2851
.pdfобработке: закалке на аустенит (925-975 ºС) с последующей обработкой холодом (-70 ºС) и старением (350-380 ºС).
Эти стали применяют для изготовления обшивки, сопловых конструкций и силовых элементов узлов летательных аппаратов.
Стали аустенитно-ферритного класса (08Х22Н6Т, 03Х23Н6, 08Х21Н6М2Т, 10Х25Н5М2 и др.) содержат 18-30 % Cr, 5-8 % Ni, до 3 % Mo, 0,03-0,10 % С, а также добавки Ti, Nb, Cu, Si и Ni. Эти стали после закалки в воде с 1000-1100 ºС имеют структуру, состоящую из равномерно распределенных между собой зерен аустенита и феррита с содержанием последнего порядка 40-60 %. Эти стали, применяют в химическом и пищевом машиностроении, судостроении, авиации, медицине.
2.10. Жаропрочные стали и сплавы Эти стали, используются при работе под нагрузкой и об-
ладают достаточной жаростойкостью при температурах выше
500 ºС.
Жаропрочные стали перлитного класса – это низколегированные стали (12Х1МФ, 25Х1М1Ф, 20Х1М1Ф1Бр и др.), содержащие 0,08-0,25 % С и легирующие элементы – Cr, V, Mo, Nb. Лучший комплекс механических свойств обеспечивается закалкой в масле (или нормализацией) с 880-1080 ºС с последующим высоким отпуском при 640-750 ºС. Стали перлитного класса используются для изготовления деталей, длительно работающих в режиме ползучести при температурах до 500580 ºС и малых нагрузках: это трубы пароперегревателей, арматура паровых котлов, детали крепежа.
Стали мартенситного и мартенситно-ферритного классов
(15Х11МФ, 11Х11Н2В2МФ, 15Х12ВНМФ, 18Х12ВМБФР и др.) используются при температурах до 580-600 ºС. Стали с меньшим содержанием хрома (до 11 %) принадлежат к мартенситному классу, а с большим (11-13 %) – к мартенситноферритному. Стали, закаливают на мартенсит с температур 1000-1100 ºС в масле или на воздухе. После отпуска при 600-
111
750 ºС стали приобретают структуру сорбита. Стали, используют для изготовления деталей газовых турбин и паросиловых установок.
Аустенитные стали, обладают большей жаропрочностью, чем мартенситные, их рабочие температуры достигают 700750 ºС. Аустенитные стали пластичны, хорошо свариваются. По способу упрочнения аустенитные стали, подразделяют на три группы:
1)твердые растворы, не упрочняемые старением;
2)твердые растворы с карбидным упрочнением;
3)твердые растворы с интерметаллидным упрочнением. Стали первой группы (08Х15Н24В4ТР, 09Х14Н19В2БР)
применяют в закаленном состоянии (закалка 1100-1600 ºС, вода или воздух). Эти стали используют для изготовления трубопроводов силовых установок высокого давления, работающих при 600-700 ºС.
Аустенитные жаропрочные стали с карбидным и интерметаллидным упрочнением, как правило, подвергают закалке с 1050-1200 ºС в воде, масле или на воздухе и последующему старению при 600-850 ºС.
Стали с интерметаллидным упрочнением используют для изготовления камер сгорания, дисков и лопаток турбин, а также сварных конструкций, работающих при температурах до
700 ºС.
Жаропрочные сплавы на железоникелевой основе (например, ХН35ВТ, ХН35ВТЮ и др.) дополнительно легированы хромом, титаном, вольфрамом, алюминием, бором. Они упрочняются, как и аустенитные стали, закалкой и старением. Сплав ХН35ВТЮ применяют для изготовления турбинных лопаток и дисков, колец соплового аппарата и других деталей, работающих при температурах до 750 ºС.
Примечание.
1. Понятие «качества» стали связывается с ограничениями по содержанию вредных примесей (серы, фосфора) и газов.
112
|
Для сталей обыкновенного качества: Р 0,045 %; |
|
S ,055 % |
Для качественных сталей: Р 0,035 %; S ,035 %
Для высококачественных сталей: Р 0,025 %; S ,025 %
Для особовысококачественных сталей (серии Ш):
Р 0,025 %; S ,015 %
Для особовысококачественных сталей серии ВД и ВИ характерно пониженное содержание газов
2.Четкой классификации и принципов маркировки сталей, полученных порошковой металлургией, и аморфных сплавов в настоящее время нет, необходимо быть внимательным при их расшифровке.
