1. Сплавы на основе железа. Чугуны. Стали. Классификация сталей, марки сталей. Применение в механических устройствах
2. Сплавы на основе меди и алюминия. Классификация, обозначение, достоинства и недостатки. Применение сплавов как конструкционных материалов в механических устройствах
3. Неметаллические материалы. Виды, свойства, применение термопластов и термореактивных пластмасс. Достоинства и недостатки пластмасс. Применение резины, бумаги, композиционных (зубчатые ремни) материалов
Список используемых источников
1. Сплавы на основе железа. Чугуны. Стали. Классификация сталей, марки сталей. Применение в механических устройствах
Сплавами называют материалы, состоящие из нескольких химических элементов, из которых хотя бы один является металлом.
В металлургии железо и все его сплавы называют чёрными металлами.
В чистом виде железо слишком мягкое, поэтому для повышения прочности в него вводят углерод. И в зависимости от его содержания сплавы железа делятся на стали и чугуны. Если углерода в сплаве содержится более 2,14%, то такой сплав называется чугуном. А если менее 2,14%, то это сталь.
Стали.
Стали в зависимости от содержания углерода делятся на:
- доэвтектоидные, содержание углерода до 0,8%;
- эвтектоидную, содержание углерода ровно 0,8%;
- заэвтектоидные, содержание углерода более 0,8%.
Структура доэвтектоидной стали при комнатной температуре представляет феррит и перлит. При этом чем больше в стали углерода, тем больше перлита. С увеличением концентрации углерода в стали уменьшается количество мягкого феррита и возрастает доля твёрдого и хрупкого цементита, то ли входящего в состав перлита, то ли самостоятельно существующего в виде структурной составляющей, как в заэвтектоидной стали.
Вследствие увеличения количества твёрдого цементита с повышением содержания углерода возрастают твёрдость и прочность стали, но уменьшаются пластичность и ударная вязкость, увеличивается порог хладноломкости. Такая закономерность наблюдается при повышении содержания углерода до 0.9 %. При повышении количества углерода свыше 0,9 %, твёрдость стали продолжает увеличиваться, а предел прочности и текучести начнёт снижаться. Это обусловлено тем, что дальнейшее увеличение количества цементита существенно повышает хрупкость стали.
Таким образом, доэвтектоидные стали имеют достаточно высокую пластичность, но сравнительно невысокую твёрдость. Доэвтектоидные стали применяют для изготовления деталей машин и металлоконструкций, где необходимо сочетание высокой пластичности и ударной вязкости со сравнительно высокой прочностью. Заэвтектоидные стали отличаются высокой твёрдостью, но невысокой пластичностью, поэтому их применяют для инструмента.
Наряду с основными элементами сталей – железо и углерод – в состав стали входят примеси, которые попадают в сталь в процессе её производства.
2. Сплавы на основе меди и алюминия. Классификация, обозначение, достоинства и недостатки. Применение сплавов как конструкционных материалов в механических устройствах
Основными свойствами меди являются: высокая тепло и электропроводность; небольшая прочность и хорошая обрабатываемость давлением. Данные свойства обусловили довольно узкое применение чистой меди, в токопроводящих деталях. Для расширения области применения меди, на ее основе получают различные сплавы, такие как латунь и бронза. Для дальнейшего улучшения свойств сплавы подвергают процессу легирования. Основные легирующие элементы и их буквенное обозначение представлены ниже.
Основные легирующие элементы обозначают следующими буквами:
- А – алюминий;
- Н – никель;
- О – олово;
- Ц – цинк;
- С – свинец;
- Ж – железо;
- Мц – марганец;
- К – кремний;
- Ф – фосфор;
- Т – титан.
Латунные сплавы подразделяют на двойные и многокомпонентные. Рассмотрим примеры маркировки.
Двойные латунные сплавы маркируются следующим образом: Л48. Цифра 48 означает содержание меди в процентах, в нашем примере 48%
Многокомпонентные латунные мплавы маркируются следующим образом: ЛЖК80-5-5.
Первые цифры указывают среднее содержание меди, а последующие – легирующих элементов. В нашем примере содержание меди составляет 80%, и по 5% железа и кремния, а остальное – цинк.
Приведём примеры маркировки бронз и медно-никелевых сплавов.
Маркировка бронзы: БрОКС 6-6-6. Бронза содержит по 6 % олова кремния и свинца.
Маркировка медно-никелевого сплава: МН20. медно-никелевый сплав мельхиор содержит 20% никеля.
3. Неметаллические материалы. Виды, свойства, применение термопластов и термореактивных пластмасс. Достоинства и недостатки пластмасс. Применение резины, бумаги, композиционных (зубчатые ремни) материалов
Полиэтилен, фторопласт, полистирол, полиамиды относят к термопластам. Термопласты обладают свойством обратимости, которое заключается в следующем: при нагревании они переходят в пластическое состояние, в котором им можно предать любую форму, а после охлаждение они вновь затвердеют. Такой переход термопластов из одного агрегатного состояния в другое никак не изменяет их химические свойства и может осуществляется неоднократно. Однако данное свойство приводит к существенному недостатку: свойства термопластов сильно зависят от температуры. Термопласты легко формуются и надежно свариваются в изделия сложных форм, устойчивы к ударным и вибрационным нагрузкам, обладают хорошими антифрикционными свойствами.
Термореактивные пластмассы, в отличие от термопласта, при повторном нагревании не переходят в пластическое состояние. А, следовательно, они лишены основного недостатка термопласт: свойства пластмасс практически не зависят от температуры. По сравнению с термопластами термореактивные пластмассы обладаю более высокими показателями твердости, упругости, теплостойкости, сопротивлению усталостной прочности. Различают следующие виды пластмасс: в зависимости от наполнителя:
- монолитные;
- слоистые;
- композитные пластмассы (в качестве наполнителя используют волокна).
Достоинства пластмасс:
- являются хорошими электроизоляционными материалами;
- обладают высокой химической и коррозионной стойкостью;
- малая плотность и теплостойкость;
- Обладают достаточной прочностью и упругостью.
Детали, изготовленные из пластмасс, имеют блестящую гладкую поверхность разных цветов. Большим достоинством пластмасс является их высокая технологичность, обеспечивающая значительное сокращение производственного цикла. Трудоемкость изготовления пластмассовых деталей уменьшается в 5 – 6 раз, а себестоимость продукции снижается в 2 – 3 раза, при этом получают очень высокий коэффициент использования материала, равный 0,9 … 0,95. Это приводит к значительному снижению материалоемкости и из-за малой плотности пластмасс, к уменьшению массы конструкции в 4 – 5 раз.
