Азотирование – химико-термическая обработка, при которой поверхностные слои насыщаются азотом.
Цементация – химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя атомами углерода при нагреве до температуры 900…950 oС.
Нитроцементация – газовое цианирование, осуществляется в газовых смесях из цементующего газа и диссоциированного аммиака.
Диффузионная металлизвция – химико-термическая обработка, при которой поверхность стальных изделий насыщается различными элементами: алюминием, хромом, кремнием, бором и др.
2.
Сплавы, изготовляемые из металлических порошков путем прессования и спекания без расплавления или с частичным расплавлением наиболее легкоплавкой составляющей их, называются порошковыми.
Несмотря на то, что объем производства порошковых сплавов невелик и составляет всего 0,1% от общего объема производства металлов, они имеют очень большое значение в народном хозяйстве и область их применения чрезвычайно широка. При этом изготовление многих сплавов практически возможно только из порошка, например, изготовление твердых металлокерамических сплавов, керметов, сплавов из тугоплавких металлов — вольфрам, молибден, тантал, ниобий — или композиций этих металлов с легкоплавкими металлами, или из металлов с неметаллическими материалами. Многие детали из порошковых сплавов отличаются лучшими качествами и дешевле, чем из обычных металлов.
Области применения и составы порошковых сплавов приведены в табл. 1.
Особенно велико значение порошковой металлургии в новых отраслях техники: атомной и химической промышленности, ракетной технике, реактивных двигателях, радио- и электротехнике, энергетической промышленности и в производстве особо жаропрочных сплавов.
Билет № 17
1.
Химико-термическая обработка (ХТО) – процесс изменения химического состава, микроструктуры и свойств поверхностного слоя детали.
Цементация – химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя атомами углерода при нагреве до температуры 900…950 oС.
Азотирование – химико-термическая обработка, при которой поверхностные слои насыщаются азотом.
Цианирование – химико-термическая обработка, при которой поверхностьнасыщается одновременно углеродом и азотом.
Низкотемпературное цианирование – проводится при температуре 540…600oС, сопровождается преимущественным насыщением стали азотом
Нитроцементация – газовое цианирование, осуществляется в газовых смесях из цементующего газа и диссоциированного аммиака.
2.
Порошковые электроды и ленты применяют при наплавке ножей бульдозеров и скреперов, опорных катков тракторов и экскаваторов. Механические свойства металла, наплавленного порошковыми электродами и лентами, в случае необходимости можно изменять за счет химического состава наполнителя. На стержни порошковой проволоки наносят покрытия, которые тоже влияют на химический состав наплавленного металла. Наиболее распространенными и доступными наполнителями порошковых электродов и лент являются доменный ферромарганец и сталинит.
Билет № 18
1.
Коррозионностойкой (или нержавеющей) называют сталь, обладающую высокой химической стойкостью в агрессивных средах. Коррозионностойкие стали получают легированием низко- и среднеуглеродистых сталей хромом, никелем, титаном, алюминием, марганцем. Антикоррозионные свойства сталям придают введением в них большого количества хрома или хрома и никеля. Наибольшее распространение получили хромистые и хромо-никелевые стали. Хромистые стали более дешевые, однако хромоникелевые обладают большей коррозионной стойкостью. Содержание хрома в нержавеющей стали должно быть не менее 12 % (см. табл.). При меньшем количестве хрома сталь не способна сопротивляться коррозии, так как ее электродный потенциал становится отрицательным. Наибольшая коррозионная стойкость сталей достигается после соответствующей термической и механической обработки. Так, для стали 12X13 лучшая коррозионная стойкость достигается после закалки в масле (1000 — 1100 °С), отпуска (700—750 °С) и полировки. Эта сталь устойчива в слабоагрессивных средах (вода, пар). Сталь 40X13 применяют после закалки в масле с температурой 1000—1050 °С и отпуска (180—200 °С) со шлифованной и полированной поверхностью. После термической обработки эта сталь обладает высокой твердостью (НRС 52—55).
