ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Дефекти кристалічної будови.

Дефекти кристалічної будови.

Недосконалості кристалічної будові бувають точковими (нуль-мірними), лінійними (одномірними) і поверхневими (двохмірними). Точкові дефекти утворюються внаслідок теплових коливань атомів навколо свого середнього положення рівноваги (вузла в кристалічній решітці). При збільшенні амплітуди коливань, з підвищенням температури, атом, наприклад, може залишати своє місце у вузлі і перейти у міжвузля. Такий атом називається дислокованим, а залишене ним місце у кристалічній решітці – вакансією.

Вакансії можуть утворюватись і в процесі самого формування кристалічної решітки. Точкові дефекти невеликі у всіх трьох вимірах (їх розміри не перевищують декілька атомних діаметрів (≈10-8см)). З підвищенням температури, концентрація вакансій, тобто точкових дефектів, зростає. Так, наприклад, кількість вакансій при температурі, близькій до температури плавлення, може досягати 1% по відношенню до числа атомів у кристалі. При даній температурі у кристалі можуть створюватись не тільки одиничні вакансії, але і подвійні, потрійні і, навіть, більш великі. Точкові дефекти, в огляді вакансій, впливають на міцність і характеристики металів.

 

Лінійні дефекти, які називаються дислокаціями, утворюються в результаті незавершеного зміщення площини ковзання однієї частини кристалічної решітки відносно іншої. Ці дефекти мають малі розміри у двох вимірах і більшу протяжність у третьому.

 

Поверхневі дефекти – являють собою поверхню розділу між окремими зернами чи їх блоками (субзернами) полікристалічного металу. Межа між окремими зернами являє собою перехідну область шириною 5-10 міжатомних відстаней. Крім того, по межі зерна в технічних кристалах концентруються домішки, що ще більше порушує правильний порядок розташування атомів.

 

Помітимо, що наявність розгляданих вище не удосконалень у кристалічній будові впливає практично на всі властивості кристалічних речовин, і в першу чергу на їх міцність. Розрахунки показують, що міцність реальних кристалів на багато менша (в 10 – 1000 разів) теоретичної (тобто тої, яка відповідає ідеальному кристалові).

Наклеп і рекристалізація.

Наклеп – структурно нестійкий стан металу. Тому в ньому самочинно проходять процеси переходу до більш рівноважного стану, причому збільшення температури прискорює цей процес. Процеси переходу з деформованого в рівноважний стан йдуть в дві стадії. При відносно низьких температурах (менше 0,3Тпл) проходить повернення, або відпочинок. При поверненні проходить часткова зміна властивостей (невелике зниження міцності і підвищення пластичності) без зміни мікроструктури, тобто форма і розмір зерен не змінюються. Ці зміни пояснюються зменшенням точкових дефектів і анігіляцією частини дислокацій, а потім при нагріві – перерозподіленням дислокацій, вишикуванням їх в стінки (полігонізація). При досягненні певної температури проходить процес рекристалізації – утворення нових рівновісних зерен і зняття наклепу. Чим більша ступень деформації, тим нижче температура рекристалізації. Вона залежить також від чистоти металу і складає деяку долю від температури плавлення Трекр = аТпл. Коефіцієнт а=0,1 - 0,2 для дуже чистих металів, а=0,35 - 0,4 для металів технічної чистоти, а=0,7 - 0,8 для сплавів.

Сталі (класифікація сталі, маркування).

Сталь прийнято називати сплави заліза з вуглецем, вміст до < br>2,14% вуглецю. Крім того, до складу сплаву зазвичай входять марганець,кремній, сірка і фосфор; деякі елементи можуть бути введені для поліпшенняфізико-хімічних властивостей спеціально (легуючі матеріалів).

 

Хімічний склад.

Залежно від хімічного складу розрізняють сталі вуглецеві

(ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) та леговані (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72,

ГОСТ 14959-79). У свою чергу вуглецеві сталі можуть бути:

 

A) маловуглецевої, тобто містять вуглецю менш 0,25%;

 

Б) середньовуглецевого, вміст вуглецю становить 0,25-0 , 60%

 

B) високовуглецевого, в яких концентрація вуглецю перевищує

0,60% Леговані стали підрозділяють на:а) низьколеговані зміст легуючих елементів до 2,5%б) середньолегованих, до їх складу входять від 2,5 до 10% легуючихелементів;в) високолеговані, які містять понад 10% легуючих елементів.

 

Призначення.

1) конструкційні, призначені для виготовлення будівельних і машинобудівних виробів.

