И неорганические материалы

№ п/п	Наименование, марка	Краткая характеристика
I. ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ ПЛАСМАССЫ I.I. НЕПОЛЯРНЫЕ ТЕРМОПЛАСТЫ
	Полиэтилен (карбоцепной полимер) (-СН2-СН2-)n   - ПЭВД   - ПЭСД   - ПЭНД	Хорошая водостойкость, стойкость в водных растворах H2SO4 и HCl, прозрачность, газопроницаемость, свариваемость. Экологически безвреден. Диэлектрическая проницаемость 2,1-2,4. - полиэтилен высокого давления (или низкой прочности (ПЭНП), кристалличность 55-65 %, sв - 6-8 МПа, d - до 800 %, рабочие температуры от -70 ºС до +60 ºС; - полиэтилен среднего давления, sв - 21-29 МПа; -полиэтилен низкого давления (или высокой прочности (ПЭВП), кристалличность 74-95 %, sв - 26,5-32,5 МПа, d - 200 %, рабочие температуры от -70 до +100 ºС.
2.	Полипропилен (-СН2–СН-)n ï СН3	Жесткий, нетоксичный, высокопрозрачный, низко газо- и влагопроницаем. Диэлектрическая проницаемость 2,1-2,3, sв – 25-40 МПа, рабочие температуры от -30 ºС до +150 ºС.
3.	Фторопласт-4 (политетрафторэтилен) (- CF2– CF2 -)n	Аморфно-кристаллический полимер белого цвета, исключительно стоек против всех растворителей; электроизолятор, низкий коэффициент трения (f = 0,04), рабочие температуры от -269 ºС до +260 ºС.
I.II. ПОЛЯРНЫЕ ТЕРМОПЛАСТЫ
4.	Фторопласт-3 (полифторхлорэтилен) (-CF2–CFCl -)n	Кристалличность 80–85 %, хороший электроизолятор, химически стоек, низкочастотный диэлектрик, рабочие температуры от -120 ºС до +170 ºС.

Продолжение прил. 7

5.	Винипласт (жесткий поливинилхлорид) (-CH2–CHCl-)n	Без пластификаторов, отличная коррозионная стойкость, химическая пассивность, атмосферная стойкость; технологичен, гнётся, сваривается, склеивается; твердый, упругий, почти черного цвета; рабочие температуры от -10 ºС до +70 ºС.
6.	Органическое стекло (полиметилметакрилат)	Аморфный термопласт, прозрачен для дневного света, ультрафиолетовых лучей – 91-92 % при толщине 3 мм, инфракрасных лучей – 92 %, диэлектрик. Хорошо сваривается и склеивается ацетоном или дихлоританом, легко полируется, но нетрещиностоек («серебрится»). «Серебрение» предотвращается предварительным 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 (капрон, нейлон, лавсан, анид) (-NH-CO-(CH2)m-NH-CO-(CH2)n-)	Кристаллизующиеся полимеры, высокая прочность при ударных нагрузках, хорошая эластичность (d - 400-600 %), низкий коэффициент трения (f < 0,05), стойки к щелочам, бензину, спирту, рабочие температуры до +100 ºС.
ТЕРМОРЕАКТИВНЫЕ ПЛАСТМАССЫ (фенолальдегидные и фенолформальдегидные полимеры)
1.	Пресс-порошки	Относительно невысокая прочность sв = 30-60 МПа; sвсж. = 150-190 МПа. Наполнители: слюда, кварц, каолин, плавиковый шпат, древесная мука, асбестовая мука.
2.	Пресс-волокниты	sвсж. достигает 1200 МПа, КС – 90 кДж/м2. С ростом длины волокна до 30 мм КС растет до 200 кДж/м2. Наполнители: волокна асбеста, хлопка, стекла. Асбомассы обладают теплостойкостью и хорошими фрикционными свойствами, но не прочны.

Продолжение прил. 7

		Стекловолокниты прочные, химически стойкие, диэлектрики, циклически стойки, антикоррозионны и хорошо сопротивляются воздействию микроорганизмов. При непрерывных нитях вдоль нагрузки sв доходит до 500 МПа при sвсж. – 1300 МПа. Варьированием связки можно достичь sв до 700 МПа при КС = 300 кДж/м2.
3.	Пресс-матери-алы с листовым наполнителем - текстолиты     - гетинаксы     - асботекстолиты     - стеклотекстолиты	Наполнитель: хорошо просматриваемые х/б ткани (шифон, саржа, бязь), цвет от коричневого до желтого. С уменьшением толщины ткани растет прочность. Водостойкость и химическая стойкость растет с ростом содержания связки. Подшипники и шестерни из текстолита не требуют смазки и мало шумят. Рабочие температуры от -60 ºС до +60 ºС. Наполнитель – бумага. Стойки против жиров и минеральных масел, хорошо сопротивляются уксусной, соляной и фосфорной кислотам. Плотность 1,3-1,4 г/см3, sв = 80 МПа, sвсж. – 130-250 МПа, КС – 80-150 кДж/м2. Применяют для изготовления печатных схем в радиоэлектронной промышленности. Диэлектрики. При невысокой диэлектрической проницаемости, высокая теплостойки, хорошие фрикционные свойства. Плотность 1,7 г/см3, sвизг. – 110 МПа, КС – 350 кДж/м2. Наполнитель – стеклоткань, что позволяет длительную работу пластика при 200 ºС и кратковременную при 300 ºС. Плотность 1,6-1,7 г/см3, sв = 130 МПа. Электроизоляционны, а при анизатропном расположении ткани у СВАМов sв достигает 450 МПа при КС до 400 кДж/м2. При текс-туре sв = 850-950 МПа.