Более коррозионностойкая (в кислотных средах) сталь 12X17. Для изготовления сварных конструкций эта сталь не рекомендуется в связи с тем, что при нагреве ее выше 900—950 °С и быстрого охлаждения (при сварке) происходит обеднение периферийной зоны зерен хромом (ниже 12 %). Это объясняется выделением карбидов хрома по границам зерен, что приводит к межкристаллитной коррозии.
2.
Алюминий - легкий металл, обладающий высокими тепло- и
электропроводностью, стойкий к коррозии. В зависимости от степени частоты
первичный алюминий согласно ГОСТ 11069-74 бывает особой (А999), высокой
(А995, А95) и технической чистоты (А85, А7Е, АО и др.). Алюминий маркируют
буквой А и цифрами, обозначающими доли процента свыше 99,0% Al; буква "Е"
обозначает повышенное содержание железа и пониженное кремния.
А999 - алюминий особой чистоты, в котором содержится не менее 99,999% Al;
А5 - алюминий технической чистоты в котором 99,5% алюминия. Алюминиевые
сплавы разделяют на деформируемые и литейные. Те и другие могут быть не
упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.
Деформируемые алюминиевые сплавы хорошо обрабатываются прокаткой,
ковкой, штамповкой. Их марки приведены в ГОСТ4784-74. К деформируемым
алюминиевым сплавам не упрочняемым термообработкой, относятся сплавы
системы Al-Mn и AL-Mg:Aмц; АмцС; Амг1; АМг4,5; Амг6. Аббревиатура включает
в себя начальные буквы, входящие в состав сплава компонентов и цифры,
указывающие содержание легирующего элемента в процентах. К деформируемым
алюминиевым сплавам, упрочняемым термической обработкой, относятся сплавы
системы Al-Cu-Mg с добавками некоторых элементов (дуралюны, ковочные
сплавы), а также высокопрочные и жаропрочные сплавы сложного хим.состава.
Дуралюмины маркируются буквой "Д" и порядковым номером, например: Д1, Д12,
Д18, АК4, АК8.
Билет № 19
1.
Для изготовления деталей машин, работающих в условиях трения, применяют специальные износостойкие стали — шарикоподшипниковые, графитизированные и высокомарганцовистые.Высокомарганцовистую cталь
Магнитная сталь – это сталь, которая относится к категории сталей со специальными свойствами. Магнитные свойства стали в этом случае являются специальными. Она изготавливается согласно ГОСТ 3836-80. Магнитная сталь бывает: • Горячекатаной круглой • Горячекатаной квадратной • Кованой круглой и квадратной В первую очередь, магнитная сталь используется в производстве магнитопроводов, для сердечников переменного магнитного поля. Выделяют несколько классификаций магнитных сталей. В зависимости от того, под каким давлением была обработана сталь выделяют сталь магнитную горячекатаную или кованую и сталь магнитную калиброванную.
2.
Керметы, керамикометаллические, металлокерамические материалы, гетерогенная композиция металлов или сплавов с одной или несколькими керамическими фазами, с относительно малой взаимной растворимостью фаз. В К. сочетаются свойства керамических веществ (высокие твердость и сопротивление износу, тугоплавкость, жаропрочность и др.) и металлов (теплопроводность, пластичность). В качестве керамических составляющих используют окислы (Al2O3, Cr2O3, SiO2, ZrO2), карбиды (SiC, Cr3C2, TiC),бориды (Cr2B2, TiB2, ZrB2), силициды (MoSi) и нитриды (TiN), в качестве металлических — Cr, Ni, Al, Fe, Со, Ti, Zr и сплавы на их основе. Содержание керамич. фазы в К. колеблется от 15 до 85% (по объёму). Изделия из К. получают методами порошковой металлургии — прессование заготовок из порошков с последующим спеканием в восстановительной или нейтральной атмосфере. В виде твердых сплавов К. применяют для изготовления деталей турбин, авиационных двигателей, фрикционных элементов, инструмента и др. деталей, испытывающих повышенные нагрузки при работе в агрессивных средах и при высоких температурах.
Билет № 20
1.