 

2) Інструментальні, з яких виготовляють ріжучий, міряльний, штампового та інші інструменти. Ці стали містять більш 0,65% вуглецю.

 

3) З особливими фізичними властивостями, наприклад, з певними магнітними характеристиками або малим коефіцієнтом лінійного розширення: електротехнічна сталь, суперінвар.

 

4) З особливими хімічними властивостями, наприклад, нержавіючі, жаростійкі або жароміцні сталі.

 

Якість.

У залежності від вмісту шкідливих домішок: сірки і фосфору-сталипідрозділяють на:

 

1. Сталі звичайної якості, утримання до 0.06% сірки і до 0,07% фосфору.

2. Якісні - до 0,035% сірки і фосфору кожного окремо.

3. Високоякісні - до 0.025% сірки і фосфору.

4. Особовисококачественние, до 0,025% фосфору і до 0,015% сірки.

 

4. Ступінь розкислення.

За ступенем видалення кисню із сталі, тобто За ступенем її розкислення, існують:

 

1) спокійні сталі, тобто, повністю розкислення, а також вони стали позначаються літерами "сп" наприкінці марки (іноді букви опускаються);

 

2) киплячі сталі - слабо розкислення; маркуються буквами "кп";

 

3) підлозі спокійні сталі, що займають проміжне положення між двома попередніми; позначаються літерами "пс" .

 

Сталь звичайної якості підрозділяється ще й з постачання на 3групи:

1) сталь групи А постачається споживачам за механічними властивостями

 

(така сталь може мати підвищений вміст сірки або фосфору);

 

2) сталь групи Б - за хімічним складом;

 

3) сталь групи В - з гарантованими механічними властивостями і хімічним складом.

 

Залежно від нормованих показників (межа міцності?,відносне подовження?%, межа плинності? т, вигин в холодномустані) сталь кожної групи ділиться на категорії, які позначаються арабськими цифрами.

 

Сталі звичайної якості позначають буквами "Ст" і умовним номером марки (від 0 до 6) залежно від хімічного складу і механічних властивостей. Чим вище зміст вуглецю і міцності властивостістали, тим більше її номер. Буква "Г" після номера марки вказує напідвищений вміст марганцю у сталі. Перед маркою вказують групусталі, причому група "А" в позначенні марки стали не ставиться. Длявказівки категорії стали до позначення марки додають номер в кінцівідповідний категорії, першу категорію звичайно не вказують.

Наприклад:

 

Ст1кп2 - вуглецева сталь звичайної якості, яке кипить, № марки

1, другої категорії, постачається споживачам за механічними властивостями

(група А);

 

ВСт5Г - вуглецева сталь звичайної якості з підвищенимвмістом марганцю, спокійна, № марки 5, першої категорії згарантованими механічними властивостями і хімічним складом (група В);

 

Вст0 - вуглецева сталь звичайної якості, номер марки 0,групи Б, першої категорії (сталі марок Ст0 і Бст0 за ступенем розкисленняне поділяють).

Якісні стали маркують таким чином:

 

1) на початку марки вказують вміст вуглецю цифрою, що відповідає його середньої концентрації;а) в сотих частках відсотка для сталей, що містять до 0,65% вуглецю;

 

05кп - сталь вуглецева якісна, яке кипить, містить 0,05% С;

 

60- сталь вуглецева якісна, спокійна, містить 0,60% С;б) в десятих частках відсотка для індустріальних сталей, якідодатково забезпечуються буквою "У":

 

У7 - вуглецева інструментальна, якісна сталь, що містить

0,7% С, спокійна (всі інструментальні стали добре розкисла);

 

У12 - вуглецева інструментальна, якісна сталь, спокійнамістить 1,2% С;

 

2) легуючі елементи, що входять до складу сталі, позначають росіянамилітерами:

А - азот К - кобальт Т - титан Б - ніобій М - молібден Ф-ванадій

В - вольфрам Н - нікель Х - хром Г - марганець

П - фосфор Ц - цирконій Д - мідь Р - бор Ю - алюміній

Е - селен С - кремній Ч - рідкоземельні метали

 

Якщо після букви, що позначає легуючий елемент, стоїть цифра, то вонавказує зміст цього елемента у відсотках. Якщо цифри немає, то стальмістить 0,8-1,5% легуючого елемента, за винятком молібдену та ванадію

 

Марки стали для отливок

• Обыкновенная

• С особыми свойствами

 

