Контрольная работа по "Металлургии"

Вопрос №3 
 

Легирующие элементы, вводимые в инструментальные стали, увеличивают теплостойкость (вольфрам, молибден, кобальт, хром), закаливаемость (марганец), вязкость (никель), износостойкость (вольфрам).

В сравнении с углеродистыми, легированные инструментальные стали имеют следующие преимущества: хорошую прокаливаемость, большую пластичность в отожженном состоянии, значительную прочность в закаленном состоянии, более высокие режущие свойства.

Низколегированные инструментальные стали содержат до 2,5% легирующих элементов, имеют высокую твердость (НRС 62-69), значительную износостойкость, но малую теплостойкость (200-260°С). В отличие от углеродистых сталей их используют для изготовления инструмента более сложной формы.

В низколегированных  сталях X, 9ХС, ХВГ, ХВСГ основной легирующий элемент - хром. Сталь X легирована только хромом. Повышенное содержание хрома значительно увеличивает ее прокаливаемость. Сталь X прокаливается в масле полностью в сечении до 25 мм, а сталь У10 - только в сечении до 5 мм. Применяют сталь X для изготовления токарных, строгальных и долбежных резцов. Сталь 9ХС кроме хрома легирована кремнием. По сравнению со сталью X 
она имеет большую прокаливаемость - до 35 мм; повышенную теплостойкость - до 250 - 260°С (сталь X до 200-210°С) и лучшие режущие свойства. Из стали 9ХС изготовляют сверла, развертки, фрезы, метчики, плашки.

Сталь ХВГ легирована хромом, вольфрамом и марганцем; имеет  прокаливаемость на глубину до 45 мм. Сталь ХВГ используют для производства крупных и длинных протяжек, длинных метчиков, длинных разверток и т. п.

Сталь ХВСГ - сложнолегированная сталь и по сравнению со сталями 9ХС и ХВГ лучше закаливается и прокаливается. При охлаждении в масле она прокаливается полностью в сечении до 80 мм. Она меньше чувствительна к перегреву. Теплостойкость ее такая же, как у стали 9ХС. Сталь ХВСГ применяют для изготовления круглых плашек, разверток, крупных протяжек и другого режущего инструмента. 

Классификация легированных сталей

По количеству легирующих элементов:

• высоколегированная — общая масса легирующих элементов более 10%;
• среднелегированная — общая масса легирующих элементов более 2,5-10%;
• низколегированная — общая масса легирующих элементов до 2,5%.

По назначению:

• I — для изготовления инструмента, используемого для обработки металлов и других материалов в холодном состоянии;
• II — для изготовления инструмента, используемого для обработки металлов давлением при температурах выше 300°С.

 
 

Марки инструментальной легированной стали

Марки инструментальной легированной стали I группы: 13Х, 8ХФ, 9ХФ, 11ХФ (ИХ), 9ХФМ, Х, 9Х1, 12Х1 (120Х, ЭП430), 6ХС, 9Г2Ф, 9ХВГ, 6ХВГ, 9ХС, В2Ф, ХГС, 4ХС, ХВСГФ, ХВГ, 6ХВ2С, 5ХВ2СФ, 6ХЗМФС (ЭП788), 7ХГ2ВМФ, 9Х5ВФ, 8Х6НФТ (85Х6НФТ), 6Х4М2ФС (ДИ55), Х6ВФ, 8Х4В2МФС2 (ЭП761), 11Х4В2МФ3° C2 (ДИ37), 6Х6В3МФС (ЭП569, 55Х6В3СМФ), Х12, Х12МФ, Х12Ф1, Х12ВМФ.

Марки инструментальной легированной стали II группы: 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС, 7Х3, 8Х3, 4ХМФС (40ХСМФ), 4ХМНФС, 3Х2МНФ, 5Х2МНФ (ДИ32), 4Х3ВМФ (3И2), 3Х3М3Ф, 4Х5 МФС, 4Х4ВМФС (ДИ22), 4Х5МФ1С (ЭП572), 4Х5В2ФС (ЭИ958), 4Х2В5МФ (ЭИ959), Х3В3МФС (ДИ23), 05Х12Н6Д2МФСГТ (ДИ80).

Обозначение марки стали: первые цифры — массовая доля углерода в десятых долях процента, затем буквы — вещество, используемое в качестве легирующего элемента, цифры, стоящие после букв, — средняя массовая доля соответствующего легирующего элемента в целых единицах процентов. Начальную цифру опускают, если содержание углерода не менее 1%. Буква «А», в середине марки стали — содержание азота, в конце — сталь высококачественная. Например, сталь 5ХНМ — 0,5 С, 1 Cr, 1 N1, до 0,3 Mo.

Вопрос №4

Бериллиевая бронза БрБ2 (состав, свойства, термическая обработка, применение).