Важнейшими характеристиками стали, которыми мы определяем ее магнитные свойства, являются:
1) магнитное насыщение (Вт = 4t.J) в гс, указывающее на максимальную магнитную индукцию;
2) остаточная индукция (Вг) в гс, т. е. индукция, сохраняющаяся в образце после его намагничивания и снятия намагничивающего поля. Практически остаточная индукция является той полезной величиной, которую стремятся сохранить в постоянном магните после его намагничивания;
3) коэрцитивная сила (Не), т. е. напряженность поля в эрстедах, которая должна быть приложена к образцу в обратном направлении, чтобы сделать его остаточную индукцию равной нулю, т. е. его размагнитить;
4) магнитная проницаемость
Величина магнитной проницаемости у так называемых немагнитных металлов (Си, Pb, А1 и др.) близка к единице, у железа, никеля и кобальта, представляющих ферромагнитные металлы, достигает значений порядка нескольких тысяч.
В зависимости от величины магнитной проницаемости и задерживающей (коэрцитивной) силы ферромагнитные материалы разделяются на два вида:
а) магнитнотвердые, обладающие большой коэрцитивной силой и относительно малой магнитной проницаемостью;
2) магнит номягкие, имеющие малую задерживающую силу и высокую магнитную проницаемость.
МАГНИТОТВЕРДЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ (магнитожесткие материалы), магнитные материалы, характеризующиеся высокими значениями коэрцитивной силы Hc. Качество магнитотвердых материалов характеризуют также значения остаточной магнитной индукции Br, максимальной магнитной энергии, отдаваемой материалом в пространство Wm и коэффициента выпуклости. Материалы также должны иметь высокую временную и температурную стабильность перечисленных параметров и удовлетворительные прочность и пластичность.
2.
Композицио́нный материа́л (компози́т, КМ) — искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с четкой границей раздела между ними. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу и включенные в нее армирующие элементы. В композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые механические характеристики материала (прочность, жесткость и т.д.), а матрица (или связующее) обеспечивает совместную работу армирующих элементов и защиту их от механических повреждений и агрессивной химической среды. Механическое поведение композиции определяется соотношением свойств армирующих элементов и матрицы, а также прочностью связей между ними. Характеристики создаваемого изделия, как и его свойства, зависят от выбора исходных компонентов и технологии их совмещения.
Билет 36
1)Углеродистые стали — это сплавы в основном железа с углеродом, содержащие до 2% углерода. Кроме углерода, эти стали содержат до 0,8% марганца и до 0,4% кремния, остающихся после раскисления, а также вредные примеси — до 0,055% серы и до 0,045% фосфора.Углеродистая сталь является основным материалом для изготовления деталей машин и аппаратов. Для котельных агрегатов, турбин, вспомогательного оборудования широко применяют низкруглеродистые стали, содержащие до 0,25% углерода. Они очень пластичны и поэтому хорошо поддаются обработке давлением, гибке и правке в горячем и холодном состоянии, хорошо свариваются. Эти стали можно использовать также в виде стального фасонного литья. Кроме того, они обладают вполне удовлетворительными механическими свойствами: достаточно прочны при температурах до 450° С, хорошо воспринимают динамические нагрузки.
2) Изменение пространственной структуры резин под влиянием механического воздействия приводит к усталостному перерождению материала, которое проявляется в изменении свойств резин [ 1, с. При этом в отличие от анизотропии механических свойств, возникающей в процессе утомления при повышенных температурах, анизотропия, возникающая при комнатной температуре, имеет ярко выраженный релаксационный характер. [1]Коррозионная активность и совместимость с неметаллическими материалами характеризует способность топлива вызывать коррозионные поражения металлов, набухание, разрушение или изменение свойств резин, герметиков и других материалов. Это эксплуатационное свойство предусматривает количественную оценку содержания в топливе коррозионно-активных веществ, испытание стойкости металлов, резин и герметиков при контакте с топливом. [2]
Билет 35
1) Более полную систему железоуглеродистых сплавов и процессов формирования структур сталей и чугунов в наглядной форме представляют на диаграмме состояния железоуглеродистых сплавов. В частности, наглядно видно, как изменяется растворимость цементита в железе в зависимости от температуры.