Марки конструкционной стали

• Углеродистая качественная(05кп_08_08кп_08пс_10_10кп_10пс_11кп

_16К_18К_18кп_20пс_22К_25_30_35_40_45_50_55_58_60_ОсВ)

• Углеродистая обыкновенного качества(ВСт2кп _ВСт3Гпс_ВСт3кп

ВСт3пс_ВСт3сп_ВСт4кп_ Ст5п_)

• Легированная(10Г2 _12ХН_2ХН2__

45Г2_45Х_45ХН_47ГТ_50Г_50Г2_50Х_50ХН)

• Низколегированная для сварных конструкций(15ГФ_15ГФД_15ХСНД_16Г2А_16ГС 16Д_17Г1С_17ГС_18Г2АФ_18Г2АФД)

• Криогенная(0Н6_0Н6А_0Н9_0Н9А_10Х14Г14Н4Т)

• Подшипниковая(11Х18М-ШД_8Х4В9Ф2-Ш_ШХ15_ШХ15СГ_ШХ20СГ_ШХ4)

• Рессорно-пружинная(50ХГ_50ХГА_50ХГФА_50ХСА_50ХФА_51ХФА_55С2)

• Повышенной обрабатываемости(А11_А12_А20_А30_А35_А35Е_А40Г_А40ХЕ)

• Высокопрочная высоколегированная(Н18К7М5Т_Н18К8М3Т_Н18К8М5Т)

 

Жаропрочные марки стали

 

• Сплав жаропрочный

• Жаропрочная низколегированная

• Жаропрочная высоколегированная

• Жаропрочная релаксационностойкая

 

Сталь, сплав прецизионный

• Магнитно-мягкий

• Магнитно-твердый

• С заданным ТКЛР

• Составляющие термобиметаллов

• С заданными свойствами упругости

• С высоким электрическим сопротивлением

 

Гартування сталі.

Гартува́ння — це зміцнювальна термічна обробка, яка полягає в нагріві сталі до температури вище критичних точок, витримці і подальшому охолодженні зі швидкістю більше критичної.

 

Мета гартування — одержати мартенситну структуру з рівномірним розподілом вуглецю і підвищити твердість і міцність сталі.

 

Головні параметри процесу гартування:

температура нагріву;

час витримки;

середовище, в якому нагрівають виріб;

швидкість охолодження.

режим відпуску.

Відпуск сталі.

Ві́дпуск ста́лей — операція термічної обробки, яка полягає в нагріванні загартованих сталей до температур, що не перевищують температури утворення аустеніту (Ас1), витримуванні при цих температурах для перетворення мартенситу гартування у рівноважніші структури та наступного охолодження.

 

На відміну від продуктів розкладання переохолодженого аустеніту (сорбіт, троостит), які мають пластинчасту форму цементиту, продукти розкладання мартенситу під час нагрівання (сорбіт відпуску, троостит відпуску) мають зернисту форму цементиту, тому за інших рівних умов вони характеризуються більшими ударною в’язкістю й границею витривалості в умовах руйнування від втоми.

 

Головним параметром режиму відпуску, який визначає структуру, а отже, властивості сталі й застосування відпуску, є температура. За температурою нагрівання розрізняють такі види відпуску:

 

• низькотемпературний (низький) відпуск, який проводять в інтервалі температур 150...250 °C для отримання структури мартенситу відпуску й часткового усунення гартувальних внутрішніх напружень. Після низькотемпературного відпуску дещо підвищується в’язкість сталі без помітного зменшення твердості (58...63 HRC для сталей з вмістом Карбону 0,6...1,3 %) і зносотривкості. Застосовується для різального, вимірювального інструменту, штампів холодного деформування, підшипників кочення, виробів після поверхневого гартування, цементації;

 

• середньотемпературний (середній) відпуск проводять в інтервалі температур 350...450 ºС для усунення гартівних напружень і утворення структури трооститу відпуску, яка має високу пружність, витривалість, релаксаційну стійкість і твердість в межах 40–50 HRC. Його застосовують для ресор, пружин, штампів гарячого деформування;

 

• високотемпературний (високий) відпуск проводять в інтервалі температур 500...650 ºС для майже повного усунення гартівних внутрішніх напружень та утворення структури сорбіту відпуску, що забезпечує найкраще поєднання високої ударної в’язкості, границі витривалості із задовільною міцністю й твердістю (близько 25 HRC). Гартування з високим відпуском називають поліпшенням (покращанням). Поліпшення застосовують для конструкційних сталей, з яких виготовляють деталі, котрі працюють в умовах дії значних динамічних і змінних навантажень.

