Класифікація конструкційних сталей За показниками якості

Якість конструкційних вуглецевих сталей визначається наявністю в сталі шкідливих домішок фосфору (P) і сірки (S). Фосфор додає сталі холодноламкості (крихкість). Сірка (найшкідливіша домішка) — додає сталі червоноламкості. Вміст шкідливих домішок у залежності від групи якості для конструкційних сталей наступний:

· Звичайної якості (ДСТУ 2651:2005/ГОСТ 380–2005, ISO 1052—82)— P і S до 0,05% (маркування Ст за ДСТУ або Fe за ISO).

· Якісна — P і S до 0,035% (маркування Сталь).

· Високоякісна — P і S до 0,025% (маркування А в кінці марки).

· Особливо високоякісна — Р і S до 0,015% (маркування Ш в кінці марки).

За ступенем легування

За ступенем легування конструкційні сталі поділяються на: вуглецеві і леговані.

За призначенням

Конструкційні сталі класифікуються за призначенням на:

· будівельні (арматурні);

· машинобудівні, які, у свою чергу, поділяються на групи:

· загального призначення

· спеціального призначення (високоміцні, ресорно-пружинні, теплостійкі, підшипникові тощо).

За сортаментом

За сортаментом конструкційна сталь буває:

· гарячекатаною круглою за ГОСТ 2590-88

· гарячекатаною квадратною за ГОСТ 2591-88

· гарячекатаною шестигранною за ГОСТ 2879-88

· гарячекатаною смугововою за ГОСТ 103-76

· кованою круглою і квадратною за ГОСТ 1133-88

· арматурною з гладким і періодичним профілем за ДСТУ 3760-98

Маркування

Основні марки конструкційних вуглецевих сталей звичайної якості: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.

· Ст — показує, що сталь звичайної якості.

· Перша цифра — номер за ДСТУ 2651:2005 (від 0 до 6) марки, залежить від хімічного складу сталі (збільшення номера від 1 до 6 означає підвищення вмісту вуглецю в сталі від 0,06…0,12% до 0,38…0,49%, для сталі Ст0 вміст вуглецю не більше 0,23%).

· Буква Г після першої цифри — підвищений вміст марганцю (Mn) (служить для підвищення прогартовуваності сталі).

· сп; пс; кп — ступінь розкиснення сталі.

 

20. Сірий чавун широко застосовують у машинобудуванні завдяки його високим ливарним, антифрикційним властивостям, задовільній обробці різанням, зносостійкості. Проте для нього характерні невисоке значення границі міцності при розтягуванні, дуже низька пластичність.Границя його міцності при розтягуванні σΒ= 120...380 МПа, твердість 145...270 НВ, відносне видовження δ = 0,2...0,8 %.Механічні властивості чавунів характеризуються їх структурою й умовами (у визначенні не тільки хімічного складу). Стандарти регламентують не хімічний склад чавунів, а їхні властивості, які й позначають у марках чавунів. Наприклад, марка СЧ 20 позначає сірий чавун з границею міцності при розтягуванні σв = 200 МПа. В машинобудуванні застосовують марки сірих чавунів СЧ 10...СЧ 45 (остання цифри «0» або «5»).
Сірі чавуни містять постійні домішки в такій кількості: 3,0...3,5 % вуглецю, 1,5...3,0 % силіцію, майже 0,8 % мангану, до 0,12 % сірки і 0,3...0,9% фосфору.У сірих чавунах вуглець частково або повністю перебуває у вільному стані у формі пластинчастого графіту (рис. 2.24). За цього в зломі має сірий колір. Інколи в структурі чавуну крім графіту утримується ледебурит. Такий сіро-білий чавун називають Половинчастим. Основні його властивості: висока твердість, крихкість і низька міцність. Отже, змінюючи вміст і співвідношення постійних домішок, можна в певних межах змінювати структуру чавуну і його властивості. Залежно від розпаду цементиту одержують основи сірих чавунів, які складаються: з фериту, їх називають Феритними Чавунами; з фериту і перліту — Феритно-перлітними; З перліту — Перлітними. Найміцнішими вважають перлітні чавуни.

