Микроструктура металлов

  Модифицирование – это введение в металлические расплавы модифика-торов¹. Самым распространённым модификатором - элементом, применяемым для модифицирования чугуна, является аллюминий, добавляемый в небольшом количестве (0.01-0.02%).

  Отжиг с  предварительной закалкой заключается в том, что белый чугун подвергают закалке с 900-950^оС в воде или масле. При закалке, во время мартенситного превращения, образуются многочисленные микротрещины, в которых наиболее легко зарождаются центры графитизации.

  Отжиг с  предварительной низкотемпературной выдержкой заключается в том, что белый чугун выдерживают в течении 6-ти -- 8-ми часов при температуре 350-400^оС. Число центров графитизации увеличивается, и сокращается время отжига. Механизм влияния низкотемпературной выдержки ещё не установлен.

  Если ковкому  чугуну хотят придать одновременно повышенную прочность и пластичность, применяют сфероидизирующий отжиг, в результате которого получается структура зернистого перлита и графита. Используют белый чугун с повышенным содержанием марганца (около 1%). Марганец незначительно удлиняет первую стадию графитизации,но тормозит распад цементита во второй стадии, что позволяет дать выдержку, достаточную для превращения пластинчатого перлита в зернистый.

  Получение чугуна с зернистым перлитом можно  представить в виде следующих  схем :

  1.быстрое  охлаждение после первой стадии  графитизации до температуры  несколько ниже 700-720^оС и длительная выдержка при этой температуре;

  2.быстрое  охлаждение после первой стадии  графитизации до температуры  20^оС с последующим циклическим режимом - нагрев выше и охлаждение ниже температуры 700-720^оС повторяют несколько раз.

  Графитизирующий отжиг применяют также для устранения отбела отливок из серого чугуна, возникающего при литье в металлические формы, в связи с чем повышается хрупкость и резко снижается обрабатываемость. При проведении данного отжига отливки нагревают до 850-950^оС в течение 2-х—3-х часов (первая стадия графитизации) и охлаждают на воздухе до температуры 20^оС или проводят вторую стадию графитизации (от 2-х до 6-ти часов). Быстрый распад цементита объясняется повышенным содержанием в серых чугунах кремния (1.5-3%). В результате отжига устраняется отбел и структура становится перлитной,феррито-перлитной или ферритной.

  Низкотемпературный  отжиг применяют для снятия внутренних остаточных напряжений отливок серого чугуна. Данный отжиг проводят по следующему режиму: медленный нагрев отливок (30-180^оС/ч) до 530-620^оС, выдержка при этой температуре 1-4 часа (с момента нагрева до заданной температуры наиболее толстого сечения отливки) и медленное охлаждение вместе с печью со скоростью 10-30^оС/ч до 250-400^оС ². В результате такого отжига внутренние остаточные напряжения уменьшаются на 80-85% и увеличивается количество феррита. Отжиг при более высоких температурах может вызвать графитизацию эвтектоидного цементита, снижение твердости и прочности чугуна.  

  Каково  влияние лигирующих элементов на основные превращение в стали.

 
Легированной называется сталь, в которой, кроме обычных примесей, содержатся специально вводимые в определенных сочетаниях легирующие элементы (Cr, Ni, Mo, Wo, V, А1, В, Ti и др.), а также Мn и Si в количествах, превышающих их обычное содержание как технологических примесей (1% и выше). Как правило, лучшие свойства обеспечивает комплексное легирование.  
 
Легирование сталей и сплавов используют для улучшения их технологических свойств. Легированием можно повысить предел текучести, ударную вязкость, относительное сужение и прокаливаемость, а также существенно снизить скорость закалки, порог хладноломкости, деформируемость изделий и возможность образования трещин. В изделиях крупных сечений (диаметром свыше 15...20 мм) механические свойства легированных сталей значительно выше, чем механические свойства углеродистых сталей.  
 