 

Тривалість витримування при відпуску залежить насамперед від температури відпуску й габаритів виробів. Вона збільшується зі збільшенням розмірів виробів та зниженням температури відпуску й змінюється переважно в межах від 1 до 5 годин.

 

Швидкість охолодження передусім впливає на внутрішні напруження. Тому в процесі відпуску вироби, особливо складної форми, з легованих сталей, переважно охолоджують повільно — на повітрі, щоб зменшити внутрішні напруження та уникнути небезпеки їх жолоблення. Проте в окремих випадках деякі вироби необхідно охолоджувати швидко, як-от:

 

• пружини, ресори охолоджують у воді, щоб збільшити в поверхневому шарі напруження стискання, які підвищують границю витривалості, протидіючи утворенню та поширенню втомних тріщин;

 

• деталі з легованих сталей, схильних до зворотної відпускної крихкості, під час високотемпературного відпуску охолоджують швидко, щоб загальмувати розвиток відпускної крихкості й уникнути окрихчення.

Гумові матеріали.

Гумові матеріали. Гумою називається продукт спеціальної обробки (вулканізації) суміші каучуку та сірки. Крім того, до гуми вдходять різні домішки (наповнювачі, пластифікатори, прискорювачі та активізатори процесу вулканізації тощо).

Як технічний матеріал гума характеризується дуже високими еластичними показниками, тобто здатністю до великих зворотних деформацій (до 1000%). Крім того, гума має високу стійкість до стирання, водо- та газонепроникність, високі хімічну стійкість та ізоляційні властивості, невелику густину.

 

Основою всякої гуми є каучук натуральний (НК) або синтетичний (СК), який входить до гуми в кількості від 10% до 98% і визначає майже всі її основні властивості. Для цілеспрямованої зміни властивостей гуми (з метою їх покращення) до неї вводять різні домішки (інгредієнти). До них належать:

вулканізуючі речовини (сірка, селен та ін.) – забезпечують утворення просторово-сітчастої структури вулканізату;

прискорювачі процесу вулканізації – речовини, що активізують вулканізаційні процеси (полісульфіди, окисли свинцю, магнію та ін);

 

пластифікатори – речовини, що полегшують переробку гумової суміші, підвищують її морозостійкість та еластичні властивості (парафін, вазелін, рослинні олії, дибутілфтилат та ін);

 

наповнювачі: активні (сажа, окис цинку та ін) – покращують механічні властивості гуми (міцність, твердість, опірність стиранню тощо) і неактивні (крейда, тальк, баріт) – зменшують коштовність гуми.

 

протистарювачі (антиоксиданти) – гальмують процес старіння гуми, бувають хімічної (альфоль, неозон-D та ін.) і фізичної (воск, парафін та ін.) дії;

 

фарбники – речовини мінерального або органічного походження, які забезпечують відповідний колір гуми.

 

Усі гуми за призначенням поділяються на гуми загального і спеціального призначення.

Гуми загального призначення виготовляють на основі неполярних каучуків – натуральних (НК) і синтетичних: бутадієнового (СКБ), стирольного (СКС) та ізопренового (СКІ). Ці гуми характеризуються високою водо- та газостійкістю і добре працюють у воді, слабких розчинах кислот і луг, на повітрі в межах температури від – 50оС до 130оС (шини, паси транспортерних стрічок, ізоляція кабелів тощо).

 

Гуми спеціального призначення поділяються на декілька видів: мастилобензостійкі – виготовляються на основі таких полярних каучуків як бутадієнстирольний, полісульфідний і хлоропреновий. Працюють у середовищі бензину та інших видів технічного палива, у контакті з різними технічними мастилами тощо. Їх застосування відбувається в межах температур: від –30 оС до 130 оС (паси, рукава, ущільнюючі прокладки, манжети тощо); теплостійкі – основа теплостійкі синтетичні (СКТ) каучуки, забезпечують роботу в межах температур від –60 до 250оС; морозостійкі – працюють при температурі до –75 оС, виготовляються на основі морозостійких каучуків; світлоозоностійкі – виготовляються на основі синтетичних фторотримуючих (СКФ), єтіленпропіленових (СКЕП) та іншіх каучуків.

 

Стійкі до дії сильних окислювачів, протягом декількох років не руйнуються при роботі в атмосферних умовах (ущільнюючі вироби, діафрагми, гнучкі шланги тощо); кордові (армовані) гуми – з металевими нитками, сітками тощо. Працюють в умовах підвищенної міцності та гнучкості (шини, привідні паси, стрічки транспортерів тощо); газонаповнені гуми (пористі, ячеїсті) – дістають шляхом обробки газами. застосовують для виготовлення амортизаторів, протекторних шарів покришок і т. ін.; електроізоляційні – виготовляють тільки на основі неполярних каучуків, застосовують для ізоляції проводів та кабелів, виготовлення спеціального взуття, рукавиць та інших складових спецодягу.

