Тема 14. Цветные металлы и сплавы

Алюминий, магний и их сплавы. Классификация, маркировка, термиче­ская обработка, область применения. Титан и его сплавы, маркировка, при­менение. Медь и ее сплавы: бронзы (деформируемые и литейные), латуни. Маркировка, свойства, области применения. Антифрикционные материалы: баббиты, многослойные подшипники.

Методические указания

При изучении этой темы следует обратить особое внимание на основные свойства чистых металлов (алюминий, магний, медь, титан) и наиболее распространенных сплавов на их основе, структуру этих сплавов, диаграммы состояния, а также на области их применения.

Студенты должны запомнить классификацию перечисленных сплавов, уметь по марке сплава определить его примерный состав.

Изучая сплавы алюминия, нужно внимательно рассмотреть деформи­руемые и литейные сплавы, процесс старения дуралюмина в зависимости от температуры.

Следует изучить состав, свойства и области применения магниевых сплавов, пути повышения прочности сплавов без потери пластичности и вязкости, а также основные преимущества алюминиевых и магниевых сплавов, связанные с их высокой удельной прочностью.

Титановые сплавы характеризуются высокой прочностью, наибольшей плотностью, относительно хорошей жаропрочностью и высокой кор­розионной стойкостью во многих агрессивных средах.

Необходимо хорошо изучить состав, свойства и области применения титановых сплавов, их преимущества перед другими сплавами цветных металлов.

Важнейшими медными сплавами, имеющими широкое применение в технике, являются латуни и бронзы.

Студенты должны внимательно рассмотреть классификацию медных сплавов и усвоить маркировку, состав, структуру, свойства и области при­менения различных групп медных сплавов.

В качестве подшипниковых сплавов используют в основном сплавы на оловянной и свинцовой основе (баббиты), сплавы на цинковой и алюми­ниевой основе, а также медно-свинцовые сплавы. Курсанты должны знать требования, предъявляемые к этим сплавам, их состав и структуру, а также области применения.

В заключении необходимо ознакомиться с требованиями Российского морского регистра судоходства к алюминиевым и медным сплавам и деталям, изготовленным из этих сплавов.

Литература: [3], с. 478-537, 568-574; [2], с. 378-422; [1], с. 307-324; [5], с. 451-459; [6], с. 176-204; [7], с. 478-535; [8], с. 220-231.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите характерные физические и механические свойства алюминия и области его применения.

2. На какие группы делятся алюминиевые сплавы в зависимости от тех­нологии обработки?

3. В чем сущность модифицирования алюминиевых сплавов? Объяс­ните влияние модифицирования на структуру и свойства силуминов.

4. Какие алюминиевые сплавы относятся к деформируемым алюминие­вым сплавам?

5. Какие алюминиевые сплавы относятся к литейным? В чем сущность процессов старения дуралюмина?

6. Укажите характерные свойства магния и области его применения.

7. Укажите характерные свойства магниевых сплавов, их маркировку и области применения.

8. Опишите характерные свойства титановых сплавов.

9. Опишите влияние цинка на механические и технологические свойства латуни. Укажите состав (марки), свойства и применение латуней.

10. Какую структуру имеет латунь, содержащая 20 и 40 % Zn?

11. Почему бронзы часто используют в качестве антифрикционного ма­териала? Какую бронзу наиболее часто применяют для изготовления вкла­дышей подшипников скольжения?

12. Какие требования предъявляются к антифрикционным сплавам?

13. Укажите строение, преимущества и недостатки триметаллических (трехслойных) подшипников.

14. Перечислите преимущества и недостатки металлокерамических и минералокерамических твердых сплавов.

 

Тема 15. Неметаллические материалы. Композиционные и порошковые материалы

Классификация неметаллических материалов, области их применения. Основы строения, свойства полимерных материалов и способы их получения. Типовые термопластические и термореактивные материалы, методы упроч­нения, особенности механических свойств полимеров, обусловленные их строением, области их применения.

Основы строения резиновых материалов, их составы для придания за­данных свойств, области применения. Стекла. Керамика. Общие сведения, Области применения. Экономическая эффективность применения неметал­лических материалов в технике.

Виды композиционных материалов, классификация, свойства, преиму­щества и недостатки, области применения. Порошковые материалы. Способы получения. Конструкционные, инструментальные и специальные по­рошковые материалы. Области применения.

Методические указания

При изучении данной темы, прежде всего, необходимо ознакомиться с общей классификацией и характеристикой неметаллических материалов, их специфическими свойствами в зависимости от химической природы и структуры.

