Контрольная работа по "Материаловедение"

 

 

4. Для изготовления деталей путем глубокой вытяжки применяют 
латунь Л68. Укажите состав и опишите структуру сплава. Назначьте 
режим термической обработки, применяемый между отдельными 
операциями вытяжки, и обоснуйте его выбор. Приведите общие 
характеристики механических свойств сплава.

Характеристика материала Л68

Марка	Л68
Классификация	Латунь, обрабатываемая давлением
Применение	очень хорошо деформируется в холодном состоянии (холодной высадкой)

 

Химический  состав в % материала Л68

Fe	Р	Сu	Рb	Zn	Sb	Bi	Примесей
до 0.1	до 0.01	67-70	до 0.03	29.7 - 33	до 0.005	до 0.002	всего 0.3

Примечание: Zn - основа; процентное содержание Zn дано приблизительно

Механические  свойства при Т=20°С материала Л68

Сортамент	σв	δ5
-	МПа	%
Сплав твердый	660-740	3-5
Сплав мягкий	300-350	50-60

 

Твердость материала Л68 ,    сплав твердый НВ 10^-1= 145 -155 МПа

Твердость материала  Л68 ,    сплав мягкий   НВ10^-1=55-65 МПа

Рис.1 Диаграмма состояния  сплавов системы Си—Zn

Рис.2 Температурные интервалы:

1 — нагрева под обработку давлением;

2 — рекристаллизационного  отжига;

3 — отжига для уменьшения остаточных напряжений

 

Микроструктура двойных  латуней характеризуется диаграммой состояния медь—цинк (рис. 1).

Латуни, содержащие цинк в количестве до 39%, обладают однофазной структурой твердого раствора а (а -латуни),

Литая а -латунь, как и  все литые сплавы-твердые растворы, имеет дендритное строение. Под микроскопом  оси дендритов, обогащенные медью, имеют светлый оттенок, а междендритное  пространство, обогащенное цинком — темный ( рис. 3, а).

Микроструктура а-латуни после  деформации и отжига имеет зернистое  строение с характерными полосками  двойников ( рис. 3, б). Различный оттенок зерен а -латуни объясняется произвольной их ориентировкой и разной интенсивностью травления вследствие анизотропии.

         Для уменьшения твердости перед обработкой давлением и получения в полуфабрикатах требуемых свойств их подвергают рекристаллизационному отжигу при 500—580 °С с охлаждением на воздухе или в воде (для отделения слоя окалины). Для получения мелкого зерна полосы перед глубокой вытяжкой отжигают при более низкой температуре (450—550 °С).

При нагреве до высоких температур образуется текстура рекристаллизации и крупное зерно, что снижает прочность и пластичность (перегрев латуни).

 

Рис. 3 . Микроструктура однофазной латуни:

а — литой; б— деформированной  и отожженной. 
5. Органическое стекло. Опишите его свойства и область применения в машиностроении

 

Органическое стекло - это прозрачный аморфный термопласт на основе сложных эфиров акриловой и метакриловой кислот. Чаще всего применяется полиметилметакрилат, иногда пластифицированный дибутилфталатом. Материал более чем в 2 раза легче минеральных стекол (1180 кг/м8), отличается высокой атмосферостойкостью, оптически прозрачен (светопрозрачность 92%), пропускает 75 % ультрафиолетового излучения (силикатные - 0,5 %). При температуре 80°С органическое стекло начинает размягчаться; при температуре 105-150°С появляется пластичность, что позволяет формовать из него различные детали. Критерием, определяющим пригодность органических стекол для эксплуатации, является не только их прочность, но и появление на поверхности и внутри материала мелких трещин, так называемого серебра. Этот дефект снижает прозрачность и прочность стекла. Причиной появления "серебра" являются внутренние напряжения, возникающие в связи с низкой теплопроводностью и высоким коэффициентом расширения.

Органическое стекло стойко к действию разбавленных кислот и щелочей, углеводородных топлив и смазочных материалов. Старение органического стекла в естественных условиях протекает медленно. Недостатком органического стекла является невысокая поверхностная твердость.

