- •Глава 1. «Строение материалов»
- •Раздел 1. Строение металлов
- •1.1. Атомно-кристаллическое строение
- •1.2. Дефекты строения кристаллических тел
- •1.3. Кристаллизация металлов
- •1.4. Формирование структуры деформированных металлов
- •Раздел 2. Строение сплавов
- •2.1. Фазы и структура металлических сплавов
- •2.2. Диаграммы состояния (фазового равновесия сплавов)
- •2.3. Диаграмма состояния системы железо – углерод
- •Раздел 3. Строение полимеров
- •3.1. Молекулярная структура полимеров
- •Глава 2. Модуль 2. «Свойства материалов и методы их определения»
- •Раздел 1. Свойства материалов
- •Критерии выбора материала
- •1.2. Механические свойства
- •1.3. Испытания долговечности
- •1.4. Изнашивание металлов
- •1.5. Физико-химические свойства материалов
- •Раздел 2. Методы контроля структуры и свойств материалов
- •2.1. Металлографические методы испытаний
- •2.2. Неразрушающие методы контроля
- •Глава 3. Модуль 3. «Термическая обработка»
- •Раздел 1. Основы теории термической обработки
- •Общие положения и определения
- •Классификация видов термической обработки стали
- •Теория термической обработки
- •Раздел 2. Технология термической обработки
- •2.1. Отжиг
- •2.2. Нормализация
- •2.3. Закалка
- •2.4. Отпуск
- •2.5. Термомеханическая обработка стали
- •Раздел 3. Поверхностное упрочнение металлов и сплавов
- •3.1. Упрочнение поверхности методом пластического деформирования
- •3.2. Поверхностная закалка
- •3.3. Химико-термическая обработка
- •3.4. Циркуляционный метод химико-термической обработки
- •Глава 4. Модуль 4. «Материалы, применяемые в технике»
- •Раздел 1. Промышленные стали и сплавы
- •Общая классификация и маркировка сталей
- •1.2. Маркировка сталей по евронормам
- •1.3. Инструментальные стали и сплавы
- •1.4. Коррозионностойкие стали
- •1.5. Жаростойкие и жаропрочные стали
- •1.6. Хладостойкие стали
- •1.7. Порошковые материалы
- •1.8. Чугуны
- •Раздел 2. Цветные металлы и сплавы
- •2.1. Медь и ее сплавы
- •2.2. Алюминий и его сплавы
- •2.3. Титан и его сплавы
- •2.4. Никель и его сплавы
- •Раздел 3. Неметаллические материалы
- •3.1. Пластические массы
- •3.2. Резины
- •Раздел 4. Композиционные материалы
- •4.1. Общая характеристика
- •Раздел 5. Материалы с особыми физическими свойствами
- •5.1. Магнитные материалы
- •5.2. Проводниковые материалы
- •5.3. Сплавы с особыми тепловыми и упругими свойствами
- •Приложение
- •Продолжение табл. 4
- •Продолжение табл. 4
- •Продолжение табл. 5
- •Продолжение табл. 5
- •Продолжение табл. 5
- •Перечень госТов на стали и сплавы
- •1. Сталь
- •2. Чугун
- •Глава 1. Модуль 1. «Строение материалов»……………….……13
5.2. Проводниковые материалы
Все материалы, применяемы в технике, по своим электрическим свойствам делят на три группы: проводники, полупроводники и диэлектрики. Различаются эти материалы по величине электросопротивления, по характеру изменения его при нагреве и по типу проводимости.
Проводники – удельное электросопротивление в пределах 10-6 ÷10-3 Ом·см, при нагреве увеличивается. Используются для проводников постоянного и переменного тока, как материалы с малым переходным электросопротивлением, для элементов сопротивления, нагревательных элементов, контактов и др.
Полупроводники - удельное электросопротивление в пределах 10-3÷10+10 Ом·см, при нагреве уменьшается. Используются для выпрямления, усиления, превращения различных видов энергии в электрическую и т.д.
Диэлектрики - удельное электросопротивление в пределах 10+10 ÷10+18 Ом·см, используются как изоляторы.
К металлам высокой проводимости относятся химически чистые металлы: Cu, Al, Fe.
Сплавы повышенного электросопротивления имеют применение для прецизионных элементов сопротивления (обмоток потенциометров, шунтов, катушек сопротивления, резисторов термопар, тензометрических датчиков) и нагревательных элементов электрических приборов и печей. Все сплавы с повышенным электросопротивлением делят на две группы: реостатные сплавы, рабочая температура которых не выше 500С, и сплавы для нагревательных элементов, рабочая температура у которых значительно выше и доходит до 1100С. Реостатные сплавы включают сплавы на медной основе с никелем и марганцем. Наименьший температурный коэффи-циент электросопротивления имеет магнанин МНМц 3-12-0,3. Сплавы для нагревательных элементов включают сплавы на железной и никелевой основе: 0Х23Ю5 (хромаль), Х13Ю4 (фехраль), Х20Н80 (нихром).
К полупрводниковым материалам относятся 12 элементов, представляющих простые полупроводники: бор, углерод (алмаз), кремний, германий, олово, фосфор. Наиболее распространенными являются германий (Ge) и кремний (Si).
5.3. Сплавы с особыми тепловыми и упругими свойствами
Для ряда отраслей машиностроения и приборостроения необходимо применение материалов со строго регламентиро-ванными значениями в определенных температурных интервалах эксплуатации таких физических свойств, как температурные коэффициенты линейного расширения α (ТКЛР) и модуля нормальной упругости (ТКМУ).
Самое низкое значение ТКЛР (1,510-6К-1) в диапазоне температур от -100 до + 100С имеет сплав инвар, содержащий 36 % Ni.
Замена части никеля равным количеством кобальта и легирование малыми добавками меди позволяет дополнительно снизить ТКЛР инвара. Такой сплав называют суперинваром.
Из инвара изготавливают жесткозакрепленные трубопро-воды сложной пространственной формы, перекачивающие сжи-женные газы в криогенных установках. Малая величина ТКЛР позволяет уменьшить напряжения в трубопроводах и предот-вратить возможность их разрушения. Отпадает необходимость установки сильфонных узлов для компенсации деформации, что упрощает конструкцию и делает её более надежной.
Сплавы с низким ТКМУ называют элинварами. Их при-меняют для изготовления упругих чувствительных элементов прецизионных приборов: расходомеров, регуляторов скорости и датчиков линейных ускорений и др.
Таблица 4.10
Свойства Fe-Ni сплавов с регламентированным ТКЛР
Названия сплавов
|
Марка сплава
|
Тепловые свойства | |
Интервал температур, С |
Α , 10-6К-1 | ||
Инвар |
36Н |
20 - 80 |
1,5 |
Суперинвар |
32НКД |
20 - 100 |
1,0 |
Ковар |
29НК |
20 - 400 |
4,5 - 5,2 |
Платинит |
47НД |
20 - 400 |
9,2 – 10,0 |
Таблица 4.11
Свойства элинварных сплавов
Марка слава
|
Механические свойства после термообработки |
α, 10-6К-1
|
Температура эксплуатации,С
| ||
0,005,Мпа |
, % |
Е, ГПа | |||
42НХТЮ |
590 - 690 |
10 - 15 |
177-186 |
9,5 |
От -269 до +100 |
44НХТЮ |
590 - 649 |
10 - 15 |
177-181 |
8,0 |
От -269 до +200 |
30Н25КТЮ |
- |
- |
- |
- |
От -269 до +400 |