Изучая пластмассы, надо усвоить, что основной их составляющей являются высокомолекулярные вещества, состоящие из гигантских молекул различной формы структуры, к которой добавляют различные наполнители, пластификаторы, стабилизаторы и т. д.

Следует знать, какие составляющие можно использовать для придания пластмассам тех или иных физико-механических свойств.

При изучении резиновых материалов необходимо уяснить состав резины, способы получения и влияние различных добавок на ее свойства, обуслав­ливающие широкое применение в различных отраслях промышленности.

Необходимо подробно рассмотреть влияние наполнителей, мягчитлей, противостарителей и ускорителей на свойства резины, изучить методы изго­товления и соединения изделий из резины, а также техническую и экономи­ческую целесообразность применения неметаллических материалов в ма­шиностроении и других областях техники.

Серьезное внимание следует уделить изучению неорганического стекла, общих его свойств, областей применения технических стекол, а также строе­нию теплозвукоизоляционных стекловолокнистых материалов и ситаллов.

Необходимо подробно ознакомиться с керамическими материалами, изучить свойства керамики на основе чистых оксидов и бескислородной ке­рамики, области их применения.

Композиционные материалы представляют собой искусственные ма­териалы, получаемые сочетанием химически неоднородных компонентов, и являются весьма перспективными для применения в различных областях народного хозяйства.

Следует обратить внимание на их физическую природу, свойства за­висимости от вида матрицы и формы, размеров и взаимного расположения наполнителя, на возможность использования композиционных материалов в качестве жаропрочных и способы повышения их жаропрочности.

Изучая порошковые материалы, необходимо четко усвоить основные этапы технологии производства изделий из порошков: получение и подго­товка порошков, их формирование, спекание и дополнительная обработка спеченных изделий. Следует запомнить отличительную особенность пористых порошковых материалов, позволяющую получать требуемые эксплуатационные свойства, изучить конструкционные порошковые материалы и требования, предъявляемые к ним. Необходимо подробно изучить состав, свойства, маркировку и применение порошковых материалов.

В заключении следует уделить серьезное внимание изучению вопро­сов техники безопасности и охраны окружающей среды при производстве неметаллических материалов и их исходных компонентов.

Литература: [3], с. 582-669; [2], с. 422-520; 428-431; [1], с. 707-728, 730-798; [5], с. 451-459; [6], с. 215-295; [8], с. 248-258.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите наполнители, пластификаторы и стабилизаторы, наиболее часто применяемые для получения специфических свойств пластических масс.

2. Какие полимеры называют термопластическими? Назовите области их применения.

3. Назовите методы переработки пластмасс в вязкоэластичном состоянии.

4. Назовите виды каучуков, их свойства. Каков состав резины?

5. Перечислите методы изготовления и соединения изделий из резины.

6. Назовите представителей керамики на основе чистых оксидов. Дайте сравнительную оценку свойств.

7. Как классифицируются композиционные материалы с неметалличе­ской матрицей по виду упрочнителя и матрицы?

8. Что такое карбоволокниты? Какие их состав, разновидности и свойства?

9. Что такое органоволокниты? Укажите их свойства и применение.

10. Назовите основные физико-механические свойства композиционных материалов с металлической матрицей.

11. Какие достоинства и недостатки порошковой металлургии?

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 1

1.Чем отличается макроструктура от микроструктуры? Какое условие необходимо для протекания процесса кристаллизации? Что такое твердый раствор? Какие виды твердых растворов вы знаете?

2.Что такое полиморфное превращение и какие необходимы условия для его протекания? Что такое концентраторы напряжений и почему они опасны?

3.Определите число фаз, их состав и количество при разных темпера­турах и составов сплавов между линиями ликвидус и солидус в двухкомпонентной системе с полной взаимной растворимостью в жидком и твердом состоянии.

4.Что такое текстура деформации и как она влияет на свойства металла?

5.Что предопределяет сверхпластичность металлов и сплавов? Какие факторы влияют на температурный процесс рекристаллизации? Почему испытания на растяжение наиболее широко применяются по сравнению с другими видами испытаний?

6.Что такое конструктивная прочность и какие параметры использу­ются для ее оценки? Когда будет крупнее рекристаллизованное зерно: после деформации на 25 или 75 %?

7.Что такое твердый раствор? Виды твердых растворов, примеры. Какими стандартными характеристиками механических свойств оценивается пла­стичность металлов и сплавов? Как они определяются?

8.Что такое дислокация? Виды дислокаций и их влияния на механиче­ские свойства металлов. Как связано число твердости НВ с временным со­противлением? Что больше - KCU, KCV или КСТ одного и того же мате­риала? Почему?

9.Опишите процессы превращения в чистом железе при его нагреве от 20 до 1530°С. Постройте кривую охлаждения чистого железа.