 

21. Вірогідність утворенняцементитаз рідкої фази значно вища, ніж графіту. Будь-який процес визначаєтьсятермодинамическимиікинетическимиумовами перебігу. Рушійною силою процесуграфитизацииє прагнення системи зменшити запас вільної енергії.Цементиттермодинамічно менш стійка фаза, ніж графіт. Проте відмінність між температурами освітицементитаі графіту невелика, і за порівняно невеличкому переохолодженні відбуватиметься кристалізаціяцементита, а чи не графіту.Графитутворюється лише за малих швидкостях охолодження у вузькому інтервалі температур, коли мала ступінь переохолодження рідкої фази. При прискореному охолодженні і за переохолодженні рідкого чавуну нижче 1 147 ° З відбувається освітуцементита.Класифікація сірих чавунівСірий чавун можна як структуру, що складається з металевої основи зграфитнымивключеннями. Властивості чавуну залежить від властивостей металевої основи зовнішньої і характеру графітних включень.Металлическаяоснова то, можливо:перлитной, коли 0,8 % З перебуває у виглядіцементита, а іншої вуглець як графіту;феррито-перлитной, коли кількість вуглецю якцементитаменш 0,8 % З;ферритной, коли вуглець перебуває практично як графіту.Залежно від форми графітних включень сірі чавуни класифікуються на:чавун з пластинчастим графітом;чавун зхлопьевиднымграфітом (ковкий чавун);чавун з кулястим графітом (високо-випробувальний чавун);чавун звермикулярнымграфітом.

 

22. Сірий чавун широко застосовують у машинобудуванні завдяки його високим ливарним, антифрикційним властивостям, задовільній обробці різанням, зносостійкості. Проте для нього характерні невисоке значення границі міцності при розтягуванні, дуже низька пластичність.Границя його міцності при розтягуванні σΒ= 120...380 МПа, твердість 145...270 НВ, відносне видовження δ = 0,2...0,8 %.Механічні властивості чавунів характеризуються їх структурою й умовами (у визначенні не тільки хімічного складу). Стандарти регламентують не хімічний склад чавунів, а їхні властивості, які й позначають у марках чавунів. Наприклад, марка СЧ 20 позначає сірий чавун з границею міцності при розтягуванні σв = 200 МПа. В машинобудуванні застосовують марки сірих чавунів СЧ 10...СЧ 45 (остання цифри «0» або «5»). Сірий чавун широко застосовують в автотракторному і сільськогосподарському машинобудуванні для виробництва деталей методом лиття. З нього виготовляють станини металорізальних верстатів, блоки і гільзи автомобільних і тракторних двигунів.Щоб вибрати марку чавуну для конкретної деталі, потрібно обумовити, в яких умовах працює ця деталь і порівняти технологічні та механічні властивості вибраної марки для забезпечення технічних умов роботи деталі в механізмі. Ковкий чавун — умовна назва, оскільки його не кують. Цей чавун одержують з білого чавуну термічною обробкою (спеціальним відпалюванням — томлінням).Щоб отримати ковкий чавун використовують білі чавуни (приблизно) такого складу: 2,5...3,2% вуглецю, 0,6...0,9 силіцію, 0,3...0,4 мангану, 0,1...0,2 фосфору і не більш як 0,06...ОДО % Сірки.До структури білого чавуну входять перліт, ледебурит і цементит. Ковкий чавун маркують літерами КЧ і цифрами, дві перші з яких позначають границю міцності при розтягуванні, а останні — відносне видовження. Наприклад, марка КЧ 30-6 означає: КЧ — ковкий чавун; 30 — границя міцності при розтягуванні (σв = 300 МП а) і 6 — відносне видовження (δ = 6 %).Ковкий чавун широко використовують в сільськогосподарському машинобудуванні для виготовлення деталей, які в процесі роботи витримують ударні навантаження (зубчасті колеса, шестерні, ланки ланцюгів, зірочки, пальці різального апарата зернозбирального комбайна та ін.), деталей сівалок, зерноочисних машин, механізації тваринництва (корпуси водопровідних вентилів, кранів та ін.) Високоміцний чавун (як і сірий) поділяють на марки залежно від механічних властивостей, причому основним показником є границя міцності при розтягуванні. Механічні властивості залежать від структури металевої основи, яка може бути перлітною, феритно-перлітною і феритною (рис. 2.30). Ліпшою є структура, яка складається з перліту і графіту кулястої форми, обмежених невеликими (білими) кільцями фериту. Маркується високоміцний чавун (табл. 2.7) літерами ВЧ (високоміцний чавун) і цифрами, дві перші з яких показують границю міцності при розтягуванні, а останні — відносне видовження. Наприклад, марка ВЧ 800-2 означає, що чавун цієї марки має σ„ = 800 МПа, δ«2%.Високоміцні чавуни є замінником литої і штампованої сталі. Тому з такого чавуну виготовляють відповідальні ші деталі машин і двигунів — гільзи циліндрів, колінчасті вали, деталі супортів металорізальних верстатів, лапки бурякозбирального комбайна та ін.Чавун з вермикулярним графітом призначений для одержання виливків. Він має структуру графіту вермикулярної (червоподібної) форми з вкрапленням до 40 % Кулястого та 10 % пластинчастого графіту.