Бериллиевые бронзы характеризуются чрезвычайно высокими пределами упругости, временным  сопротивлением, твердостью и коррозионной стойкостью в сочетании с повышенными  сопротивлениями усталости, ползучести и износу. Двойные бериллиевые  бронзы содержат в среднем 2,0 - 2,5% Be (БрБ2, БрВ2,5). Согласно диаграмме состояния системы Сu-Be (рис. 10.15. а), они имеют структуру, состоящую из α-твердого раствора бериллия в меди и γ-фазы — электронного соединения CuBe с ОЦК решеткой. Концентрация α-твердого раствора значительно уменьшается с понижением температуры (с 2,75 % Be при 870°С до 0,2 % при 300°С). Это дает возможность подвергать бериллиевые бронзы упрочняющей термической обработке — закалке и искусственному старению. 
 
Изменение механических свойств сплавов меди с бериллием (рис. 10.15, б) показывает, что их временное сопротивление резко увеличивается в интервале 1,5 - 2,0 % Be. При содержании бериллия более 2,0 % временное сопротивление повышается незначительно, а пластичность из-за большого количества, твердой и хрупкой γ-фазы становится очень низкой.

Наибольшей пластичностью (δ = 30...40%) бериллиевые бронзы обладают после закалки с 770 - 780°С. В закаленном состоянии они хорошо деформируются. Пластическая деформация на 40 % увеличивает  временное сопротивление бронзы БрБ2 почти в два раза (с 450 до 850 МПа). Механические свойства бериллиевых бронз достигают очень высоких значений после закалки и старения. Так, БрБ2 после закалки с 780 °С и старения при 300 - 350 °С в течение 2 ч имеет следующие механические свойства: σв = 1250 МПа, σ0,2 = 1000 МПа, δ = 2,5 %, твердость 700 HВ, Е = 133 ГПа. Упрочнение происходит благодаря распаду пересыщенного α-твердого раствора с образованием метастабильной γ'-фазы. близкой по составу к γ-фазе. Пластическая деформация закаленной бронзы и последующее старение позволяют увеличить временное сопротивление до 1400 МПа.

Бериллиевые бронзы являются теплостойкими материалами, устойчиво работающими при температурах до 310 — 340°С. При 500 °С они имеют приблизительно такое же временное сопротивление, как оловянно-фосфористые и алюминиевые бронзы при комнатной температуре. Бериллиевые бронзы обладают высокой теплопроводностью и электрической проводимостью; при ударах не образуют искр. Они хорошо обрабатываются резанием, свариваются точечной и роликовой сваркой, однако широкий температурный интервал кристаллизации затрудняет их дуговую сварку.

Бериллиевые бронзы выпускают преимущественно в  виде полос, лент, проволоки и других деформированных полуфабрикатов. Вместе с тем из них можно получить качественные фасонные отливки. Из бериллиевых бронз изготовляют детали ответственного назначения: упругие элементы точных приборов (плоские пружины, пружинные контакты, мембраны); детали, работающие на износ (кулачки, шестерни, червячные передачи); подшипники, работающие при высоких скоростях, больших давлениях и повышенных температурах.

Основным недостатком  бериллиевых бронз является их высокая  стоимость. Легирование Mg, Ni, Ti, Со позволяет уменьшить содержание бериллия до 1,7 - 1.9% без заметного снижения механических свойств (БрБНТ1,7 и др.).

№5

Состав лакокрасочных  материалов

Основными компонентами лакокрасочных  материалов (ЛКМ) являются пленкообразующие, пигменты, наполнители, пластификаторы, растворители, сиккативы, добавки.

Пленкообразующие  лакокрасочных материалов – многокомпонентная  система, после нанесения которой на поверхность в результате физико-химических процессов образуется сплошная, прочно сцепленная с основой пленка. Пленкообразующие должны связывать наполнители с пигментами в ЛКМ, быть растворимыми органическими растворителями, обеспечивать хорошую адгезию лакокрасочного покрытия с подложкой, а после высыхания образовывать твердую защитную пленку.

К пленкообразующим веществам  относятся: полимеризационные смолы (на основе акрилатов, метакрилатов, хлористого винила и др.), поликонденсационные смолы (алкидные, полиуретановые, эпоксидные, кремнийорганические, формальдегидные), природные смолы (канифоль, битумы, асфальты, копалы), растительные масла, таловое масло, жирные кислоты и эфиры целлюлозы.

Свойства лакокрасочных  материалов

Свойства лакокрасочных  материалов (ЛКМ) можно разделить  на физико-химические, химические и малярно-технические.

Физико-химические свойства ЛКМ подразумевают вязкость, укрывистость, плотность, скорость отвердевания (высыхания) пленки.

К химическим свойствам  ЛКМ относятся процентное соотношение  составных веществ, количество наполнителей, пленкообразующих, водорастворимых солей, растворителей и т.д.