Увеличение термостойкости и ударной вязкости органического стекла достигается ориентированием; при этом увеличивается в несколько раз ударная вязкость и стойкость к "серебрению"; сополимеризацией или привитой полимеризацией полиметилмета-крилата с другими полимерами получают частично сшитую структуру (термостабильные стекла); применением многослойных стекол ("триплексов").

Органическое стекло (термопласт) относится к синтетическим конструкционным неметаллическим материалам. Область его применения и свойства идентичны другим подобным материалам. Применение их в машиностроении является одним из эффективных путей снижения металлоемкости конструкций, уменьшения их массы, повышения надежности и долговечности.

Оргстекло широко используют в машиностроении, авиации, радиотехнической и электротехнической промышленности и во многих других отраслях. При его формировании можно целенаправленно влиять на прочность, деформативность, теплопроводность, химическую стойкость и другие свойства.

Следует обратить внимание на определенную ошибочность существующего до сего времени мнения о том, что оргстекло как и все пластмассы является заменителем металла. Пластмассы, как и другие неметаллические материалы, по ряду свойств являются серьезными конкурентами металлов. Так, прочность на разрыв ориентированных стеклопластиков и углепластиков составляет 1600-2100 МПа. Многие из них по химической стойкости превосходят коррозионностойкие металлы и сплавы и являются превосходными материалами для химического и нефтяного машиностроения.

Тем не менее, нужно иметь в виду, что оргстекло как и в целом неметаллические материалы уступает металлам по прочности. Это ограничивает их самостоятельное применение в условиях действия повышенных механических нагрузок - статических, динамических и циклических. Оргстекло можно эксплуатировать при температурах, не превышающих 150-200°С, а то и ниже. Невысокие тепло - и электропроводность оргстекла, являясь важными характеристиками в электро - и радиотехнике, в других областях ограничивают его применение.

Значит речь должна идти не о заменителе металлов вообще (хотя в определенной мере, в определенных конструкциях это и так), а о материале, имеющем самостоятельное назначение или дающее хороший эффект в сочетании с металлами. Сильное различие в коэффициентах линейного термического расширения оргстекла и металлов требует от конструктора разработки мероприятий по компенсации изменений линейных размеров или возникающих от этого напряжений при создании этих материалов.

Техническая и экономическая целесообразность применения оргстекла в машиностроении и других областях техники определяется, с одной стороны, не сокращающимся дефицитом на металлы, особенно на никель и молибденсодержащие стали, цветные металлы и сплавы, с другой стороны, достаточной сырьевой базой, (а в некоторых случаях практически неисчерпаемой), более низкой себестоимостью, снижением монтажных и эксплуатационных затрат, более высокой долговечностью, особенно в изделиях, эксплуатируемых в условиях агрессивного воздействия окружающей среды (химическая, нефтяная, газовая, нефтехимическая и другие отрасли промышленности), малой массой изделия по сравнению с металлическим, что важно в таких отраслях, как самолетостроение, судостроение, автомобилестроение и т.п. Из него изготовляют светотехнические детали, оптические линзы и др. На основе полиметилметакрилата получают самоотверждающиеся пластмассы: ACT, стиракрил, АКР. Указанные материалы применяют для изготовления штампов, литейных моделей и абразивного инструмента.

Важным обстоятельством являются значительно меньшие энергетические затраты на производство изделий из оргстекла, чем из металлов. Себестоимость оргстекла превышает себестоимость конструкционных углеродистых сталей и находится на уровне стоимости высоколегированных сталей и сплавов. Однако экономический эффект c его применением достигается в результате резкого снижения массы изделия, затрат на изготовление и монтаж конструкции, эксплуатационных расходов.

Таким образом, оргстекло применяется в машиностроении в силу своей легкости, экономичности, практичности.

 

 

Список использованных источников:

1. Геллер Ю.А. Инструментальные  стали. 5-е изд. М: Металлургия, 

1983. 526 с.

2. Геллер Ю.А., Рахштадт  А.Г. Материаловедение, 2- е изд.  М.: Металлургия, 1983. 384 с.

3. Лахтин    Ю.М.,    Леонтьева    В.П.    Материаловедение.    М.: Машиностроение, 1990. 521 с.

4. Лахтин Ю.М. Металловедение  и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1977. 359 с.