 

23. Нагрівання стали супроводжується утворенням аустеніту, а основне перетворення - це перетворення перліту в аустеніт, тому що в структурі всіх сталей у вихідному стані присутній перліт. Перетворення йде по реакції Ф + Ц? А. (мал. 25)
У доевтектоїдних сталях після зникнення перліту при нагріванні від температури Ас3 до Ас1 надлишковий ферит перетворюється на аустеніт. У заевтектоідних сталях в цьому інтервалі температур надлишковий цементит розчиняється в аустеніт. Вище температур Ас3 йдуть тільки процеси гомогенізації і зростання зерна аустеніту. Зростання зерна - мимовільно протікає процес, тому що при цьому зменшується сумарна поверхня зерен (зменшується поверхнева енергія). Від розміру зерна аустеніту залежать механічні властивості сталі, особливо знижується ударна в'язкість і пластичність.

 

25. Термі́чна обро́бка — технологічний процес, сутність якого полягає у зміні структури металів і сплавів при нагріванні, витримці та охолодженні, згідно зі спеціальним режимом, і тим самим, у зміні властивостей останніх.

Розрізняють такі види термічної обробки: Відпалювання, нормалізація, загартування і відпуск.

Відпалювання (відпал). Відпалювання — вид термооброблення, який полягає в нагріванні матеріалу (метал тощо) до температури вище критичної точки, тривалій витримці за цієї температури і подальшому повільному охолодженні. Основними видами відпалювання є гомогенізувальне, графітизувальне, перекристалізаційне, рекристалізаційне, релаксаційне та сфероїдизувальне^[1]. Графітизувальне та сфероїдизувальне відпалювання характерне тільки для сталей. Відпалювання підвищує пластичність, зменшує внутрішні напруження, понижує твердість сталей.

· Нормалізація. Нормалізацією називають нагрівання до високої температури, видержування і повільне охолодження на повітрі. Нормалізація доводить сталь до дрібнозернистої та однорідної структури. Твердість і міцність сталі після нормалізації вищі, ніж після відпалу.

· Загартування. Загартуванням називають нагрівання до високої температури, витримування і швидке охолодження (у воді, мінеральній оливі та інших охолоджувачах). Є такі види загартування: в одному охолоджувачі; перервне; ступінчасте; ізотермічне; поверхневе та ін. Загартування сталей забезпечує підвищення твердості, виникнення внутрішніх напружень і зменшення пластичності. Твердість збільшується у зв'язку з виникненням таких структур: сорбіт, троостит, мартенсит. Практично загартуванню піддаються середньо- і високовуглецеві сталі.

· Відпуск. Відпуском називають нагрівання до температури нижчої за 973 К, витримування та повільне охолодження на повітрі. Розрізняють три види відпуску: низький (нагрівання до температури 473 К; середній (573-773 К); високий (773-973 К). Після відпуску в деякій мірі зменшується твердість і внутрішні напруження, збільшується пластичність і в'язкість сталей. До цього приводить зміна структур після відпуску. Структура мартенситу сталі переходить відповідно в структуру трооститу і сорбіту. Чим вища температура відпуску, тим менша твердість відпущеної сталі і тим більша її пластичність та в'язкість.

