося в твердом состоянии, изменять свое строение при определенных температурах. Сущность этих превращений заключается в том, что у сплава при определенной температуре происходит перестройка атомов из одного типа кристаллической решетки в другой. Как было описано выше, для эвтектического чугуна происходит аллотропические превращения при нагревании от температуры 727°С до 1147°С.
Выше температуры 1147°С чугун уже находится в жидком состоянии.
3. Предложить марку сплава для изготовления шатуна автомобиля, изготовленного методом горячей штамповки
При выборе материала необходимо учитывать:
1) пригодность материала к заданной детали и условиям ее эксплуатации;
2) технологические свойства материала, штампуемость;
3) экономические требования - стоимость материала.
Штамповка - это наиболее экономичный способ получения заготовок. Штамповка может быть горячей и холодной, горячая выполняется с подогревом материала. Объемная горячая штамповка - это процесс получения поковок, при котором формообразующую полость штампа, которую называют ручьем, принудительно заполняют металлом исходной заготовки и перераспределяют его в соответствии с заданной конфигурацией.
Шатун - это деталь кривошипно-шатунного механизма, соединенная шарнирно с поршнем или ползуном с одной стороны и с вращающимся кривошипом или коленвалом с другой стороны.
Рисунок 4. - Шатун автомобильный:
Шатуны автомобильных двигателей рекомендуется изготавливать методом горячей штамповки из качественной среднеуглеродистой стали Сталь 40 (углерода около 0,4%) и Сталь 45 (содержание С 0,45%). При этом наиболее часто используемая марка стали - это сталь конструкционная качественная марганцовистая 45Г2. Для особо нагруженных двигателей наиболее приемлемой является легированная сталь: 40ХН (хромо-никилиевая) и сталь ЗОХМА (хромо-молибденовая, буква А означает - высококачественная). Предложенные марки сталей максимально подходят для изготовления шатуна по своим физико-механическим характеристикам для горячей штамповки т. к., будут иметь равномерную структуру материала после деформации.
4. Латуни. Простые латуни, легированные латуни. Классификация латуней, наиболее применяемых в машиностроении
4.1 Латуни
Латунь (от нем. Latun) - сплав на основе меди, в котором главной добавкой является цинк (до 50%). Иногда с добавлением олова, никеля, свинца, марганца, железа и других элементов. Относятся латуни к цветным сплавам, конкретно, медные сплавы. Считается, что латуни - это сплавы меди с цинком. Основными положительными свойствами латуней является их коррозионная стойкость, легкость обработки, пластичность и относительно недорогая стоимость.
Физические свойства:
Плотность - 8300-8700 кг / мі;
Удельная теплоёмкость при 20°C - 0,377 кДж/кг;
Удельное электрическое сопротивление - (0,07-0,08)-10-6 Ом-м;
Температура плавления латуни в зависимости от состава достигает 880-950°C. С увеличением содержания цинка температура плавления понижается;
Латунь достаточно хорошо сваривается (однако нельзя сваривать латунь сваркой плавлением - можно, например, контактной сваркой) и прокатывается;
Если поверхность латуни не покрыта лаком, то она чернеет на воздухе, но в массе латунь лучше сопротивляется действию атмосферы, чем медь;
Висмут и свинец имеют вредное влияние на латунь, так как уменьшают способность к деформации в горячем состоянии. Тем не менее, легирование свинцом применяют для получения сыпучей стружки, что облегчает ее удаление при обработке резанием.
4.2 Простые латуни, легированные латуни
Латуни подразделяются на простые - сплавы системы «медь - цинк» - и сложные, содержащие другие элементы (никель, олово, алюминий и др.). Латуни широко применяются в приборостроении, в общем и химическом машиностроении. Их прочность выше, чем у меди, и они дешевле.
Простые латуни маркируются буквой «Л», после которой цифра показывает среднее процентное содержание меди. Например, латуни Л96, Л70 - однофазны, а латунь Л60 - двухфазна.
Легированные латуни называются сложными, или специальными. В их марке после буквы «Л» записываются начальная буква названия элемента и цифра - его процентное содержание.
В маркировке литейных латуней среднее содержание компонентов сплава в процентах ставится сразу после буквы, обозначающей его название. Например, ЛЦ14К3С3 - латунь, содержащая 14% цинка, 3% кремния, 3% свинца, остальное медь.
4.3 Классификация латуней, наиболее применяемых в машиностроении
Как говорилось выше латуни по технологическим свойствам можно разделять на деформируемык и литейные, простые и сложные.
Легированную латунь, в свою очередь, можно разделить на:
Двухкомпонентные сплавы;
И многокомпонентные сплавы латуни.
Так как латуни различаются по содержанию цинка, принято также выделять: механический сплав аллотропический
Красную;
И жёлтую латуни.
При концентрации цинка до 39% латуни однофазны, их структура - кристаллы твердого раствора цинка в меди. При большем содержанием цинка латуни двухфазны. Прочность латуней повышается с увеличением содержания цинка до 45%, а затем под влиянием твердой и хрупкой фазы резко падает. Такие сплавы не используются. Латуни с содержанием цинка до 10% называются томпак, а до 15-20% - полутомпак.