113
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 ПОЛИМЕРНЫЕ, ОРГАНИЧЕСКИЕ
И НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
№ |
Наименова- |
Краткая характеристика |
п/п |
ние, марка |
|
|
I. ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ ПЛАСМАССЫ |
|
|
I.I. НЕПОЛЯРНЫЕ ТЕРМОПЛАСТЫ |
|
|
|
|
1 |
Полиэтилен |
Хорошая водостойкость, стойкость в водных |
|
(карбоцепной |
растворах H2SO4 и HCl, прозрачность, газо- |
|
полимер) |
проницаемость, свариваемость. Экологически |
|
(-СН2-СН2-)n |
безвреден. Диэлектрическая проницаемость |
|
|
2,1-2,4. |
|
- ПЭВД |
- полиэтилен высокого давления (или низкой |
|
|
прочности (ПЭНП), кристалличность 55-65 %, |
|
|
в - 6-8 МПа, - до 800 %, рабочие температу- |
|
|
ры от -70 ºС до +60 ºС; |
|
- ПЭСД |
- полиэтилен среднего давления, в - 21-29 |
|
|
МПа; |
|
- ПЭНД |
-полиэтилен низкого давления (или высокой |
|
|
прочности (ПЭВП), кристалличность 74-95 %, |
|
|
в - 26,5-32,5 МПа, - 200 %, рабочие темпе- |
|
|
ратуры от -70 до +100 ºС. |
2. |
Полипропилен |
Жесткий, нетоксичный, высокопрозрачный, |
|
(-СН2–СН-)n |
низко газо- и влагопроницаем. Диэлектриче- |
ская проницаемость 2,1-2,3, в – 25-40 МПа,
СН3 |
рабочие температуры от -30 ºС до +150 ºС. |
3.Фторопласт-4 Аморфно-кристаллический полимер белого (политетрафцвета, исключительно стоек против всех рас-
торэтилен) творителей; электроизолятор, низкий коэффи- (- CF2– CF2 -)n циент трения (f = 0,04), рабочие температуры
от -269 ºС до +260 ºС.
I.II. ПОЛЯРНЫЕ ТЕРМОПЛАСТЫ
4.Фторопласт-3 Кристалличность 80–85 %, хороший элек- (полифтортроизолятор, химически стоек, низкочастотхлорэтилен) ный диэлектрик, рабочие температуры от -120
(-CF2–CFCl -)n ºС до +170 ºС.
114
|
|
Продолжение прил. 7 |
|
5. |
Винипласт |
Без пластификаторов, отличная коррозион- |
|
|
(жесткий по- |
ная стойкость, химическая пассивность, атмо- |
|
|
ливинилхло- |
сферная стойкость; технологичен, гнѐтся, сва- |
|
|
рид) |
ривается, склеивается; твердый, упругий, поч- |
|
|
(-CH2–CHCl-)n |
ти черного цвета; рабочие температуры от -10 |
|
|
|
ºС до +70 ºС. |
|
6. |
Органическое |
Аморфный термопласт, прозрачен для днев- |
|
|
стекло |
ного света, ультрафиолетовых лучей – 91-92 % |
|
|
(полиметил- |
при толщине 3 мм, инфракрасных лучей – 92 |
|
|
метакрилат) |
%, диэлектрик. Хорошо сваривается и склеи- |
|
|
|
вается ацетоном или дихлоританом, легко по- |
|
|
|
лируется, но нетрещиностоек («серебрится»). |
|
|
|
«Серебрение» предотвращается предваритель- |
|
|
|
ным плоским деформированием растяжением |
|
|
|
при 140-150 ºС, что одновременно повышает |
|
|
|
КС в 5-7 раз. Плотность 1,18 г/см3 (в два раза |
|
|
|
легче стекла). |
|
7. |
Полиамиды |
Кристаллизующиеся полимеры, |
высокая |
|
(капрон, ней- |
прочность при ударных нагрузках, хорошая |
|
|
лон, лавсан, |
эластичность ( - 400-600 %), низкий коэффи- |
|
|
анид) |
циент трения (f 0,05), стойки к щелочам, |
|
|
(-NH-CO- |
бензину, спирту, рабочие температуры до +100 |
|
|
(CH2)m-NH- |
ºС. |
|
|
CO-(CH2)n-) |
|
|
|
ТЕРМОРЕАКТИВНЫЕ ПЛАСТМАССЫ |
|
|
(фенолальдегидные и фенолформальдегидные полимеры) |
|||
1. |
Пресс- |
Относительно невысокая прочность |
в = |
|
порошки |
30-60 МПа; всж. = 150-190 МПа. Наполнители: |
|
|
|
слюда, кварц, каолин, плавиковый шпат, дре- |
|
|
|
весная мука, асбестовая мука. |
|
2. |
Пресс- |
всж. достигает 1200 МПа, КС – 90 кДж/м2. С |
|
|
волокниты |
ростом длины волокна до 30 мм КС растет до |
|
|
|
200 кДж/м2. |
|
|
|
Наполнители: волокна асбеста, хлопка, стек- |
|
|
|
ла. Асбомассы обладают теплостойкостью и |
|
|
|
хорошими фрикционными свойствами, но не |
|
|
|
прочны. |
|
115
Продолжение прил. 7
Стекловолокниты прочные, химически стойкие, диэлектрики, циклически стойки, антикоррозионны и хорошо сопротивляются воздействию микроорганизмов.