 

26. Відпа́люванням ста́лі називається вид термічної обробки сталі, що полягає у нагріванні матеріалу до певної температури, витримування і наступне, як правило, повільне охолодження (в печі) з метою одержання рівноважної структури. Основними видами відпалювання сталі є: відпал першого роду; відпал другого роду; нормалізаційний відпал (нормалізація).
Відпал першого роду — відпал, при якому, як правило, не відбувається фазових перетворень (перекристалізації), а якщо вони мають місце, то не впливають на кінцеві результати, передбачені його цільовим призначенням: усунення хімічної і фізичної неоднорідності. Тому відпал І роду можна проводити при температурах вищих або нижчих від температур фазових перетворень (критичних точок A₁ та A₃). Розрізняють такі різновиди відпалу першого роду: гомогенізувальний (дифузійний), рекристалізаційний та відпружувальний (релаксаційний).
Відпал другого роду полягає у нагріванні сталі до температур вище за точки A₃ або A₁, витримуванню і з наступним повільним охолодженням.Вихідними фазами перед нагріванням здебільшого є ферит і цементит. Під час нагрівання і витримки вихідні структури — ферито-перлітна доевтектоїдної сталі і перлітна евтектоїдної сталі переходять в аустенітну, а перліто-цементитна структура заевтектоїдної сталі — в аустеніто-цементитну. Мала швидкість охолодження (30...200°С/год.) уможливлює зворотні дифузійні фазові перетворення, коли аустеніт доевтектоїдної сталі знову переходить у ферит + перліт, а аустеніт заевтектоїдної сталі — в перліт і вторинний цементит. Отже, новоутворені рівноважні структури (або близькі до них) після закінчення відпалювання відрізняються від аналогічних за фазовим складом вихідних структур дрібнішими зернами, оскільки останні утворились із дрібнозернистого аустеніту під час повільного охолодження.Після відпалу сталь має низьку твердість і міцність при значній пластичності. Переважно відпал є підготовчим термообробленням. Розрізняють наступні види відпалу: повний, ізотермічний і неповний.

 

27. Нормалізація сталі — вид термічної обробки сталі, що полягає у нагріванні доевтектоїдних сталей до температури вище за А₃(див. діаграму), а заевтектоїдних — вище за А_cm на 50-60° з наступним охолодженням на повітрі. При нормалізації відбувається перекристалізація сталі, котра усуває крупнозернисту структуру, отриману при литві чи куванні. Цей вид термообробки часто замінює відпал для низьковуглецевих сталей (0,2...0,3% С), а для середньовуглецевих сталей (0,3...0,5% С) — гартування і високий відпуск.У зв'язку з подібністю режимів термічної обробки нормалізацію інколи називають нормалізаційним відпалом.Нормалізація застосовується для підвищення міцності і в'язкості, однорідності структури та покращення оброблюваності низьковуглецевої сталі, а також, виправлення структури зварного з'єднання і зменшення внутрішніх напружень. При цьому виді термічної обробки швидкість охолодження вища, ніж при відпалі, і розпад аустеніту відбувається в нижній частині перлітного інтервалу. Після нормалізації утворюється дисперсна ферито-цементитна структура — сорбіт або троостит. Ці структури мають вищу твердість і міцність у порівнянні з перлітом, який формується після відпалу. Різниця між властивостями збільшується з підвищенням вмісту вуглецю у сталі.

 

28. Гартування застосовують для підвищення твердості і міцності сталі. Тому гартування називають заключною операцією виготовлення сталевих виробів і деталей. Гартування — це операція, при якій сталь нагрівають на 30...50 °С вище від точки Ас1 або Аст, витримують за цієї температури, а потім швидко охолоджують. У результаті такої обробки в сталі, як правило, формується мартенситна структура, тому твердість і міцність її досягають максимального значення.
1. Охолодження в одному охолоджувачі (воді, оливі). Недолік - дуже різкі внутрішні напруження. Щоб їх зменшити застосовують другий спосіб загартування.2. Загартування у двох середовищах (з води в оливу). За цим способом на початку деталь охолоджують у воді, до температури нижче перлітного перетворення, а потім перекладають до остаточного охолодження в оливу. Цей спосіб складний та вимагає високої кваліфікації робітників, від яких потрібно витримувати деталь певну кількість часу у воді. Якщо витримка буде мала, то при подальшому охолодженні попадаємо в перлітне перетворення, і загартування не відбудеться, а якщо витримка занадто більша, то в деталях виникають великі внутрішні напруження.3. Східчасте загартування. При східчастому загартуванні нагріту деталь охолоджують швидко до заданої температури в спеціально нагрітому середовищі, у якості якого використовуються розплави металів або солей. Час витримки в гарячому середовищі визначають маркою сталі й може бути чітко визначений по секундоміру, після цього йде закінчення охолодження у воді або маслі. Витримка в гарячому середовищі дозволяє вирівняти температуру по всьому перетину деталей, тому при остаточному охолодженні у воді, або оливі перетворення аустеніту в мартенсит іде одночасно по всьому об’ємі деталі, що дозволяє різко знизить рівень внутрішніх напружень. Такий спосіб загартування застосовують для великогабаритних деталей складної форми, щоб до мінімуму знизити перекручування форми.4. Ізотермічне загартування. Цей спосіб застосовується для великогабаритних деталей, які не можна охолоджувати дуже швидко, через небезпеку руйнування

