Контрольная работа по "Материаловедению"

       Шаровидный графит — графит со сферическими частицами. Его часто называют глобулярным. Структурная составляющая высокопрочных чугунов.  
 
 
 
 
 
 

       16 Какие свойства можно получить  за счет легирования и термообработки  чугунов? 

       Для улучшения прочностных, эксплуатационных характеристик или придания чугуну особых свойств (износостойкости, жаропрочности, жаростойкости, коррозионностойкости, немагнитности и т.д.) в его состав вводят легирующие элементы (Ni, Cr, Cu, Al, Ti, W, V, Mo и др.).

       Чугун с 5—7% Si (силал) применяется в качестве жаростойкого материала. Чугун с 12—18% Si (ферросилид) обладает высокой коррозионной стойкостью в растворах солей, кислот (кроме соляной) и щелочей. Такой чугун, легированный молибденом (антихлор), характеризуется высокой стойкостью в соляной кислоте. Чугун с 19—25% Al (чугаль) обладает наибольшей по сравнению с известными чугунами жаростойкостью в воздушной среде и средах, содержащих серу. В качестве износостойких наибольшее распространение получили чугуны, легированные Cr (до 2,5%) и Ni (до 6%) — нихарды. Аустенитные никелевые чугуны, легированные Mn, Cu, Cr (нирезисты), применяются как коррозионностойкие и жаропрочные.

       Для повышения механических свойств  чугуна применяют следующие виды термообработки: отжиг, нормализация, закалка и отжиг.

       Низкотемпературный отжиг выполняют при температуре 950 – 1000°С с выдержкой в течение до четырех часов и охлаждением с печью. Применяется для повышения обрабатываемости чугуна, а при длительной выдержке – для получения ковкого чугуна.

       Нормализация (нагрев до температуры 820 - 900°С с последующим охлаждением на воздухе) применяется для повышения износостойкости и прочности чугуна.

       Закалка (нагрев до 830 - 900°С) применяется для повышения твердости, износостойкости, предела прочности и упругости. Закаленный чугун подвергается низкотемпературному (180 - 250°С) или высокотемпературному (400 - 600°С) отпуску для снятия внутренних напряжений, повышения пластичности и прочности. 
 
 
 
 
 
 

       17 Как называются основные группы  сплавов меди? 

       Различают три группы медных сплавов: латуни, бронзы, сплавы меди с никелем.

       Латуни. Латунями называют двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк.

      В сравнении с медью латуни обладают большей прочностью коррозионной стойкостью и лучшей обрабатываемостью (резанием литьем давлением). Латуни содержат до 40-45% цинка. При большем содержании цинка снижается прочность латуни и увеличивается ее хрупкость Латуни широко применяют в общем и химическом машиностроении.

       Бронзы. Сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, марганцем, свинцом, бериллием называют бронзами. В зависимости от введенного элемента бронзы называют оловянными, алюминиевыми и т.д.

      Бронзы  обладают высокой стойкостью против коррозии, хорошими литейными и высокими антифрикционными свойствами и обрабатываемостью резанием. Для повышения механических характеристик и придания особых свойств бронзы легируют железом, никелем, титаном, цинком, фосфором. Введение марганца способствует повышению коррозионной стойкости, никеля - пластичности, железа — прочности, цинка -улучшению литейных свойств, свинца — улучшению обрабатываемости

       Сплавы  меди с никелем. Медноникелевые сплавы — это сплавы на основе меди, в которых основным легирующим компонентом является никель:

       Куниалu (медь -никель -алюминий) содержат 6—13% никеля, 1,5-3%

      алюминия, остальное — медь. Куниали служат для изготовления деталей повышенной прочности, пружин и ряда электромеханических изделий.

       Нейзильберы (медь - никель - цинк) содержат 15% никеля, 20% цинка,   остальное - медь. Они хорошо сопротивляются атмосферной коррозии; применяют в приборостроении и производстве часов.