На диаграмме (рис. 1) даны фазовый состав сплавов и их структура в интервале по составу от чистого железа до цементита (6,67% С). На оси абсцисс показано содержание углерода (С) в процентах по массе, на параллельной ей линии — содержание цементита, на оси ординат — температура. Точка A на диаграмме отмечает температуру плавления чистого железа (1539°С), а точка D — цементита (1500°С). Линия ABCD является линией ликвидуса, а AHIECF — линией солидуса. Выше линии солидуса существует жидкий сплав (Ж) — жидкий раствор углерода в железе.При охлаждении жидких сплавов сначала происходит кристаллизация, а затем после отвердевания — фазовые структурные превращения вследствие полиморфизма железа и изменения растворимости углерода в аустените и феррите. Все эти изменения наблюдаются на диаграмме железо — углерод, причем эту сложную диаграмму при ее изучении разделяют на части, рассматривая каждую из них как двухкомпонентную диаграмму.
2) Каучуки и их вулканизаты, как всякие ненасыщенные соединения, способны к различного рода химическим превращениям. Важнейшей реакцией, которая непрерывно происходит при хранении и эксплуатации резиновых изделий, является окисление резины, ведущее к изменению ее химических, физических и механических гппйгтк Тппкко эбонит, превращающийся в полностью насыщенное соединение за счет присоединения к макромолекулам каучука предельно возможного количества серы, представляет собой химически инертный материал. Совокупность всех изменений, происходящих в резине в процессе длительного окисления, принято называть ее старением.Старение принадлежит к категории сложных многостадийных превращений, на определенных этапах которого значительно уменьшаются эластичность, износостойкость и в некоторой степени прочность резины. Иначе говоря, с течением времени работоспособность резиновых изделий, а следовательно, и надежность работы автомобилей снижаются. К разряду наиболее неблагоприятных изменений резины, возникающих вследствие старения, относится необратимое снижение ее эластичности. В результате повышенная хрупкость резины, в первую очередь ее поверхностных слоев, обусловливает появление в деформируемых деталях трещин, постепенно углубляющихся и в конце концов приводящих к разрушению изделия.Последствия старения резины аналогичны последствиям от понижения температуры, с той лишь разницей, что последние по своему характеру являются временными и частично или полностью устранимыми с помощью нагревания, тогда как первые никакими способами нельзя ослабить и тем более устранить.Борьба со старением ведется различными методами. Очень эффективной является добавка противостарителей (ингибиторов), 1... 2 % которых по отношению к содержащемуся в резине каучуку замедляют процесс окисления в сотни и тысячи раз. С той же целью некоторые резиновые изделия выпускаются с заводов в герметичной упаковке (в полиэтиленовых чехлах).Однако технологических средств оказывается недостаточно, поэтому дополнительно приходится применять ряд эксплуатационных мер. С повышением температуры старение усиливается, причем от нагревания на каждые 10 °С скорость старения возрастает в два раза. Замечено также, что окисление резины интенсивнее на тех участках, которые испытывают большее напряжение. Следовательно, необходимо содержать резиновые изделия по возможности в недеформированном состоянии.
Билет34
1) Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов
Цементит (Ц или Fe3C) обладает сложной ромбической решеткой. Под микроскопом эта структурная составляющая имеет вид пластинок или зерен различной величины. Цементит тверд (800 НВ) и хрупок, пластичность его близка к нулю. Различают цементит, выделяющийся при первичной кристаллизации из жидкого сплава (первичный цементит).Цементит, выделяющийся из твердого раствора γ-аустенита (вторичный цементит). Кроме того, при распаде твердого раствора α выделяется третичный цементит. Все формы цементита имеют одинаковое кристаллическое строение и свойства, но различную величину частиц - пластинок или зерен. Наиболее крупными являются частицы ЦⅠ, а наиболее мелкими ЦⅢ. До 217°С (точка Кюри) цементит ферромагнитен, а при высоких температурах - парамагнитен. Название обусловлено структурой, похожей на цемент. Феррит (Ф, α, Feα) - это твердый раствор внедрения С в Feα.
Феррит ( от ferrum - железо по латински) обладает решеткой К6; под микроскопом имеет вид светлых зерен различной величины. Феррит мягок (твердость 80 НВ) и пластичен. Пластичность феррита зависит от величины зерна: чем мельче зерна, тем пластичность выше. До 768°С (точка Кюри) он феррамагнитен, а при более высоких температурах парамагнитен.