 

29. В якості гартівних середовищ використовують воду, водні розчини лугів і солей, масла, суміш води з повітрям, охолодження під тиском в середовищі азоту, аргону і водню. В залежності від складу сталі, форми і розмірів деталі і необхідних у термічно обробленої деталі властивостей вибирати оптимальний спосіб гарту, найбільш просто здійсненний і одночасно забезпечує потрібні властивості. Основні способи загартування:
1 Гарт в одному охолоджувачі - найбільш простий спосіб. Нагріту до певних температур деталь занурюють в гартівних рідина, де вона залишається до повного охолодження. Цей спосіб застосовують при загартуванню нескладних деталей з вуглецевих і легованих сталей.
2 Переривчаста гарт, або гарт у двох середовищах (рис.5, крива 2). Деталь охолоджують спочатку в швидко охолоджуючої середовищі, а потім в повільно охолоджуючої. Зазвичай перше охолодження проводять у воді, а потім деталь переносять в масло, або охолоджують на повітрі. У мартенситном інтервалі сталь охолоджується повільно, що сприяє зменшенню внутрішніх напружень. Цей спосіб застосовують при загартуванню інструменту з високовуглецевих сталей.
Час нагрівання під загартування складається з часу нагріву до заданої температури і часу витримки при цій температурі. Перше визначається нагріваючої здатністю середовища, розмірами і формою деталей, а друге - швидкістю фазових перетворень, яка залежить від перенагрівання вище критичної точки і дисперсністю вихідної структури.
При виборі середовища нагрівання слід враховувати реакції окислення і зневуглецювання поверхні. Часто для оберігання деталей від цих явищ використовують захисні атмосфери, які являють собою продукти спалювання метану, або інертні гази (аргон, гелій), або вакуум.

 

30. Прогартовуваність — здатність сталі одержувати в результаті гартування структуру мартенситу (або мартенситу і троститу) й відповідну їй високу твердість на потрібну глибину за перерізом деталі або зразка. Це головний критерій обґрунтованого вибору марки сталі для виготовлення деталей машин та інструментів. Якщо вироби повинні відрізнятися високими властивостями за всім перерізом, потрібно вибирати сталі з підвищеним прогартовуванням. У промисловості широко використовують сталі з підвищеним та зі зниженим прогартовуванням. В останньому випадку після гартування на поверхні деталі утворюється твердий зносостійкий шар на невеликій глибині, а серцевина її залишається м'якою та в'язкою.

Прогартовуваність залежить від хімічного складу сталі, розміру зерен аустеніту, перерізу загартованого виробу та умов охолодження при гартуванні. Чим більше зерно аустеніту, повніше розчинені в ньому карбіди і легуючі елементи, тим вища прогартовуваність сталі. Усі фактори, що підвищують швидкість охолодження сталі при гартуванні, також збільшують її прогартованість. Значно підвищують прогартованість легуючі елементи — хром, нікель, марганець, бор, кремній тощо.