       Мельхиоры (медь — никель и небольшие добавки железа и марганца до 1 %) обладают высокой коррозионной стойкостью, в частности в морской воде. Их применяют для изготовления теплообменных аппаратов, штампованных и чеканных изделий.

       Капель (медь - никель 43% — марганец 0,5%) - специальный сплав с высоким удельным электросопротивлением, используемый в электротехнике для изготовления электронагревательных элементов.

       Константан (медь — никель 40% — марганец 1,5%). 

       18 Перечислите деформируемые  титановые сплавы и их основные  характеристики

       К деформируемым титановым сплавам  относятся:

       1) Титановые сплавы невысокой прочности  и повышенной пластичности. Эти сплавы отличаются высокой пластичностью как в горячем, так и в холодном состоянии, что позволяет получать все виды полуфабрикатов: фольгу, ленту, листы, плиты, поковки, штамповки, профили, трубы и т.п.

       Эти сплавы хорошо свариваются сваркой плавлением (аргонодуговая, под флюсом, электрошлаковая) и контактной (точечная, роликовая). При сварке плавлением прочность и пластичность сварного соединения практически аналогичные основному металлу.

       Коррозионная  стойкость данных сплавов высокая  во многих средах (морская вода, хлориды, щелочи, органические кислоты и т.п.), кроме растворов HF, H₂SO₄, HCl и некоторых других.

       2) Титановые сплавы средней прочности. Рассматриваемые сплавы, наряду с повышенной прочностью, сохраняют удовлетворительную пластичность в холодном состоянии и хорошую пластичность в горячем состоянии, что позволяет получать из них все виды полуфабрикатов: листы, ленту, профили, поковки, штамповки, трубы и др. Исключение составляет сплав ВТ5, из которого листы и плиты не изготавливают из-за невысокой технологической пластичности.

       На  эту категорию сплавов приходится основной объем производства полуфабрикатов, применяемых в машиностроении. Механические характеристики основных полуфабрикатов приведены в табл.

       Все среднепрочные сплавы хорошо свариваются  всеми видами сварки, применяемыми для титана. Прочность и пластичность сварного соединения, выполненного сваркой плавлением, близка к прочности и пластичности основного металла. После сварки рекомендован неполный отжиг для снятия внутренних сварочных напряжений.

       Обрабатываемость  резанием этих сплавов хорошая. Коррозионная стойкость в большинстве агрессивных сред аналогична техническому титану ВТ1-0.

       3) Высокопрочные титановые сплавы. Указанные сплавы наряду с высокой прочностью сохраняют хорошую и удовлетворительную технологическую пластичность в горячем состоянии, что позволяет получать из них различные полуфабрикаты: листы, прутки, плиты, поковки, штамповки, профили и др. Несмотря на гетерофазность структуры, рассматриваемые сплавы обладают удовлетворительной свариваемостью всеми видами сварки, применяемыми для титана.

       Обрабатываемость  резанием удовлетворительная. Обработку  резанием сплавов можно проводить  как в отожженном, так и в  термически упрочненном состоянии.

       Данные  сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью в отожженном и термически упрочненном состояниях во влажной атмосфере, морской воде, во многих других агрессивных средах, как и технический титан.

       Особенность высокопрочных титановых сплавов  как конструкционного материала  — их повышенная чувствительность к концентраторам напряжения. Поэтому при конструировании деталей из этих сплавов необходимо учитывать ряд требований (повышенное качество поверхности, увеличение радиусов перехода от одних сечений к другим и т. п.), аналогичных тем, которые существуют при применении высокопрочных сталей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       19 Благодаря каким фазам подвергаются  химической обработке высокопрочные  магниевые сплавы?

       Оксидирование магниевых сплавов - химическая обработка магниевых сплавов в растворах, создающих на поверхности защитные пленки. Обычно процесс ведется при погружении деталей в раствор, но на отдельных участках можно создавать пленку, наливая раствор или натирая участки, подлежащие оксидированию, ватным или марлевым тампоном, смоченным раствором (местное оксидирование).