 

Продолжение прил. 7

ГАЗОНАПОЛНЕННЫЕ ПЛАСТИКИ
1.	Пенопласт (пенополистерол ПС-1, ПС-4)	Плотность 3×10-3 г/см3, газонаполненные ячейки изолированы. Звуко- и теплоизолятор, стоек против влаги и агрессивных сред (кроме концентрированной азотной кислоты), белого цвета, жестковат, хорошо крошится. Стоек против коррозии, грибков и бактерий. Работает от -196 ºС до температуры 60-75 ºС, теплопроводность на уровне теплопроводности воздуха. Хорошие амортизирующие свойства позволяют использовать его как упаковочный материал.
2.	Поролон	Эластичный пенополиуритан с открытыми порами. Плотность ρ = (3-5)×10-4 г/см2; sв = 30 МПа, d ~ 400%, цвет от белого до желтого и цветного. Хороший тепло- и звукоизолятор, амортизатор. Используют как губки, подушки, изолирующие покрытия.
ПОЛИМЕРНЫЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
1.	Графит   - ПРОГ (на ос-нове нефтяного кокса) - ПГ-50 (пористый)   - ПИРОГРАФИТ (из газообразного сырья)	Аллотропическая разновидность углерода (решетка – гексагональная), прочная ковалентная связь в базисной плоскости, непрочная связь (Ван-дер-ваальсовая) между слоями. Электро- и теплопроводен, не плавится, а при 3700 0С испаряется, плотность 0,2-2,2 г/см3 в зависимости от способа получения, хрупок, прочность и модуль упругости растут до температуры 2200-2400 ºС, вдоль слоев. Теплопроводник (теплопроводность 372 Вт/м×К), перпендикулярно слоям – теплоизолятор (1,16-3,5 Вт/м×К), антифрикционен (f = 0,28), хорошо гасит колебания.
2.	Неорганическое стекло - силикатное (SiO2)	По содержанию модификаторов делятся на щелочные (N2O, K2O), безщелочные и кварцевые. Температура размягчения 600-800 ºС, у кварцевых 1200 ºС, изотропно, плотность

Продолжение прил. 7

	- алюмосили-катное (Al2O3 – SiO2) - боросили-катное (B2O3 – SiO2) - ситаллы	2,2-6,5 г/см2. sв = 30-90 МПа, sвизг. = 50-150 МПа, sвсж. = 500-2000 МПа, КС = 1,5-2,5 кДж/м2. Закалка повышает статические характеристики в 3-6 раз, КС в 5-7 раз. Стеклокристаллиты на базе окислов Li2O, Al2O, SiO2, MgO, CaO + катализаторы кристаллизации – соли Au, Ag, Cu. Степень кристаллизации до 95 %, плотность 2,4-2,95 г/см3, sв = 112-161 МПа, sвизг. – до 560 МПа, sвсж. = 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, диэлектрики, влагонепоглатители.
КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
3.	- окислы     - карбиды   - бориды   - нитриды     - силициды	На основе Al2O3 (корунд) – отличный диэлектрик, прочен, тверд, химически стоек. sвсж. До 5000 МПа, НRA – 92-93, красностойкость до 1200 ºС, при обработке резанием износостоек. UO2 используют как тепловыделяющий элемент в энергетических установках, ThO2 – электронагреватель с окалиностойкостью до 1600 ºС; WC, TiC, TaC - высокопрочны и износостойки, окалиностойкость инструмента до 1100 ºС, отличный инструментальный мате-риал; TiB2, ZnB2 – высокоэлектропроводны; Низко термо- и электропроводны. BN (a) – диэлектрик, решетка гексогональная, твердость низкая; BN (b) (эльбор) – решетка кубическая, твердость на уровне твердости алмаза, температура плавления 3000 ºС. Полупроводники, окалиностойки, стойки к действию кислот и щелочей. В спеченном со-

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

 

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.

15. Линейные дефекты (дислокации). Виды дислокаций и их конфигурация.

16. Понятия контура и вектора Бюргерса.

17. Виды движения дислокаций (скольжение, переползание). Системы скольжения.

18. Зарождение и размножение дислокаций.

19. Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами и с другими дислокациями, как в собственной системе скольжения, так и в других системах скольжения. Силы Пайерса.

 

Пластическая деформация и разрушение

20. Упругая и пластическая деформация. Дробление блоков.

21. Дислокационный механизм пластической деформации. Одиночное и множественное скольжение.

22. Упрочнение в результате пластической деформации (наклеп). Схема Одинга-Бочвара. Роль границы зерна.

23. Структура деформированного металла (дислокационные сетки, текстура).

24. Разрушение в результате пластической деформации и хрупкое разрушение.

25. Зарождение и распространение трещины. Интеркристаллитный и транскристаллитный изломы. Порог хладноломкости.

 

Процессы, происходящие при нагреве деформированного

металла

26. Понятие напряжений 3-го, 2-го и 1-го рода в деформированном металле.

27. Возврат (отдых и полигонизация). Схема образования полигонов. Структура границы полигона.

28. Рекристаллизация. Механизм и движущие силы рекристаллизации. Влияние температуры, времени и степени предварительной деформации на рекристаллизацию.

29. Первичная рекристаллизация или рекристаллизация обработки.

30. Вторичная и собирательная рекристаллизация.

31. Диаграммы рекристаллизации.

32. Влияние пластической деформации и процессов возврата на механические свойства.

 

Кристаллизация

33. Понятие кристаллизации и ее движущие силы. Термодинамический потенциал F.

34. Изменение F с температурой. Теоретическая и реальная температура кристаллизации. Понятие степени переохлаждения Т.

35. Кривые охлаждения. Площадка и «зуб» на кривой охлаждения.

36. Критическая кривая кристаллизации и ее объяснение с точки зрения зарождения и роста зерен.

37. Условие фазового превращения при кристаллизации. Понятие критического зародыша для сферического центра кристалллизации.

38. Два процесса роста центров. Понятие двухмерного зародыша. Скорость кристаллизации (схема Таммана) и ее исследование. Пригодность схемы Таммана для металлов.

39. Средний размер зерна. Гомогенная и гетерогенная кристаллизация. Изоморфные, неизоморфные и поверхностно-активные примеси. Понятие модифицирования.

40. Строение слитка по Чернову.

41. Явление полиморфизма (аллотропии).

42. Магнитные превращения и его свойства.

 

Теория сплавов

43. Понятие сплава. Компоненты и фазы в сплавах.

44. Твердые растворы замещения и условия их образования. Примеры полной растворимости и полной нерастворимости компонентов в твердом состоянии.

45. Твердые растворы внедрения и их влияние на свойства мАтериалов.

46. Упорядоченные твердые растворы (сверхструктуры). Точка Курнакова. Пример твердого раствора вычитания.

47. Химические металлические соединения в сплавах и их свойства.

48. Фазы внедрения.

49. Электронные соединения (соединения Юм-Розери), имеющие ОЦК, сложную кубическую и гексагональную кристаллические решетки.

50. Фазы Лавеса.

51. Понятие диаграммы состояния. Примеры фаз (жидкая, твердая одно- и многокомпонентная), устойчивое химическое соединение, как пример компоненты.

52. Вариантность системы. Закон Гиббса и его исследование.

53. Способы построения диаграммы состояния. Точки и линии на диаграмме состояния. Кривые охлаждения.

54. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых полностью растворимы в жидком и твердом состояниях.

55. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют эвтектику. Кристаллизация эвтектики по А.А. Бочвару.

56. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют перитектику.

57. Диаграмма состояния сплавов с полиморфным превращением одного из компонентов.

58. Диаграмма состояния сплавов с полиморфными превращениями компонентов и эвтектоидным превращением.

59. Кристаллизация чистых компонентов, фаз и механических смесей.

60. Определение концентрации и количества фаз с помощью правила отрезков. Область применения этого правила.

 

Железо и его сплавы

61. Диаграмма Fe-C.

62. Структура и состав фаз системы Fe-C.

63. Структура углеродистых сталей.

64. Способы получения сталей и влияние примесей.

65. Стали углеродистые обыкновенного качества.

66. Стали углеродистые качественные.

67. Чугуны, их классификация, маркировка, свойства и структура. Роль легирующих элементов – модификаторов.

 

Термическая обработка сплавов

68. Цель и виды термической обработки (ТО). Параметры ТО.

69. Связь диаграммы состояния с видом ТО.

70. Виды ТО на примере диаграммы Fe-Fe₃C.

71. Превращения в сталях при ТО: П А, А П, А М, М П.

72. Теория ТО. Образование аустенита. Понятие начального, наследственного и действительного зерна.