 

31. Обробку холодом застосовують для загартованих деталей (вимірювальних інструментів, підшипників та ін.), виготовлених із високовуглецевих і легованих сталей. Вона прискорює перетворення залишкового аустеніту на мартенсит, унаслідок чого деталі та інструменти мають більшу твердість. Під час обробки холодом розміри деталі не змінюються, що має істотне значення при виготовленні точних вимірювальних інструментів. Обробку холодом слід проводити відразу після гартування. Деталі, які підлягають обробці, охолоджують до температури близько мінус 80 °С і нижче. В промисловості застосовують охолодники — рідкий кисень (-183 °С), рідкий азот (-1)

 

32. Ві́дпуск ста́лей — операція термічної обробки, яка полягає в нагріванні загартованих сталей до температур, що не перевищують температури утворення аустеніту (Ас₁), витримуванні при цих температурах для перетворення мартенситу гартування у рівноважніші структури та наступного охолодження.

На відміну від продуктів розкладання переохолодженого аустеніту (сорбіт, троостит), які мають пластинчасту форму цементиту, продукти розкладання мартенситу під час нагрівання (сорбіт відпуску, троостит відпуску) мають зернисту форму цементиту, тому за інших рівних умов вони характеризуються більшими ударною в’язкістю й границею витривалості в умовах руйнування відвтоми.

Головним параметром режиму відпуску, який визначає структуру, а отже, властивості сталі й застосування відпуску, є температура. За температурою нагрівання розрізняють такі види відпуску:

• низькотемпературний (низький) відпуск, який проводять в інтервалі температур 150...250 °C для отримання структури мартенситу відпуску й часткового усунення гартувальних внутрішніх напружень. Після низькотемпературного відпуску дещо підвищується в’язкість сталі без помітного зменшення твердості (58...63 HRC для сталей з вмістом Карбону 0,6...1,3 %) і зносотривкості. Застосовується для різального, вимірювального інструменту, штампів холодного деформування, підшипників кочення, виробів після поверхневого гартування, цементації;

• середньотемпературний (середній) відпуск проводять в інтервалі температур 350...450 ºС для усунення гартівних напружень і утворення структури трооститу відпуску, яка має високу пружність, витривалість, релаксаційну стійкість і твердість в межах 40–50 HRC. Його застосовують для ресор, пружин, штампів гарячого деформування;

• високотемпературний (високий) відпуск проводять в інтервалі температур 500...650 ºС для майже повного усунення гартівних внутрішніх напружень та утворення структури сорбіту відпуску, що забезпечує найкраще поєднання високої ударної в’язкості, границі витривалості із задовільною міцністю й твердістю (близько 25 HRC). Гартування з високим відпуском називають поліпшенням (покращанням). Поліпшення застосовують для конструкційних сталей, з яких виготовляють деталі, котрі працюють в умовах дії значних динамічних і змінних навантажень.
Відпуском називають процес нагрівання загартованої сталі до температури не вище точки Ас₁ (727 ^оС), витримування при цій температурі і подальшого охолодження. Відпуск виконують для зниження або повного усунення внутрішніх напружень, зменшення крихкості загартованої сталі та отримання необхідної структури і механічних властивостей.

Низькотемпературний відпуск проводять з нагріванням сталі до температури 150-250^о С протягом 1…3 годин. Цей відпуск знижує внутрішні напруження в сталі при збереженні високої твердості (58-63 HRC). Він використовується переважно для інструментів з вуглецевих і низьколегованих сталей, а також для деталей, які підлягають поверхневому гартуванню, цементації і нітроцементації, до яких пред’являють високі вимоги по твердості і зностостійкості. При охолодженні одержують структуру мартенситу відпуску.

Середньотемпературний відпуск здійснюють при температурах 350-500 ^оС. Метою цього відпуску є покращення структури трооститу. Твердість загартованої сталі при цьому знижується до 40-50 HRC, межа пружності досягає максимальної величини. Середньому відпуску підлягають ресори, пружини і ударні інструменти.

Високотемпературний відпуск здійснюють при температурах 500-650 ^оС. Сталь при цьому набуває структурі сорбіту (сорбіт відпуску). Твердість загартованої сталі знижується до 250-350 НВ, міцність зменшується в 1,5-2 рази, пластичність і в’язкість збільшуються в декілька разів, внутрішні напруження повністю знімаються. Гартування з високим відпуском називають поліпшенням. Поліпшена сталь в порівнянні з відпаленою або нормалізованою має більш високі показники міцності, пластичності і в’язкості. Поліпшенню піддають вироби з конструкційних сталей марок 40, 45, 40Х, 40ХНМ, 40ХМФ тощо (напівосі, колінчасті вали, шатуни, поворотні кулаки, важилі, балки передніх осей вантажних автомобілів, а також болти, гайки, гвинти тощо), які сприймають значні ударні та знакозмінні навантаження.