       Основное назначение пленок — защита магниевых сплавов от коррозии и повышение адгезии лакокрасочных покрытий к металлу. Широко используются в промышленности методы получения пленок в растворах, содержащих хромовые соли. Окраска пленок меняется от золотистой до черной в зависимости от состава раствора и сплава, подготовки поверхности и пр. Пленки защищают магниевые сплавы от коррозии в процессе производства и транспортировки, но но предохраняют их от коррозии в атмосферных условиях. В последнем случае надежно защищают пленки в сочетании с лакокрасочными покрытиями; пленки являются хорошим подслоем, повышающим адгезию к металлу и защитные свойства лакокрасочного покрытия. Выбор метода оксидирования зависит от состава сплава, состояния материала и от назначения деталей.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       20 Какова особенность применения  бериллия и его сплавов? 

       Сочетание малой атомной массы, малого сечения  захвата тепловых нейтронов и  удовлетворительной стойкости в  условиях радиации делает Бериллий одним  из лучших материалов для изготовления замедлителей и отражателей нейтронов в атомных реакторах. В Бериллии выгодно сочетаются малая плотность, высокий модуль упругости, прочность, теплопроводность. По удельной прочности Бериллий превосходит все металлы. Благодаря этому в конце 50 - начале 60-х годов Бериллий стали применять в авиационной, ракетной и космической технике и гидроприборостроении.

       Из  Бериллия изготовляют окна рентгеновских  трубок, используя его высокую  проницаемость для рентгеновских  лучей (в 17 раз большую, чем у алюминия). Бериллий применяется в нейтронных источниках на основе радия, полония, актиния, плутония. Бериллий и некоторые его соединения рассматриваются как перспективное твердое ракетное топливо с наиболее высокими удельными импульсами.

       Широкое распространение получили сплавы меди с 2–5 % бериллия, так называемые бериллиевые бронзы.

       Бериллиевые бронзы обладают высокими упругими свойствами. Их используют для изготовления пружин, сохраняющих упругость в широком  интервале температур, в том числе  в криогенных условиях. Они хорошо сопротивляются усталости и коррозии.

       Бериллиевые бронзы немагнитны и не искрят при  ударе. Из них изготавливают инструменты  для работы во взрывоопасных средах — шахтах, газовых заводах, где  нельзя использовать обычные стали.

       Литейные  бериллиевые сплавы (ЛБС), используют для деталей корпусов оснований, рам, кронштейнов и др. Бериллиевые сплавы характеризуются высокими значениями теплоемкости, которые в 1,6 раза выше, чем у сплавов алюминия.

       Коррозионная  стойкость бериллиевых сплавов  находится на высоком уровне. Анодная оксидированная пленка на поверхности и лакокрасочные покрытия дополнительно обеспечивают надежную защиту сплавов ЛБС от коррозии.

       Деформированные бериллиевые сплавы обладают высокой жесткостью и низкой плотностью. Эти сплавы являются перспективными для использования в некоторых элементах самолетных двигателей. Для повышения жаропрочных свойств бериллия используется сложное последовательное легирование. 
 
 

     21 Каков механизм дополнительного  упрочняющего действия в дисперсно-упрочненных композиционных материалах? 

       В отличие от волокнистых композиционных материалов в дисперсно-упрочненных  композиционных материалах матрица  является основным элементом, несущим нагрузку, а дисперсные частицы тормозят движение в ней дислокаций. Высокая прочность достигается при размере частиц 10-500 нм при среднем расстоянии между ними 100-500нм и равномерном распределении их в матрице. Прочность и жаропрочность в зависимости от объемного содержания упрочняющих фаз не подчиняются закону аддитивности. Оптимальное содержание второй фазы для различных металлов неодинаково, но обычно не превышает 5-10 об. %.