Готовые ДЗ варианты Остальные (сплавы)

Посмотреть архив целиком

Изменение типа решетки приводит к существенному изменению физических свойств. В дальнейшем высокотемпературная область Fe рассматриваться не будет, так как не представляет интереса. Будем считать, что от 911° C до 1539° C – область Fe.

2) Различная растворимость углерода в кристаллической решетке железа в зависимости от типа решетки и температуры.

3) Образование химического соединения с собственной кристаллической решеткой. Это соединение нерастворимо в железе и практически не растворяет углерод.

Обозначения на диаграмме.

А – аустенит – ограниченный твердый раствор внедрения углерода в кристаллической решетке Fe. Тип решетки – ГЦК. Максимальная растворимость углерода – 2,14% при температуре 1147° C (точка Е на диаграмме). Устойчива от температуры плавления сплавов до tmin = 727° C. Особенность: с понижением температуры устойчивость А обеспечивается во все более сужающемся диапазоне растворимости углерода. При температуре tmin = 727° C А устойчив только при определенном содержании углерода (0,8%) – точка S. При падении температуры ниже 727° C А распадается и переходит в П.

П – перлит – эвтектоидная механическая смесь феррита и цементита. Содержание углерода – 0,8% .Образуется в результате перераспределения углерода в А при t < 727° C. Строение: слоистая структура из пластинок Ф и Ц.

Ф – феррит – ограниченный твердый раствор внедрения углерода в кристаллической решетке FeОЦК-решетка; содержание углерода – меньше 0,006% при t=20° C. Из-за малого содержания углерода по свойствам Ф аналогична чистому железу.

Ц – цементит – химическое соединение Fe3C – карбид (сложная кристаллическая решетка). С = 6,67%. Ц – самая высокоуглеродсодержащая фаза. Это самый твердый и прочный из всех сплавов.

ЛА – ледебурит аустенитный – эвтектическая смесь фаз А и Ц. Образуется при температуре 1147° C (линия ECD).

ЛП – ледебурит перлитный – эвтектическая смесь фаз П и Ц. Образуется из ЛА при температуре <727° C в результате распада А.


Влияние некоторых основных легирующих элементов на свойства сталей.

1. Никель. Никель образует твердые растворы внутри легированных сталей, повышается прочность стали, ее устойчивость к высоким температурам (никель – сильный аустенизатор).

2. Хром. Если содержание в стали хрома больше 12%, то сталь – нержавеющая (при условии растворения хрома в кристаллической решетке железа). Хром – сильно карбидообразующий элемент. Из-за образования карбидов коррозионная стойкость стали может уменьшаться. В стали 12Х18Н10Т предотвращено образование карбидов хрома на зернах.

3. Вольфрам. Вольфрам повышает твердость и прочность стали. Сильно карбидообразующий элемент. Карбиды вольфрама устойчивы и действуют при температуре выше температуры применения. Вольфрам используют для изготовления инструментальных сталей.

4. Ванадий. Ванадий повышает устойчивость к циклическим нагружениям и высоким температурам.

5. Марганец. Марганец способствует повышению твердости и прочности, обеспечивает высокую вязкость сталей.

6. Кремний. Кремний – ферритизатор – повышает устойчивость феррита при высоких температурах, то есть такая сталь обладает хорошими электро-магнитными свойствами (феррит – сильный ферромагнетик). Стали с высоким содержанием кремния используются для изготовления сердечников для электроприборов.

Карбидообразующие элементы и их влияние на свойства стали.


Карбидообразующие элементы: хром, вольфрам, титан. При использовании карбидообразующих элементов увеличивается устойчивость аустенита, особенно в диапазоне около 500° C. Выделяют стали карбидного типа.

Карбидообразующие элементы изменяют тип диаграммы железоцементит. В результате стали с повышенным содержанием углерода приобретают структуру, аналогичную белому чугуну: в структуре появляется ледебуритная эвтектика с карбидами легирующих элементов и железа.


Алюминий и сплавы на его основе.

Содержание алюминия в земной коре – около 7%.

Положительные свойства алюминия:

  • дешевизна;

  • хорошо отработанные технологии получения;

  • низкий удельный вес (2,7 г/см3);

  • высокая пластичность;

  • высокая тепло- и электропроводность;

  • коррозионная стойкость (наличие оксидного слоя Al2O3);

Отрицательные свойства алюминия:

  • низкая прочность (в = 100 МПа);

  • плохие литейные качества;

  • требует специальных методов пайки и сварки;

Алюминий применяется как конструкционный материал. Из него изготавливают слабонагруженные детали в химических аппаратах.

Маркировка алюминия:

Марка

А999

А95

А7

А0

A

Примеси, %

0,001

0,05

0,3

1,0

2,0

Al, %

99,999

99,95

99,7

99,0

98,0


Основные цели легирования алюминия: повышение прочности, улучшение литейных качеств. Основные легирующие металлы: медь, магний, марганец.

Обобщенная диаграмма состояния сплавов алюминия с легирующими элементами.


(1) – Деформируемые сплавы: (1а) – деформируемые неупрочняемые сплавы; (1б) – деформируемые упрочняемые сплавы; (2) – Литейные сплавы.

Деформируемые неупрочняемые сплавы: (Al + Mg, Mg < 6%; Al + Mn, Mn < 1,5%). Особенность: Однородная структура, твердый раствор легирующих элементов в алюминии. Цель легирования: повышение прочности (в = 200 МПа). Детали из таких сплавов сохраняют пластичность алюминия, используются для слабонагреваемых деталей, получаемых методом пластичного деформирования.

Маркировка: АМг6 (6% Mg); АМц (1% Mn).

Деформируемые упрочняемые сплавы: (Al + Cu + Mg – дюралюминий). Особенность: Если в литом состоянии алюминий легирован медью и магнием, то сплав похож на предыдущий (при литьев = 200 Мпа). Такой сплав подвергается термическому упрочнению. Процесс упрочнения состоит в следующем: закалка и старение. DF – линия предельной растворимости.

Закалка – нагрев выше температуры DF и охлаждение со скоростью выше критической; результат – образование пересыщенного твердого раствора меди в алюминии (после закалкив = 250 Мпа).

Старение – выдержка при нормальной или повышенной температуре.

За счет диффузии атомы легирующего элемента перемещаются и образуют внутри кристаллические зоны с повышенной концентрацией, в результате эти зоны играют роль барьеров при деформации кристаллов (в = 500–550 МПа).

Старение при нормальной температуре – естественное старение.

Старение при повышенной температуре – искусственное старение.

При искусственном старении увеличение времени выдержки может привести к образованию вторичных - кристаллов и падению предела прочности до в = 200 Мпа.

Маркировка: Д2; Д16 (2 и 16 в данном случае номера сплавов).

Литейные сплавы: (Al + Si, Si < 13% – силумин).

  • Узкий температурный диапазон кристаллизации;

  • Жидкотекучесть;

  • Малая усадка;

Желательно брать сплав до линии эвтектики, но не желательно переходить вправо через нее.

В этой области:

  • Крупные кристаллы эвтектики;

  • Наличие в эвтектике хрупких и непрочных кристаллов кремния;

Поэтому у силумина: практически отсутствует пластичность, в = 150–170 Мпа. За счет модифицирования свойства сплава могут быть улучшены. Модификаторы (0,5% Na или Li) способствуют появлению мелкой эвтектики.

Маркировка: АЛ2 (алюминий литейный, 2 – номер сплава).

Медь и сплавы на ее основе.

Медь и ее особенности:

  • высокая пластичность;

  • высокая тепло- и электропроводность;

  • низкая прочность (в = 200 Мпа);

  • очень высокая стоимость;

Медь используется в основном для изготовления ведущих частей в электротехнических приборах.

Маркировка:

Маркировка

М00

М0

М1

Примесей, %

< 0,01

< 0,05

< 0,1



Основные цели легирования меди: повышение прочности, снижение стоимости за счет использования более дешевых легирующих элементов.

Латунь.


Латунь – сплав меди и цинка (до 45% цинка). Существует однофазная (содержит -твердый раствор цинка в алюминии, Zn < 39%) и двухфазная (содержит -твердый раствор и -твердый раствор цинка в алюминии, 39% < Zn < 45%) латунь.

Назначение сплава: обработка давлением, литье. Цинк способствует повышению прочности и твердости меди; при содержании цинка до 39% – обеспечивается высокая пластичность меди.

Маркировка: Л61: 61% Cu + 39% Zn; ЛАЖ60-1-1: 60% Cu + 1% Al + 1% Fe + 38% Zn.

Особенности маркировки меди: обозначения легирующих элементов меди не совпадают с обозначением легирующих элементов в сталях.

Большинство дополнительных элементов влияет на механические свойства латуни аналогично цинку.

Бронзы.

Бронза – сплав меди с любым легирующим элементом кроме цинка.

Основные легирующие элементы: олово, свинец, алюминий (соответственно получается оловянная бронза, свинцовая и алюминиевая).

Классификация: БрОФ10-1: 10% Sn + 1% P + 89% Cu; БрС30: 30% Pb + 70% Cu; БрАЖН10-4-1: 10% Al + 4% Fe + 1% Ni + 85% Cu.

Бронза обладает твердостью, прочностью, хорошими литейными х


Случайные файлы

Файл
186553.rtf
14105.rtf
4213.rtf
19069-1.rtf
157756.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.