Триботехнические свойства материалов (см. вопрос 41)

46.Теория макро- и микроанализа Методы изучения строения металлов. Изучение строения металлов и сплавов производится методами макро- и микроанализа, рентгеновско­го, а также дефектоскопии (рентгеновской, магнитной, ультразвуковой). Методом макроанализа изучается макроструктура, т.е. структура, видимая невооруженным глазом или с помощью лупы, при этом выявля­ются крупные дефекты: трещины, усадочные раковины, газовые пузыри и т. д., а также неравномерность распределения примесей в металле. Макроструктуру определяют по изломам металла, по макрошлифам. Макрошлиф — это образец металла или сплава, одна из сторон которого отшлифована, тщательно обезжирена, протравлена и рассматривается с помощью лупы с увеличением в 5—10^х. Микроанализ выявляет структуру металла или сплава по микрошлифам, приготовленным так же, как и для макроанализа, но дополнительно от­полированным до зеркального блеска. Шлифы рассматриваются в отраженном свете под оптическим микроскопом при увеличении до 3000^х. Из-за различной ориентировки зерен металла они травятся не в одина­ковой степени и под микроскопом свет также отражается неодинаково. Границы зерен, благодаря примесям, травятся сильнее, чем основной ме­талл, и выявляются более рельефно. В сплаве структурные составляю­щие травятся также различно. В электронном микроскопе рассматривают реплику — слепок с особо тонкой структуры металла при увеличениях до 100 000^х. Этот важней­ший анализ определяет размеры и форму зерен, структурные составля­ющие, неметаллические включения и их характер — трещины, порис­тость и т. д., качество термической обработки. Зная микроструктуру, можно объяснить причины изменения свойств металла. С помощью рентгеновского анализа изучают атомную структуру метал­лов, типы и параметры кристаллических решеток, а также дефекты, ле­жащие в глубине. Этот анализ, основанный на дифракции рентгеновских лучей рядами атомов кристаллической решетки, позволяет обнаружить дефекты (пористость, трещины, газовые пузыри, шлаковые включения и т. д.), не разрушая металла. В местах дефектов рентгеновские лучи по­глощаются меньше, чем в сплошном металле, и поэтому на фотопленке такие лучи образуют темные пятна, соответствующие форме дефекта. Для исследования структуры металла и дефектов изделий широко при­меняют гамма-лучи, которые проникают в изделие набольшую глубину, чем рентгеновские. Магнитным методом исследуют дефекты в магнитных металлах (сталь, никель и др.) на глубине до 2 мм (трещины различного происхождения, неметаллические включения и т. д.). Для этого испытуемое изделие на­магничивают, покрывают его поверхность порошком железа; осматри­вают его поверхность и размагничивают изделие. Вокруг дефекта обра­зуется неоднородное поле, вследствие чего магнитный порошок повто­ряет очертания дефекта. Другой метод - магнитный индукционный -часто используют для оценки полноты структурных превращений в сплавах (изделиях) после их термической обработки. Ультразвуковым методом осуществляется эффективный контроль ка­чества металла изделий и заготовок практически любых размеров. В им­пульсных ультразвуковых дефектоскопах ультразвуковая волна от щупа-излучателя распространяется в контролируемом изделии и при встрече с каким-либо дефектом отражается от него. При этом отраженные волны принимаются, усиливаются и передаются на показывающий индикатор. Ультразвук используют для контроля качества роторов, рельсов, поко­вок, проката и других изделий при необходимости сохранения целост­ности изделий.

47.Силикатные материалы Силикатные материалы насчитывают большое количество различных видов, представляют крупномасштабный продукт химического производства и используются во многих областях народного хозяйства. Силикатные материалы и изделия из них по объему производства и потребления в народном хозяйстве занимают первое место среди традиционных твердофазных материалов. В значительной степени это объясняется меньшей энергоемкостью и, следовательно, большей экономичностью их производства по сравнению с металлами и полимерными материалами и простотой и неограниченностью сырьевой базы. Так, если на производство стали затрачивается около 9 1011 кДж / м3, то на производство цемента всего 3 1010 кДж / м3, то есть в тридцать раз меньше. Силикатные материалы обычно применяются только в условиях воздействия минеральных кислот, за исключением плавиковой и фосфорной кислот при повышенных температурах. Для этих материалов достаточно определение только их кислотостойкости.

Силикатные материалы подразделяются на природные горные породы, искусственные плавленые силикатные материалы (каменное литье, силикатные стекла, ситаллы и другие), керамические и огнеупорные материалы, вяжущие вещества и бетоны. В их состав входят соли кремниевых кислот, алюмосиликаты, кальциевые и магниевые силикаты, чистый кремнезем и другие вещества. Большинство этих материалов устойчиво к минеральным и органическим кислотам, кроме плавиковой. Устойчивость к кислотам возрастает с увеличением содержания оксида кремния. К растворам щелочей и карбонатам щелочных металлов устойчивы силикатные материалы, содержащие основные оксиды. Силикатные материалы широко используют для изготовления аппаратуры и другого оборудования, применяемого для получения кислот и растворов их солей, изготовления плитки, блоков, кирпича для защиты металлической аппаратуры от коррозии. Силикатные материалы: общие вопросы (сырье, обогащение, свойства, методы испытаний); керамика; стекло, синтетические драгоценные камни, глазури, эмали; вяжущие вещества, бетоны и другие силикатные строительные материалы. Силикатные материалы изготовляют из смеси извести, воды и кварцевого песка. Приготовленную смесь формуют на прессах с последующей обработкой в автоклавах. Выпускают их с 11 и 14 круглыми пустотами. Силикатный материал считается химически стойким в данной среде, если образец данного материала при испытании теряет или увеличивает свою массу на определенную величину, не разрушаясь при этом. [8] Силикатный материал считается химически стойким в данной среде, если образец его при испытании теряет или увеличивает свою массу на определенную величину, не разрушаясь при этом. Силикатные материалы подразделяются на природные горные породы, искусственные плавленые силикатные материалы (каменное литье, силикатные стекла и ситаллы и другие), керамические и огнеупорные материалы, вяжущие вещества и бетоны. В их состав входят соли кремневых кислот, алюмосиликаты, кальциевые и магниевые силикаты, чистый кремнезем и другие вещества. Большинство этих материалов устойчиво к минеральным и органическим кислотам, кроме плавиковой. Устойчивость их к кислым средам возрастает с увеличением содержания оксида кремния. К растворам щелочей и карбонатам щелочных металлов устойчивы силикатные материалы, содержащие в своем составе основные оксиды.