73. Распад переохлажденного аустенита. С-образные диаграммы.

74. Особенность распада доэвтектоидной и заэвтектоидной сталей.

75. Распад аустенита при непрерывном охлаждении. Понятие критической скорости закалки.

76. Теория мартенситного превращения. Структура мартенсита.

77. Особенности мартенситного превращения. Стабилизация аустенита.

78. Влияние углерода и легирующих элементов на М_н и М_к, и вид С-образной диаграммы.

79. Превращения при отпуске сталей.

80. Технология ТО (температура нагрева, время выдержки, скорость нагрева и охлаждения). Закаливаемость, прокаливаемость.

81. Виды закалки и дефекты закалки. Поверхностная закалка. Виды отжига.

82. Виды термомеханической обработки.

83. Химико-термическая обработка сплавов.

 

Конструкционные и инструментальные стали и сплавы

84. Легированные конструкционные стали и сплавы.

85. Цементуемые конструкционные стали.

86. Улучшаемые конструкционные стали.

87. Нержавеющие стали.

88. Жаростойкие стали.

89. Жаропрочные стали и сплавы.

90. Углеродистая инструментальная сталь. Быстрорежущая сталь. Твердые сплавы для инструмента.

91. Кислотостойкие стали. Криогенные сплавы. Магнитомягкие и магнитотвердые сплавы.

92. Титан и его сплавы.

93. Алюминиевые сплавы. Теория ТО алюминиевых сплавов. Дуралюмины и силумины.

94. Алюминиевые сплавы неупрочняемые ТО.

95. Алюминиевые сплавы упрочняемые ТО.

96. Магниевые сплавы.

97. Медь и ее сплавы.

98. Латунь.

99. Бронза.

100. Баббиты.

 

Неметаллические материалы

101. Термопластичные полимеры и пластмассы. Полиэтилен. Полиамиды. Полистирол. Поливинилхлорид. Фторопласты. Органическое стекло. Поликарбонат. Полиимиды.

102. Термореактивные полимеры и пластмассы. Фенолоформальдегидные, эпоксидные, полиэфирные, кремнийорганические полимеры. Пресс-порошки. Пресс-волокниты. Текстолиты. Гетинаксы. Асботекстолиты. Стеклотекстолиты.

103. Неполярные термопласты. Полимерные органические материалы. Фторопласт –4. Полиэтилен. Полипропилен.

104. Полярные термопласты. Фторопласт-3. Винипласт. Органическое стекло. Капрон. Нейлон. Лавсан.

105. Газонаполненные пластики. Пенопласт. Поролон.

106. Полимерные неорганические материалы. Графит. Неорганическое стекло. Ситаллы.

107. Керамические материалы. Установочная керамика. Конденсаторная керамика. Окислы, карбиды, бориды, нитриды.

108. Резиновые материалы. Клеящие и лакокрасочные материалы.

109. Аморфные металлы (металлические стекла).

110. Композиционные материалы. Особенности механических параметров и свойств композитов.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др. «Материаловедение» М:. Изд-во МГТУ им. Баумана, 2008. – 648 с.

2. Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева «Материаловедение» М:. Изд-во Металлургия, 1990. – 528 с.

4. Д.Г. Жиляков Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу «Материаловедение» для студентов специальностей 160302, 140104, 140401, 151001, 151002, 150201, 220501 очной формы обучения /Д.Г. Жиляков, Г.Л. Полнер, А.Н. Семичев/ Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2006. 56с.

4. Лекции по курсу «Материаловедение и технология материалов»

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 МЕТОДЫ МАКРО- И МИКРОАНАЛИЗА. ИЗУЧЕНИЕ СТРОЕНИЯ МЕТАЛЛОВ И НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ………………….....................
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 ИССЛЕДОВАНИЕ ДВОЙНЫХ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ…………………………………………………
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗО-УГЛЕРОД………………………………..
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СТАЛЕЙ В НЕРАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ…………………………………………………
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1…………................................................
ПРИЛОЖЕНИЕ 2…………………………………...…….
ПРИЛОЖЕНИЕ 3…………………………………………
ПРИЛОЖЕНИЕ 4…………………………………….…...
ПРИЛОЖЕНИЕ 5…………………………………………
ПРИЛОЖЕНИЕ 6…………………………………………
ПРИЛОЖЕНИЕ 7………………………………………....
ПРИЛОЖЕНИЕ 8................................................................
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Учебное издание

 

Козенков Олег Дмитриевич

Лукин Анатолий Александрович

Рощупкин Валерий Михайлович

Жиляков Дмитрий Геннадьевич

 

 

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ:

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

 

 

В авторской редакции

 

 

Подписано к изданию 15.11.2011.

 

Объем данных 64,2 Мб.

 

ФГБОУВПО «Воронежский государственный

технический университет»

394026 Воронеж, Московский просп., 14