 

Елементи технології виготовлення гумових виробів

Процес виготовлення гумових виробів, напівфабрикатів або заготівок складається з наступних етапів:

1) Приготування гумової суміші (це робиться в спеціальних перемішу вальних машинах або шляхом вальцювання каучуку, нарізаного шматочками з додатком пластифікатора).

2) Виготовлення виробів, заготовок шляхом пресування або іншими методами.

3) Вулканізація готових виробів – здійснюється холодною, коли вироби при температурі навколишнього середовища обробляються бензиновим розчином напівхлористої сірки; гарячим – відбувається при температурі до 150 оС, в хлористій сірці і газами – коли через коли по черзі гумові вироби обробляються газами SO2 або H2S в спеціальних котлах з паровим підігрівом або в пресах з електро- чи паровим обігрівом, можлива обробка литтям.

Дефекти кристалічної будови.

Недосконалості кристалічної будові бувають точковими (нуль-мірними), лінійними (одномірними) і поверхневими (двохмірними). Точкові дефекти утворюються внаслідок теплових коливань атомів навколо свого середнього положення рівноваги (вузла в кристалічній решітці). При збільшенні амплітуди коливань, з підвищенням температури, атом, наприклад, може залишати своє місце у вузлі і перейти у міжвузля. Такий атом називається дислокованим, а залишене ним місце у кристалічній решітці – вакансією.

Вакансії можуть утворюватись і в процесі самого формування кристалічної решітки. Точкові дефекти невеликі у всіх трьох вимірах (їх розміри не перевищують декілька атомних діаметрів (≈10-8см)). З підвищенням температури, концентрація вакансій, тобто точкових дефектів, зростає. Так, наприклад, кількість вакансій при температурі, близькій до температури плавлення, може досягати 1% по відношенню до числа атомів у кристалі. При даній температурі у кристалі можуть створюватись не тільки одиничні вакансії, але і подвійні, потрійні і, навіть, більш великі. Точкові дефекти, в огляді вакансій, впливають на міцність і характеристики металів.

 

Лінійні дефекти, які називаються дислокаціями, утворюються в результаті незавершеного зміщення площини ковзання однієї частини кристалічної решітки відносно іншої. Ці дефекти мають малі розміри у двох вимірах і більшу протяжність у третьому.

 

Поверхневі дефекти – являють собою поверхню розділу між окремими зернами чи їх блоками (субзернами) полікристалічного металу. Межа між окремими зернами являє собою перехідну область шириною 5-10 міжатомних відстаней. Крім того, по межі зерна в технічних кристалах концентруються домішки, що ще більше порушує правильний порядок розташування атомів.

 

Помітимо, що наявність розгляданих вище не удосконалень у кристалічній будові впливає практично на всі властивості кристалічних речовин, і в першу чергу на їх міцність. Розрахунки показують, що міцність реальних кристалів на багато менша (в 10 – 1000 разів) теоретичної (тобто тої, яка відповідає ідеальному кристалові).

Наклеп і рекристалізація.

Наклеп – структурно нестійкий стан металу. Тому в ньому самочинно проходять процеси переходу до більш рівноважного стану, причому збільшення температури прискорює цей процес. Процеси переходу з деформованого в рівноважний стан йдуть в дві стадії. При відносно низьких температурах (менше 0,3Тпл) проходить повернення, або відпочинок. При поверненні проходить часткова зміна властивостей (невелике зниження міцності і підвищення пластичності) без зміни мікроструктури, тобто форма і розмір зерен не змінюються. Ці зміни пояснюються зменшенням точкових дефектів і анігіляцією частини дислокацій, а потім при нагріві – перерозподіленням дислокацій, вишикуванням їх в стінки (полігонізація). При досягненні певної температури проходить процес рекристалізації – утворення нових рівновісних зерен і зняття наклепу. Чим більша ступень деформації, тим нижче температура рекристалізації. Вона залежить також від чистоти металу і складає деяку долю від температури плавлення Трекр = аТпл. Коефіцієнт а=0,1 - 0,2 для дуже чистих металів, а=0,35 - 0,4 для металів технічної чистоти, а=0,7 - 0,8 для сплавів.

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти