Вопрос 22
Вопрос 33
Вопрос 65
Вопрос 99
Практическое задание
Список используемой литературы
Вопрос 22. Охарактеризуйте высокопрочный чугун, его получение, свойства, маркировку.
Получают высокопрочный чугун главным образом модифицированием. В качестве модификатора используют магний (Mg), кальций (Ca), церий (Ce) и другие элементы. Микроструктура высокопрочного чугуна характеризуется наличием графита шаровидной формы, что и обеспечивает повышение прочности. Наибольший эффект повышения прочности достигается в толстостенных отливках. Пример маркировки: ВЧ 40-10, где первая цифра показывает предел прочности при растяжении в кгс/мм2, а вторая - относительное удлинение в %. Известно, что на сферических поверхностях внутренние напряжения не концентрируются. Именно это и положено в основу производства высокопрочных чугунов, у которых графит приобретает шаровидную форму. Структура металлической основы у таких чугунов ферритоперлитная с большим или меньшим количеством перлита.
Высокопрочные чугуны получают путем введения в ковш с жидким чугунов специальных присадок, получивших название модификаторы. Модификаторы играют роль искусственных центров кристаллизации и, равномерно распределяясь по объему жидкого металла, приводят к началу кристаллизации не только от стенок литейной формы, но и внутри самого объема этой формы. Поскольку искусственный зародыш в момент кристаллизации чугуна со всех сторон окружен жидким металлом, это создает условия для формирования кристаллов сферической формы.
В качестве модификаторов обычно используется магний, но т.к. введение металлического магния сопровождается сильным пироэффектом, то чистый магний заменяют его лигатурами (например, сплавом магния и никеля). Неплохие результаты дает модифицирование чугуна церием или силикокальцием.
Механические свойства чугуна могут быть еще улучшены изменением формы графитовых включений из вытянутых прожилок в круглые шаровидные выделения. Чугун с шаровидным графитом называется высокопрочным. Благодаря шаровидной форме графита металлическая основа чугуна является менее разобщенной, ослабляет действие графитных включений, как надрезов, и сплав достигает прочности среднеуглеродистой стали – до 800 МПа.
Вопрос 33. Укажите состав и применение жаростойких сталей.
К жаростойким относятся стали и сплавы, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии при температурах выше 550 ºC и обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах.
Повышение жаростойкости сплавов заключается в легировании добавками, которые, не снижая показателей жаропрочности и других свойств, снижают скорость окисления сплавов за счет образования на их поверхности плотной защитной пленки окислов, хорошо связанных с ос-новой. Диффузия (особенно кислорода) через оксидные пленки затруднена, что приводит к торможению процесса дальнейшего окисления.
Жаростойкость стали достигается введением хрома, никеля, алюминия или кремния, образующих в процессе нагрева защитные пленки оксидов (Cr,Fe)2O3, (Al,Fe)2О. Введение в сталь 5–8 % хрома повышает жаростойкость до 700–750 °C, до 17 % – до 1000 °C, 25 % – до 1100 °С. Дополнительное легирование к 25 % хрома 5 % алюминия повышает жаростойкость до 1300 °С.
Жаростойкие стали и сплавы разделены на следующие группы:
- хромистые и хромоалюминиевые стали ферритного класса;
- хромокремнистые мартенситного класса;
- хромоникелевые аустенитные стали;
- сплавы на хромоникелевой основе.
К группе ферритных хромистых и хромоалюминиевых сталей отнесены высокохромистые стали на основе 13–28 % Сr, которые при достаточно низком содержании углерода и легирования их ферритнообразующими элементами имеют однофазную ферритную структуру. Эти стали применяют для изготовления теплообменников, деталей аппаратуры химических производств, печного оборудования и других изделий, которые не испытывают значительных нагрузок и работают при высоких темпера-турах длительное время (08Х17Т, 15Х25Т, 15Х28, 1Х13Ю4). Чем выше содержание хрома, алюминия и кремния в сталях, тем больше температуры, при которых они сохраняют требуемые эксплуатационные свойства.
Стали ферритного класса обладают невысокой прочностью и жаропрочностью, высокой пластичностью и удовлетворительными технологическими свойствами.
Вопрос 65. Охарактеризуйте электропроводность жидких диэлектриков.
Жидкие диэлектрики представляют собой низкомолекулярные вещества органического происхождения, которые бывают полярными и неполярными. Их электрофизические свойства в значительной степени зависят от строения молекул и наличия примесей. Примеси образуются при окислении и разложении углеводородных фракций, при поглощении воды и попадании частичек волокнистых материалов.
Жидкие диэлектрики характеризуются диэлектрической проницаемостью ε, электропроводностью, диэлектрическими потерями (тангенс угла диэлектрических потерь tgδ), электрической прочностью Eпр.
Электропроводность жидких диэлектриков обусловлена перемещением ионов, которые возникают в результате диссоциации самой жидкости и примесей, а также перемещением заряженных частиц – молионов. С повышением температуры возрастает подвижность ионов и степень тепловой диссоциации. Эти факторы увеличивают электропроводность.
При небольших напряжениях электрического поля вступает в силу закон Ома, т.е. электрический ток I, проходящий в жидкости, меняется пропорционально напряженности поля. В электрических полях с большой напряженностью E (примерно 10…100 МВ/м) электрический ток не подчиняется закону Ома из-за увеличения числа ионов под влиянием поля.
Кроме ионной электропроводности у жидких диэлектриков наблюдается молионная электропроводность, когда носителями зарядов являются мельчайшие примеси. Такими примесями могут быть вода, различные твердые высокодисперсные частицы, находящиеся во взвешенном состоянии. Эти частицы адсорбируют своей поверхностью ионы и при воздействии электрического поля перемещаются к соответствующим электродам. У технических жидких диалектов, содержащих определенную долю примесей, при комнатной температуре преобладает молионная проводимость. Молионная проводимость наблюдается у трансформаторного масла, со-держащего мельчайшие частицы глины и эмульсированную воду.
Вопрос 99. Назовите магнитотвердые материалы. Перечислите их важнейшие характеристики.
Магнитотвердые материалы в отличие от магнитомягких имеют существенно большие коэрцитивную силу, которая расположена в пределах 5·103 до 5·106 А/м, и площадь петли гистерезиса. Такие магнитные материалы применяются для изготовления постоянных магнитов – источников постоянных магнитных полей, которые практически во многих случаях выгоднее, чем электромагнитные.
Магнитотвердые материалы по составу и способу получения под-разделяют на следующие группы: литые высококоэрцитивные сплавы; металлокерамические материалы; магнитотвердые ферриты; сплавы на основе редкоземельных элементов.
Основными характеристиками магнитотвердых материалов являются коэрцитивная сила Нс, остаточная индукция Вг и максимальная удельная магнитная энергия WM, отдаваемая материалом в пространство.
Магнитотвердые материалы применяют для изготовления постоянных магнитов – источников постоянных магнитных полей, используемых в различной аппаратуре, устройствах электромагнитной записи, фокусирующих устройствах для телевизоров, микрофонах, электроизмерительных приборах, микроэлектронике, СВЧ-приборах и т.д. Если постоянный магнит в виде кольцевого сердечника, то он практически не от-дает энергию во внешнее пространство, так как почти все магнитные силовые линии замыкаются внутри него. В этом случае магнитное поле вне сердечника практически отсутствует. Что¬бы использовать магнитную энергию постоянных магнитов, нужно в замкнутом магнитопроводе создать воздушный зазор определенного размера. Тогда на образовавшихся концах возникнут полюсы, создающие размагничивающее поле с напряженностью Hd, снижающее индукцию внутри магнита до Bd, которая меньше остаточной индукции Вг Остаточная индукция Вг характеризует материал в том случае, когда магнит находится в замкнутом состоянии и предварительно был намагничен до состояния технического насыщения (Bs).
Практическое задание.
Расшифровать марки материалов и проводов и указать область их применения.
Задание 19.
50ХФА – легированная конструкционная высококачественная сталь, с содержанием 0,5 % хрома; остальное – ванадий и азот.
Задание 42.
ВК6М – инструментальная вольфрамовая сталь содержит 6 % кобальта и 94 % карбидов вольфрамм.
Задание 85.
БрА11Ж6Н6 – бронза деформируемая, безоловянная, со средней массой долей алюминия 11%, железа 6%, никеля 6; остальные (77%) – средняя массовая доля меди.
Задание 93.
ПЛБД – провод с обмоткой из шелка лавсан и хлопчатобумажной пряжи в два слоя.