При непрерывных нитях вдоль нагрузки в доходит до 500 МПа при – 1300 МПа. Варьированием связки можно достичь в до
700МПа при КС = 300 кДж/м2.
3.Пресс-матери- Наполнитель: хорошо просматриваемые х/б алы с листоткани (шифон, саржа, бязь), цвет от коричневым наполнивого до желтого. С уменьшением толщины
телем |
ткани растет прочность. |
- текстолиты |
Водостойкость и химическая стойкость рас- |
|
тет с ростом содержания связки. Подшипники |
|
и шестерни из текстолита не требуют смазки и |
|
мало шумят. Рабочие температуры от -60 ºС до |
|
+60 ºС. |
- гетинаксы |
Наполнитель – бумага. Стойки против жиров |
|
и минеральных масел, хорошо сопротивляются |
|
уксусной, соляной и фосфорной кислотам. |
|
Плотность 1,3-1,4 г/см3, в = 80 МПа, всж. – |
|
130-250 МПа, КС – 80-150 кДж/м2. Применяют |
|
для изготовления печатных схем в радиоэлек- |
|
тронной промышленности. Диэлектрики. |
-асботекстоПри невысокой диэлектрической проницае-
литы |
мости, высокая теплостойки, хорошие фрик- |
|
ционные свойства. Плотность 1,7 г/см3, визг. – |
|
110 МПа, КС – 350 кДж/м2. |
- стеклотек- |
Наполнитель – стеклоткань, что позволяет |
столиты |
длительную работу пластика при 200 ºС и |
|
кратковременную при 300 ºС. Плотность 1,6- |
|
1,7 г/см3, в = 130 МПа. Электроизоляционны, |
|
а при анизатропном расположении ткани у |
|
СВАМов в достигает 450 МПа при КС до 400 |
|
кДж/м2. При текс-туре в = 850-950 МПа. |
116
|
|
|
Продолжение прил. 7 |
|
ГАЗОНАПОЛНЕННЫЕ ПЛАСТИКИ |
||
1. |
Пенопласт |
Плотность 3 10-3 |
г/см3, газонаполненные |
|
(пенополисте- |
ячейки изолированы. |
|
|
рол ПС-1, ПС- |
Звуко- и теплоизолятор, стоек против влаги |
|
|
4) |
и агрессивных сред (кроме концентрирован- |
|
|
|
ной азотной кислоты), белого цвета, жестко- |
|
|
|
ват, хорошо крошится. Стоек против корро- |
|
|
|
зии, грибков и бактерий. Работает от -196 ºС |
|
|
|
до температуры 60-75 ºС, теплопроводность |
|
|
|
на уровне теплопроводности воздуха. Хоро- |
|
|
|
шие амортизирующие свойства позволяют ис- |
|
|
|
пользовать его как упаковочный материал. |
|
2. |
Поролон |
Эластичный пенополиуритан с открытыми |
|
|
|
порами. Плотность ρ = (3-5) 10-4 г/см2; в = 30 |
|
|
|
МПа, 400%, цвет от белого до желтого и |
|
|
|
цветного. |
|
|
|
Хороший тепло- и звукоизолятор, амортиза- |
|
|
|
тор. Используют как губки, подушки, изоли- |
|
|
|
рующие покрытия. |
|
|
ПОЛИМЕРНЫЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ |
||
1. |
Графит |
Аллотропическая |
разновидность углерода |
|
|
(решетка – гексагональная), прочная ковалент- |
|
|
- ПРОГ (на ос- |
ная связь в базисной плоскости, непрочная |
|
|
нове нефтяно- |
связь (Ван-дер-ваальсовая) между слоями. |
|
|
го кокса) |
Электро- и теплопроводен, не плавится, а при |
-ПГ-50 3700 0С испаряется, плотность 0,2-2,2 г/см3 в (пористый) зависимости от способа получения, хрупок, прочность и модуль упругости растут до тем-
-ПИРОГРАпературы 2200-2400 ºС, вдоль слоев. ТеплоФИТ (из газопроводник (теплопроводность 372 Вт/м К),
образного |
перпендикулярно слоям – теплоизолятор (1,16- |
сырья) |
3,5 Вт/м К), антифрикционен (f = 0,28), хоро- |
|
шо гасит колебания. |
2. Неорганиче- |
По содержанию модификаторов делятся на ще- |
ское стекло |
лочные (N2O, K2O), безщелочные и кварцевые. |
- силикатное |
Температура размягчения 600-800 ºС, у |
(SiO2) |
кварцевых 1200 ºС, изотропно, плотность |
117
|
|
|