Поставляют латунь в виде слитков, если это литейная латунь и в виде лент, плит, проволок, труб, листов и прутков, если латунь деформируемая.
Латунные листы применяются при изготовлении тары, предназначенной для хранения химических веществ, прошедших штамповку деталей, а также - при производстве металлической посуды. Весьма широко используются латунные листы при осуществлении холодного профилирования.
Желтая латунь часто используется в сантехническом оборудовании, при изготовлении разного рода деталей и смесителей.
Из проволоки изготавливают сетку. Сетки из латуни весьма широко применяются при изготовлении разного рода решеток, например декоративных, для радиаторов жидкостного отопления.
Свинцовистые латуни применяются в автомобильной и часовой промышленности. Латунь используются также в приборостроении, теплотехнике и многих др. отраслях промышленности.
Литература
1. Гуляев А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. М.: Металлургия, 1977.
2. Берлин В.И. Транспортное материаловедение / В.И. Берлин, Б.В. Захаров, П.А. Мельниченко. М.: Транспорт, 1982.
3. Материаловедение / Под ред. Б.Н. Арзамасова. М.: Машиностроение, 1986.
4. Лахтин Ю.М. Материаловедение / Ю.М. Лахтин. М.: Машиностроение, 1984.
5. Травин О.В. Материаловедение / О.В. Травин, Н.Т. Травина. М.: Металлургия, 1989.
6. Мозберг Р.К. Материаловедение / Р.К. Мозберг. М.: Высшая школа, 1991.
7. Лахтин Ю.М. Материаловедение / Ю.М. Лахтин, В.Л. Леонтьева. М.: Машиностроение, 1990.
8. Арзамасов Б.Н. Конструкционные материалы. Справочник / Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем, Н.А. Буше и др. / Под ред. Б.Н. Арзамасова. М.: Машиностроение, 1990.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Химический состав чугуна, характеристика его элементов. Влияние значения марганцевого эквивалента на эксплуатационную стойкость чугунных изделий. Процесс кристаллизации металлов и сплавов. Способы защиты металлов от коррозии. Область применения прокатки.
контрольная работа , добавлен 12.08.2009
Основные компоненты современного ядерного реактора. Общая характеристика коррозионно-стойких материалов: нержавеющих сталей, металлокерамических материалов, конструкционных электротехнических сплавов. Эффективность методов защиты металлов от коррозии.
курсовая работа , добавлен 26.10.2010
Характеристика физических, механических и химических свойств материалов, применяемых в промышленном производстве. Технологические испытания стали на изгиб, осадку, сплющивание, загиб и бортование. Изучение строения металлов, сплавов и жидких расплавов.
реферат , добавлен 02.11.2010
Свойства и атомно-кристаллическое строение металлов. Энергетические условия процесса кристаллизации. Строение металлического слитка. Изучение связи между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния. Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов.
курсовая работа , добавлен 03.07.2015
Физико-химические закономерности формирования; строение и свойства материалов. Типы кристаллических решёток металлов. Испытания на ударный изгиб. Термическая и химико-термическая обработка, контроль качества металлов и сплавов. Конструкционные материалы.
курсовая работа , добавлен 03.02.2012
Определение механических свойств конструкционных материалов путем испытания их на растяжение. Методы исследования качества, структуры и свойств металлов и сплавов, определение их твердости. Термическая обработка деформируемых алюминиевых сплавов.
учебное пособие , добавлен 29.01.2011
Классификация композиционных материалов, их геометрические признаки и свойства. Использование металлов и их сплавов, полимеров, керамических материалов в качестве матриц. Особенности порошковой металлургии, свойства и применение магнитодиэлектриков.
презентация , добавлен 14.10.2013
Классификация сплавов черных металлов по свойствам. Содержание примесей в чугуне. Сырые материалы (шихта). Топливо и флюсы в металлургии чугуна, характеристика некоторых железных руд. Производство чугуна на АО "АрселорМиттал Темиртау". Качество чугуна.
презентация , добавлен 31.10.2016
Характеристика, цели и особенности производства, классификация материалов: чугуна, стали и пластмассы. Сравнительный анализ их физико-химических, механических и специфических свойств; маркировка по российским и международным стандартам; применение в н/х.
курсовая работа , добавлен 04.01.2012
Качественный и количественный состав чугуна. Схема доменного процесса как совокупности механических, физических и физико-химических явлений в работающей доменной печи. Продукты доменной плавки. Основные отличия чугуна от стали. Схемы микроструктур чугуна.