Малярно-технические  свойства характеризуют удобство работы с ЛКМ, т.е. стекаемость, перелив, наносимость, степень перетира, плотность

Свойства  ЛКМ

Адгезия - это связь между поверхностями двух соприкасающихся разнородных тел, обуславливающая их "прилипание" друг к другу. Она определяется интенсивностью межмолекулярного и химического взаимодействия на поверхности раздела.

Когезия - это сцепление молекул одного и того же твердого тела или жидкости, приводящее к объединению этих частиц в единое целое. Когезия обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия в самом теле.

Химическая  стойкость - стойкость к действию агрессивных реагентов (как жидких, так и газообразных), растворителей и смазочных масел.

Атмосферостойкость - это способность покрытия противостоять действию атмосферных влияний (влаги, температуры, кислорода воздуха, солнечной радиации).

Термостойкость  и морозостойкость - способность покрытий сохранять свой внешний вид и не разрушаться под действием высоких и низких температур.

Поверхностное натяжение характеризует смачивающую способность ЛКМ.

Софеизация - процесс проникновения ЛКМ в неровности окрашиваемой поверхности сквозь продукты коррозии с вытеснением влаги и воздуха из трещин, пор и других дефектов поверхности. При этом образующаяся пленка строго повторяет географию поверхности чистого металла. При применении софеизирующих ЛКМ (средств софеизации) максимально исключаются очаги подпленочной коррозии

Состав  ЛКМ

Главной составной частью каждого лакокрасочного материала является пленкообразующие или связующее, вещество способное  в результате отвержения образовывать прочную пленку, хорошо прилипающую  к подложке (твердой поверхности). Возможность формирования слоя покрытия определяется пленкообразующим веществом (пленкообразователем).

Пленкообразующие  вещества - это высокомолекулярные синтетические или природные вещества, а также их смеси, способные вместе с другими компонентами ЛКМ при нанесении тонким слоем из раствора, дисперсий или расплава формировать покрытие в результате физико-механических или химических превращений на подложке.

Пленкообразователь может быть однофазной или двухфазной системой. К однофазным относится 100%-ный пленкообразователь (например, натуральная олифа) или раствор пленкообразователя (например, полуфабрикатный лак). К двухфазным системам относят суспензии (дисперсии) пленкообразователя в воде или органическом растворителе. Например, акриловые дисперсии.

Синтетические пленкообразующие вещества в лакокрасочной  промышленности часто называют смолами.

Вторым  важным компонентом являются пигменты - вещества, придающие покрытиям нужный цвет. Пигменты являются обязательными составляющими любых лакокрасочных материалов за исключением лаков и политур.

В подавляющем большинстве случаев  в состав ЛКМ входят растворители, которые необходимы для снижения вязкости материала до рабочей, что необходимо для его легкого и качественного нанесения.

Для удешевления материала, а также  для придания ему определенных свойств, используются такженаполнители, как правило, минеральные порошки.

Для повышения скорости высыхания ЛКМ  в их состав вводят сиккативы (ускорители полимеризации).

Кроме перечисленных выше компонентов, являющихся основными в состав лакокрасочных материалов могут входить некоторые другие компоненты, улучшающие определенные свойства, например повышающие вязкость, препятствующие образованию воздушных пузырьков на окрашенной поверхности.

Связующее - это жидкая составляющая ЛКМ, представляющая собой раствор или дисперсию пленкообразующего вещества с добавкой других жидких компонентов и образующая среду, в которой диспергируется пигмент. Связующим могут также служить жидкие пленкообразующие вещества (масла, олифы)

Атмосферостойкие  — образуют покрытия, стойкие к  атмосферным воздействиям в различных  климатических условиях и эксплуатируемые  на открытых площадках, стойкие к  ультрафиолетовым из-лученияим.  
Ограниченно атмосферостойкие — образуют покрытия, эксплуатируемые под навесом и внутри неотапливаемых и отапливаемых помещений.  
Водостойкие — формируют покрытия, стойкие к действию пресной воды и ее паров, морской воды.  
Химически стойкие — образуют покрытия, стойкие к действию минеральных и органических кислот, щелочей и др. жидких агрессивных реагентов и их паров.  
Масло — и бензостойкие — образуют покрытия, стойкие к действию минеральных масел и консистентных смазок, бензина, керосина и др. нефтяных продуктов.  
Термостойкие — стойкие к действию высоких и знакопеременных температур.  
Электроизоляционные — устойчивы к действию электрического напряжения, дуговому и поверхностному, разрядам при эксплуатации в широком интервале температур и при воздействии влаги.  
Специальные — образуют покрытия, стойкие к рентгеновским и другим излучениям, светящиеся, противообрастающиепри эксплуатации в морской и речной воде.  
Консервационные — используются для временной защиты окрашенных изделий в процессе их транспортировки и хранения.