10.Опишите процессы превращения в немодифицированном силумине марки АЛ4, содержащем 10 % кремния, при нагреве от комнатной температу­ры до жидкого состояния. Постройте кривую нагрева при 400, 530 и 660°С.

11.Опишите процессы превращения в чугуне с содержанием углерода 4,0 % при охлаждении от жидкого состояния до 20°С. Постройте кривую охлаждения и назовите структуру при 1400, 1100 и 500°С.

12.Опишите процессы превращения в чугуне с содержанием углерода 6,0 % при нагреве до температуры 1400°С. Постройте кривую нагрева и назовите структуры при 300, 1100 и 1200°С.

13.Опишите процессы превращения в стали У10 при охлаждении от 1500 до 20°С. Постройте кривую охлаждения и назовите структуры при 300, 727, 1100 и 1400°С.

14.Опишите процессы превращения в дуралюмине марки Д16 с со­держанием меди 4,0 % при нагреве от 20 до 700°С. Постройте кривую на­грева и назовите структуры при 400, 550 и 630°С.

15.Изложите процессы превращения в силумине марки АЛ9 с содер­жанием кремния 8,0 % при нагреве от 20 до 700°С. Постройте кривую на­грева и назовите структуры при 400, 574 и 620°С.

16.Выберите температурно-временной режим полного отжига листовой стали 08пс после холодной прокатки. Назовите структуру и укажите про­цессы, протекающие в стали при полном отжиге стали 08пс.

17.Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа и укажите на ней температуру закалки стали 55 в воде. Постройте кривую охлажде­ния образовавшейся структуры.

18.Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа и укажите на ней температуру изотермической закалки стали 60СГА. Постройте кривую охлаждения и укажите химический состав стали, закалочной среды и зари­суйте полученную структуру.

19.Выберите температурный режим высокого отпуска стали 55ХГР после закалки. Постройте кривую нагрева закаленной стали до температуры высокого отпуска. Зарисуйте структуру и укажите свойства стали 55ХГР после высокого отпуска.

20.Выберите температурный режим газового азотирования стали 18Х2Н4ВА с целью повышения износостойкости поверхностного слоя. Опишите применяемое оборудование, химические реакции и свойства после азотирования.

21.Выберите способ поверхностной закалки ходового колеса крана из стали 50Г2. Охарактеризуйте выбранный способ закалки (температур­ный режим, кривая охлаждения, схема структуры по высоте колеса).

22.Выберите температурный режим борирования втулки цилиндра двигателя внутреннего сгорания из стали 45. Опишите применяемое обо­рудование, химические реакции, используемые режимы термической об­работки после борирования и полученные свойства втулки.

23.Опишите основные характеристики прочности и пластичности. Постойте диаграмму растяжения для стали.

24.Охарактеризуйте понятие "конструктивная прочность".

25.Приведите классификацию и маркировку чугунов. Охарактеризуйте влияние примесей на свойства чугунов.

26.Приведите классификацию и маркировку инструментальных сталей и сплавов.

27.Приведите классификацию и маркировку жаростойких и жаропроч­ных сталей и сплавов. Назовите области их применения.

28.Приведите классификацию и маркировку сталей и сплавов с особыми физическими свойствами. Назовите области их применения.

29.Приведите классификацию и маркировку медных сплавов. Назовите области применения меди и ее сплавов.

30.Охарактеризуйте свойства меди и ее сплавов с алюминием, кремнием и бериллием. Назовите области применения этих сплавов.

31.Приведите классификацию и маркировку алюминиевых сплавов. Назовите области их применения.

32.Приведите классификацию и маркировку магниевых сплавов. Назо­вите области их применения.

33.Приведите классификацию и маркировку антифрикционных сплавов. Назовите области их применения.

34.Приведите классификацию и маркировку припоев. Назовите области их применения.

35.Охарактеризуйте влияние цинка на механические свойства латуней.

36.Приведите классификацию и характеристики неметаллических ме­таллов.

37.Приведите классификацию и укажите технологические свойства пла­стмасс.

38.Охарактеризуйте высоконаполненные конструкционные пластмассы. Укажите их механические свойства и области применения.

39.Охарактеризуйте газонаполненные пластмассы. Укажите их меха­нические свойства и области применения.

40.Укажите свойства неорганического стекла и ситаллов. Области их применения.

41.Укажите свойства керамических материалов и назовите области их применения.

Таблица 1

а/б

(а) предпоследняя цифра (а) / (б) последняя цифра шифра Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 718; Мы поможем в написании вашей работы! Поделиться с друзьями: ⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒ Мы поможем в написании ваших работ! . . © 2014-2024 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.031)