Конструкционные материалы
материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами К. м. являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных, декоративных, абразивных и др.). К основным критериям качества К. м. относятся параметры сопротивления внешним нагрузкам: прочность, вязкость, надежность, ресурс и др. Длительный период в своём развитии человеческое общество использовало для своих нужд (орудия труда и охоты, утварь, украшения и др.) ограниченный круг материалов: дерево, камень, волокна растительного и животного происхождения, обожжённую глину, стекло, бронзу, железо. Промышленный переворот 18 в. и дальнейшее развитие техники, особенно создание паровых машин и появление в конце 19 в. двигателей внутреннего сгорания, электрических машин и автомобилей, усложнили и дифференцировали требования к материалам их деталей, которые стали работать при сложных знакопеременных нагрузках, повышенных температурах и др. Основой К. м. стали металлические сплавы на основе железа (Чугун ы и стали (См. Сталь)),
меди (бронзы (См. Бронза) и латуни (См. Латунь)),
свинца и олова. При конструировании самолётов, когда главным требованием, предъявляемым к К. м., стала высокая удельная прочность, широкое распространение получили древесные пластики (фанера), малолегированные стали, алюминиевые и магниевые сплавы. Дальнейшее развитие авиационной техники потребовало создания новых жаропрочных сплавов (См. Жаропрочные сплавы) на никелевой и кобальтовой основах, сталей, титановых, алюминиевых, магниевых сплавов, пригодных для длительной работы при высоких температурах. Совершенствование техники на каждом этапе развития предъявляло новые, непрерывно усложнявшиеся требования к К. м. (температурная стойкость, износостойкость, электрическая проводимость и др.). Например, судостроению необходимы стали и сплавы с хорошей свариваемостью и высокой коррозионной стойкостью, а химическому машиностроению - с высокой и длительной стойкостью в агрессивных средах. Развитие атомной энергетики связано с применением К. м., обладающих не только достаточной прочностью и высокой коррозионной стойкостью в различных теплоносителях, но и удовлетворяющих новому требованию - малому поперечному сечению захвата нейтронов. К. м. подразделяются: по природе материалов - на металлические, неметаллические и Композиционные материалы ,
сочетающие положительные свойства тех и др. материалов; по технологическому исполнению - на деформированные (прокат, поковки, штамповки, прессованные профили и др.), литые, спекаемые, формуемые, склеиваемые, свариваемые (плавлением, взрывом, диффузионным сращиванием и т.п.); по условиям работы - на работающие при низких температурах, жаропрочные, коррозионно-, окалино-, износо-, топливо-, маслостойкие и т.д.; по критериям прочности - на материалы малой и средней прочности с большим запасом пластичности, высокопрочные с умеренным запасом пластичности. Отдельные классы К. м., в свою очередь, делятся на многочисленные группы. Например, металлические сплавы различают: по системам сплавов - алюминиевые, магниевые, титановые, медные, никелевые, молибденовые, ниобиевые, бериллиевые, вольфрамовые, на железной основе и др.; по типам упрочнения - закаливаемые, улучшаемые, стареющие, цементируемые, цианируемые, азотируемые и др.; по структурному составу - стали аустенитные и ферритные, латуни и т.д. Неметаллические К. м. подразделяют по изомерному составу, технологическому исполнению (прессованные, тканые, намотанные, формованные и пр.), по типам наполнителей (армирующих элементов) и по характеру их размещения и ориентации. Некоторые К. м., например сталь и алюминиевые сплавы, используются как строительные материалы и, наоборот, в ряде случаев строительные материалы, например Железобетон ,
применяются в конструкциях машиностроения. Технико-экономические параметры К. м. включают: технологические параметры - обрабатываемость металлов давлением, резанием, литейные свойства (жидкотекучесть, склонность к образованию горячих трещин при литье), свариваемость, паяемость, скорость отверждения и текучесть полимерных материалов при нормальных и повышенных температурах и др.; показатели экономической эффективности (стоимость, трудоёмкость, дефицитность, коэффициент использования металла и т.п.). К металлическим К. м. относится большинство выпускаемых промышленностью марок стали. Исключение составляют стали, не используемые в силовых элементах конструкций: инструментальные стали (См. Инструментальная сталь),
для нагревательных элементов, для присадочной проволоки (при сварке) и некоторые другие с особыми физическими и технологическими свойствами. Стали составляют основной объём К. м., используемых техникой. Они отличаются широким диапазоном прочности - от 200 до 3000 Мн/м 2
(20-300 кгс/мм 2
),
пластичность сталей достигает 80%,
вязкость - 3 МДж/м 2 .
Конструкционные (в т. ч. нержавеющие) стали выплавляются в конверторах, мартеновских и электрических печах. Для дополнительной рафинировки применяются продувка аргоном и обработка синтетическим шлаком в ковше. Стали ответственного назначения, от которых требуется высокая надёжность, изготовляются вакуумно-дуговым, вакуумно-индукционным и электрошлаковым переплавом, вакуумированием, а в особых случаях - улучшением кристаллизации (на установках непрерывной или полунепрерывной разливки) вытягиванием из расплава. Чугуны широко применяются в машиностроении для изготовления станин, коленчатых валов, зубчатых колёс, цилиндров двигателей внутреннего сгорания, деталей, работающих при температуре до 1200 °С в окислительных средах, и др. Прочность чугунов в зависимости от легирования колеблется от 110 Мн/м 2
(чугаль) до 1350 Мн/м 2
(легированный магниевый чугун).