Продолжение прил. 7 |
|
-алюмосили-катное |
2,2-6,5 г/см2. в |
= 30-90 МПа, визг. = 50-150 |
|
(Al2O3 – SiO2) |
МПа, всж. = 500-2000 МПа, КС = 1,5-2,5 |
|
|
- боросили-катное |
кДж/м2. Закалка повышает статические харак- |
|
|
(B2O3 – SiO2) |
теристики в 3-6 раз, КС в 5-7 раз. |
|
|
- ситаллы |
Стеклокристаллиты на базе окислов Li2O, |
|
|
|
Al2O, SiO2, MgO, CaO + катализаторы кри- |
|
|
|
сталлизации – соли Au, Ag, Cu. |
|
|
|
Степень кристаллизации до 95 %, плотность |
|
|
|
2,4-2,95 г/см3, в = 112-161 МПа, визг. – до 560 |
|
|
|
МПа, всж. = |
700-2000 МПа, температура |
|
|
раз-мягчения = 1250-1350 ºС, КС = 4,5-10,5 |
|
|
|
кДж/м2, твердость на уровне закаленной стали, |
|
|
|
химически стойки к щелочам и кислотам, ди- |
|
|
|
электрики, влагонепоглатители. |
|
|
КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ |
||
3. |
- окислы |
На основе Al2O3 (корунд) – отличный ди- |
|
|
|
электрик, прочен, тверд, химически стоек. всж. |
|
|
|
До 5000 МПа, НRA – 92-93, красностойкость |
|
|
|
до 1200 ºС, при обработке резанием износо- |
|
|
|
стоек. |
|
|
|
UO2 используют как тепловыделяющий эле- |
|
|
|
мент в энергетических установках, ThO2 – |
|
|
|
электронагреватель с окалиностойкостью до |
|
|
|
1600 ºС; |
|
|
- карбиды |
WC, TiC, TaC - высокопрочны и износо- |
|
|
|
стойки, окалиностойкость инструмента до |
|
|
|
1100 ºС, отличный инструментальный мате- |
|
|
|
риал; |
|
|
- бориды |
TiB2, ZnB2 – высокоэлектропроводны; |
|
|
|
Низко термо- и электропроводны. |
|
|
- нитриды |
BN ( ) – диэлектрик, решетка гексогональ- |
|
|
|
ная, твердость низкая; |
|
|
|
BN ( ) (эльбор) – решетка кубическая, твер- |
|
|
|
дость на уровне твердости алмаза, температура |
|
|
|
плавления 3000 ºС. |
|
|
- силициды |
Полупроводники, окалиностойки, стойки к |
|
|
|
действию кислот и щелочей. В спеченном со- |
118
Продолжение прил. 7
стоянии дисилицид молибдена MoSi2 применяют для изготовления лопаток газовых турбин, сопл реактивных двигателей, как электронагреватель стабильно работает тысячи часов при 1700 ºС, вакуумностойкая сухая смазка, электропроводен, немагнитен
119
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ДИСЦИПЛИНЫ «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» ДЛЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ
Введение
1.Основные направления развития науки о металлосберегающих технологиях.
2.Краткий экскурс в историю.
3.Русские и зарубежные металловеды.
4.Примеры возможностей повышения надежности и долговечности путем разработки, как новых материалов, так и новых видов их обработки.
5.Деление на металлы и неметаллы.
6.Механические свойства твердых тел.
7.Физические свойства твердых тел.
Строение металлов и сплавов
8.Атомно-кристаллическое строение металлов и сплавов. Понятие дальнего порядка.
9.Типы кристаллических решеток. Элементарная ячейка.
10.Параметры кристаллических решеток. Упаковка решетки и координационное число.
11.Плотность заполнения кристаллической решетки. Октаэдрические и тетраэдрические поры.
12.Кристаллографические плоскости и направления. Понятие
анизотропии свойств кристаллов.
Структура реальных металлов и сплавов. Дефекты кристаллической решетки.
13.Моно- и поликристаллы, их характеристика и структура. Типы дефектов (точечные, линейные, поверхностные).
14.Точечные дефекты, их характеристика и свойства. Способы образования и влияние на механические свойства.
120