По применимости для легирования можно выделить три группы элементов:

• Mn,Si,Cr,B;
• Ni,Mo;
• V, Ti, Nb, W, Zr и др.

 
Применимость для легирования различных элементов определяется не столько физическими, сколько, в основном, экономическими соображениями.  
 
Легирующие элементы по механизму их воздействия на свойства сталей и сплавов можно разделить на три группы:

• влияние на полиморфные (альфа-Fe -> гамма-Fe) превращения;
• образование с углеродом карбидов (Сг,Fе)₇С₃; (Сг,Ре)₂₃С₆; Мо₂С и др.;
• образование интерметаллидов (интерметаллических соединений) с железом — Fе₇Мо₆; Fe₃Nb и др.

 
В следующей таблице показано влияние  наиболее применяемых легирующих элементов на свойства стали.

 
 
По характеру влияние на полиморфные превращения легирующие элементы можно разделить на две группы:

• элементы (Cr, W, Mo, V, Si, Al и др.), достаточное содержание которых обеспечивает существование в сталях при всех температурах легированного феррита (ферритные ставы);
• элементы (Ni, Mn и др.), стабилизирующие при достаточной концентрации легированный аустенит при всех температурах (аустенитные сплавы). Сплавы, только частично претерпевающие превращение гамма->альфа, называются, соответственно, полуаустенитными или полуферритными.

 
 
Легирование феррита сопровождается его упрочнением. Наиболее значительно влияют на его прочность марганец и хром. Причем чем мельче зерно феррита, тем выше его прочность.  
 
Многие легирующие элементы способствуют измельчению зерен феррита и перлита в стали, что значительно увеличивает вязкость стали. Однако все легирующие элементы, за исключением никеля, при содержании их в растворе выше определенного предела снижают ударную вязкость, трещиностойкость и повышают порог хладноломкости. Никель понижает порог хладноломкости.  
 
Легированный аустенит парамагнитен, обладает большим коэффициентом теплового расширения. Легирующие элементы, в том числе азот и углерод, растворимость которого в аустените при нормальной температуре достигает 1%, повышают его прочность при нормальной и высокой температурах, уменьшают предел текучести.  
 
Легированный аустенит является основной составляющей многих коррозионностойких, жаропрочных и немагнитных сплавов. Он легко наклепывается, то есть быстро и сильно упрочняется под действием холодной деформации.  
 
Легирующие элементы (исключение кобальт), повышая устойчивость аустенита, снижают критическую скорость закалки и увеличивают прокаливаемость. Для многих аустенитных сплавов критическая скорость закалки снижается до 20°С/с и ниже, что имеет большое практическое значение.  
 
Карбидообразующие элементы: Fe — Mn — Cr — Mo — W — Nb — V — Zr — Ti (за исключением марганца) препятствуют росту зерна аустенита при нагреве. Сталь, легированная этими элементами, при одинаковой температуре сохраняет более высокую дисперсность карбидных частиц, и соответственно большую прочность.  
 
Интерметаллиды образуются при высоком содержании легирующих элементов между этими элементами или с железом. Примером таких соединений могут служить Fe₇Mo₆, Fe₃Nb₂ и др. Интерметаллиды, как правило, отличают повышенные твердость и хрупкость.

Технология  изготовление изделий из пластмасс.

Пластмасса (пластическая масса, применяемое иногда название «пластик» не является ошибкой) — материал, основу которого составляют полимеры (высокомолекулярные соединения). Под воздействием нагрева и давления они формируются в заданную форму, оставаясь таковой после охлаждения (отвердевания). Процесс формирования — переход из вязкотекучего состояния в стеклообразное.

Промышленное  развитие и применение пластмасс  началось в XIX веке с использования природных материалов (например, для изготовления жевательных резинок), затем в качестве сырья стали применяться химически модифицированные природные материалы (нитроцеллюлоза, резина), в итоге мы пришли к синтетическим полимерам (эпоксидная смола, поливинилхлорид, полиэтилен). Первой пластмассой считается паркезин (позже — целлулоид), названный так в честь Александра Паркса, который получил его в 1855 г. в Англии.