Аустенит (по имени английского ученого Р.Аустена) (А, γ или Feγ(С)) - это твердый раствор внедрения С в Feγ. Аустенит обладает решеткой К12; под микроскопом имеет вид светлых зерен с двойными линиями. Твердость его 220 НВ. Аустенит парамагнитен. Графит обладает решеткой Г6 со слоистым расположением атомов. Под микроскопом он имеет вид пластинок различной формы и величины (серые чугуны); хлопьев (ковкие чугуны), а также шарообразную форму (высокопрочные чугуны). При 1147°С у сплавов, содержащих больше 2,14% С, проходит эвтектическое превращение (образование ледебурита).
Ледебурит (Л) (по имени немецкого ученого А.Ледебура) - это смесь аустенита и цементита. Он возникает в процессе первичной кристаллизации при 1147°С. Входящий в состав ледебурита аустенит при 727°С превращается в перлит, а в интервале от 727°С до обычных температур порядка 20°С ледебурит состоит из смеси перлита и цементита. Твердость его около 700 НВ, и он обладает значительной хрупкостью. Ледебурит характерен для структуры белых чугунов. При 727°С у сплавов с содержанием 0,02-0,025% С проходит эвтектоидное (перлитное) превращение.
Перлит (П) (название получено по структуре, имеющей вид перламутра) - это эвтектоидная смесь феррита и карбида, образующаяся из аустенита при вторичной кристаллизации и содержащая 0,8% С. Перлит может иметь пластинчатое строение (если цементит в виде пластинок) или зернистое строение (если цементит в виде зерен). В зависимости от строения твердость его 160-190 НВ (для зернистого) и 190-230 НВ (для пластинчатого). Зернистый перлит пластичней.
2)С изменением температуры очень сильно изменяются свойства резины, причем работоспособность деталей из нее по разным причинам уменьшается как при нагревании, так и при охлаждении.Как следует из рис. 11.4, с понижением температуры резины предел прочности растет, а эластичность падает и при —80 °С она становится практически равной нулю.Отметим, что прочность резины, увеличивающаяся с понижением температуры в первом приближении по линейному закону (рис. 11.4), достигает при — 80 °С примерно такого же значения, какое при комнатной температуре имеет совершенно лишенный эластичности вулканизат — эбонит.Таким образом, основным неблагоприятным следствием понижения температуры является уменьшение эластичности резины, которая по мере охлаждения приближается по хрупкости к эбониту. Уже при —4 °С наиболее распространенные сорта резины не способны обратимо деформироваться в необходимых пределах, и только вулканизаты на базе специальных морозостойких каучуков сохраняют требующуюся эластичность при температуре —50 "С и ниже. Из чего следует, что резиновые изделия в зимнее время требуют к себе пристального внимания и осторожного обращения.
Билет33
1) Желе́зо — элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементовД. И. Менделеева с атомным номером 26. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum). Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия). Физические свойства [править]
Железо — типичный металл, в свободном состоянии — серебристо-белого цвета с сероватым оттенком. Чистый металл пластичен, различные примеси (в частности — углерод) повышают еготвёрдость и хрупкость. Обладает ярко выраженными магнитными свойствами. Часто выделяют так называемую «триаду железа» — группу трёх металлов (железо Fe, кобальт Co, никель Ni), обладающих схожими физическими свойствами, атомными радиусами и значениями электроотрицательности.
Для железа характерен полиморфизм, он имеет четыре кристаллические модификации:
до 769 °C существует α-Fe (феррит) с объёмноцентрированной кубической решёткой и свойствами ферромагнетика (769 °C ≈ 1043 K — точка Кюри для железа);
в температурном интервале 769—917 °C существует β-Fe, который отличается от α-Fe только параметрами объёмноцентрированной кубической решётки и магнитными свойствамипарамагнетика;
в температурном интервале 917—1394 °C существует γ-Fe (аустенит) с гранецентрированной кубической решёткой;выше 1394 °C устойчиво δ-Fe с объёмоцентрированной кубической решёткой.