1866 год  считается годом начала массового  промышленного производства изделий из пластмассы, естественно, компанией, организованной А. Парксом, — Parkesine Company. И хотя компания развалилась из-за некачественных изделий, причиной тому послужили не свойства пластмасс, а желание сэкономить на материалах (компонентах).

Изделия из пластмасс стали постепенно завоевывать мир благодаря тому, что по своим качественным характеристикам они легко соперничают с такими материалами, как металлы, стекло и дерево, а по многим показателям и превосходят их. Собственно, свойства пластмасс как материала и послужили причиной интенсивного развития промышленного изготовления пластмассовых изделий.

Основные достоинства  пластмасс для производства:

· Возможность производить детали (изделия) самой сложной формы.

· Применение малоэнергоемких, безотходных и высокопроизводительных методов формования.

· Отменные эксплуатационные характеристики пластмасс — довольно низкая плотность, высокая устойчивость к воздействию агрессивных сред, вибраций и ударных нагрузок. Стойкость к воздействию внешней среды (антикоррозийность) и т. д.

· Возможность практически 100-процентной переработки вторсырья при правильной организации производства, что автоматически снижает затраты на закупку (производство) сырья.

· Кроме того, свойства пластмасс можно изменять путем их сочетания друг с другом (с другими материалами) или при помощи добавления в них различных наполнителей, пластификаторов, стабилизаторов (тепло- и свето-), что в итоге позволяет улучшать их качественные характеристики.

Естественно, нет материала, который бы не имел недостатков, и пластмасса не исключение. Наиболее характерными недостатками для пластмасс являются: горючесть, низкая термо - и теплостойкость, склонность к релаксации напряжения. При знании определенных условий эксплуатации действия этих недостатков пластмасс можно избежать.

Типы пластмасс, применяемых в производстве

Типы  пластмасс зависят от природы  основного полимера и качества конечного  продукта, который получается при  переходе из вязкотекучего состояния  в стеклообразное. К ним относятся:

· Термопластические пластмассы (термопласты) — расплавляются при нагреве и принимают исходное состояние при охлаждении (полиэтилен, полипропилен). Многократная обратимость переходов из одного состояния в другое позволяет производить переработку бытовых и производственных отходов вновь в изделия.

· Термореактивные пластмассы (реактопласты) — для них характерны более высокие рабочие температуры, но при нагреве они разрушаются и, соответственно, не восстанавливают первоначальных свойств. Прочный, но неплавкий и нерастворимый материал (эпоксидные смолы — углеволокно, т. н. композитные материалы, содержащие в составе большое количество стекловолокна, мела, сажи).

· Газонаполненные пластмассы (пенопласты, поропласты) — получаются на основе практически всех существующих сегодня полимеров. Наполнителем является газ. Характерные качества — звуко-, тепло-, электроизоляционные свойства.

Благодаря вышеперечисленным свойствам пластмасс, их высоким качествам и эксплуатационным параметрам изделий из них не стоит  снимать с весов и актуальность экологической чистоты пластмассовых изделий. Развитие промышленного производства пластмассы с каждым годом все больше набирает обороты.

Основные направления  промышленного производства пластмассовых  изделий  

1. Литье  пластмассы для различных отраслей промышленности. Литье под давлением — один из основных технологических процессов производства изделий из пластмассы. Пластмасса в расплавленном виде впрыскивается через литниковые каналы в пресс-форму под большим давлением, а затем охлаждается. Промышленные пластмассовые изделия, производство которых осуществляется методом литья под давлением, на сегодняшний день составляют практически половину от общего объема изделий из пластмасс. Данная технология применяется, как правило, для крупносерийного и массового производства. Это обусловлено высокой стоимостью оборудования и оснастки, а также высокой производительностью метода.