Углерод
Углерод в виде древесного угля применялся в глубокой древности для выплавки металлов. Издавна известны аллотропные модификацииуглерода — алмаз и графит. Физические свойства [править]Углерод существует во множестве аллотропных модификаций с очень разнообразными физическими свойствами. Разнообразие модификаций обусловлено способностью углерода образовыватьхимические связи разного типа.
начале XIX века в русской химической литературе иногда применялся термин «углетвор» (Шерер, 1807; Севергин, 1815); с 1824 года Соловьёв ввёл название «углерод». Соединения углерода имеют в названии часть карб(он)- от лат. carbō (род. п. carbōnis) «уголь».
2)Предел прочности при растяжении и сжатии вулканизованной резиныопределяется теми же методами и машинами, что и при оценке прочности металла (ГОСТ 270-75).
Предел прчность (разрывная прочность) - напряжение в резине в момент ее разрыва:
δz = P / S
где Р - максимальная нагрузка к моменту разрыва, S - площадь поперечного сечения образца до растяжения. Относительное удлинение - выраженное в прцентнах удлинение образца резины в момент разрыва:
εz = (L1 - L0) / L0 * 100 %
где L0 - длина образца до начала испытания, L1 - длина образца на момент разрыва. Остаточное удлинение - выраженное в процентах отношение длины разорванного образца к его первоначальной длине:
θz = (L2 - L0) / L0 * 100 %
где L2 - длина обрахца после разрыва. Чем больше разность между относительным и остаточным удлинением, тем лучше эластичность резинового материала.
Билет 32
1) На сегодняшний день проблемы антикоррозионной защиты строительных и других видов конструкций, различной продукции и материалов являются актуальными как в России, так и во многих странах мира. В промышленно развитых странах коррозия металлов наносит существенный ущерб экономике каждого государства, поэтому данные вопросы играют немаловажную роль как в быту, так и в государственных масштабах.
В нашей стране накоплен некоторый опыт проведения исследований с целью определения скорости коррозионных процессов и методов защиты. Усилена работы в сфере разработки специализированных материалов и технологий, которые обеспечивают высокую степень защиты от коррозии.Актуальность проблемы антикоррозионной защиты металлов основывается на необходимости защиты окружающей среды, сохранения природных ресурсов, а также рационального использования и хранения металлических конструкций в условиях производства.В настоящее время существует большое количество приемов и средств для борьбы с коррозией. Одними из действенных методов существенно уменьшить коррозионные процессы или полностью их ликвидировать являются использование коррозионностойких материалов, нанесение защитных покрытий, введение в потенциально подверженную коррозии среду ингибиторов, таких как нитриты, хроматы, арсениты.
2) Наполнители — порошкообразные материалы разделяются на активные и неактивные. К активным наполнителям относятся: ламповая, газовая, форсуночная сажи, каолин, цинковые белила (окись цинка и др.). Эти вещества, вводимые в количестве 45—60%, значительно повышают прочность при разрыве, сопротивление истиранию и другие механические характеристики. Неактивные наполнители вводят главным образом для удешевления резин. В качестве неактивных наполнителей используют мел, тальк, барий и другие вещества.
Мягчители — вещества, предназначенные для облегчения перемешивания каучука с порошкообразными составляющими и придания резине мягкости. В качестве мягчителей, вводимых в количестве 2—5%, применяют вазелин, вазелиновое масло, стеарин, парафин, мазут, канифоль, дибутилфталат и др.
Противостарители применяют для предохранения резиновых изделий от старения, которое появляется в основном в результате длительной эксплуатации под действием высоких температур, солнечных лучей и механических воздействий.В качестве противостарителей применяют сложные органические вещества (ароматические амины и диамины, продукты конденсации аминов с альдегидоэфирами и др.). В резиновые смеси они вводятся в количестве 1—2%.
Регенерат— продукт переработки старых резиновых изделий, заменяет каучук, дешевле его. В смесях, содержащих регенерат, составляющие распределяются быстрее и лучше, чем в чистом каучуке. При введении регенерата резиновые изделия значительно удешевляются и повышается их пластичность.
Красители служат для окраски резины (окись титана, родамин, сурик, ультрамарин и др.).