33) –

34) Хіміко-термічною обробкою (ХТО) називають процес, який представляє собою поєднання термічного і хімічного впливу з метою зміни хімічного складу, мікроструктури і властивостей поверхневого шару заготовки.

Для зміни хімічного складу заготовку нагрівають у середовищі, збагаченому дифузантом (елементом, який насичує), витримують протягом певного часу при заданій температурі, а потім охолоджують. Під час цього відбувається дифузійне збагачення поверхневого шару заготовок неметалами або металами з метою поверхневого зміцнення. В результаті утворюється дифузійний шар, що відрізняється від основного металу хімічним складом, структурою та властивостями. Товщина дифузійного шару за­лежить від температури та тривалості процесу, виду утворюва­ного твердого розчину і концентрації дифузанту на поверхні заготовки. З підвищенням температури та часу витримки товщина дифузійного шару зрос­тає.

ХТО змінює хімічний склад і структуру поверхневого шару, тоді як поверхневе гартування — лише структуру. Тому різни­ця у властивостях поверхні та осердя в деталях після хіміко-термічної обробки більша, ніж у поверхнево загартованих дета­лях. Результати ХТО не залежать від форми деталей. Проте поверх­неве гартування продуктивніше.

До найпоширеніших способів ХТО належать цементація, азотування, ціанування, нітроцементація, алітування, силіцію­вання та інші.

35) –

36) Легувальні елементи утворюють із залізом тверді розчини заміщення, впливаючи на критичні температури, при яких відбуваються поліморфні перетворення.

Нікель, марганець та кобальт розширюють зону існування γ-заліза. Починаючі з певної концентрації цих елементів, у сталях не відбуваються фазові перетворення під час нагрівання та охолодження. Такі сталі називаються аустенітними.

Інші легувальні елементи розширюють інтервал температур, при яких існує α-залізо. Починаючі з певної концентрації, в сталях існує тільки α-твердий розчин. Такі сталі називаються феритними.

37) Класифікація та маркування легованих сталей

За сумарною кількістю легувальних елементів розрізняють низьколеговані (до 2,5% легувальних елементів), середньолеговані (2,5…10%) та високолего-ваністалі (понад 10%).

За призначенням розрізняють конструкційні, інструментальні та леговані сталі з особливими властивостями.

Для позначення марок легованих сталей стандартами роз­роблена система, яка передбачає цифрово-літерний запис мар­ки. Кожний легуючий елемент позначається літе­рою: А – азот; Б – ніобій; В – вольфрам; Г – марганець; Д – мідь; К – кобальт; М – молібден; Н – нікель; П – фосфор; Р – бор; С – кремній; Т – титан; Ф – ванадій; Х – хром; Ц – цирконій; Ю – алюміній. В марці записують числами на початку вміст вуглецю, великими літерами і числами за ними — вміст легуючих елементів. Вміст вуглецю в конструкційних сталях записують в сотих частках відсотка. В інструментальних сталях вміст вуглецю за­писують в десятих частках від­сотка. Якщо за літерою відсутня цифра, то вміст цього елемента не більше 1%. Якщо вміст в сталі сірки та фосфору менший 0,03%, наприкінці марки записують літеру А.

38) Сталі конструкційні вуглецеві якісні відрізняються від сталей звичайної якості меншою масовою часткою фосфору (не більше ніж 0,035 %), сірки (не більше ніж 0,040 %), а також меншими частками неметалевих вкраплень і газів. Металургійний завод, що виплавляє ці сталі, гарантує не лише хімічний склад, але й механічні властивості. Марки конструкційних вуглецевих якісних сталей позначають двозначними числами (що означають середню масову частку вуглецю у сотих частках відсотка) і літерами кп (кипляча сталь) або (напівспокійна). Спокійні сталі маркують без індексу сп. Наприклад, сталь 45 — спокійна; вона має в середньому 0,45 % вуглецю. Зі збільшенням у сталі кількості вуглецю від 0,08 до 0,60 % її міцність σв у нормалізованому стані зростає від 320 до 680 МПа, а відносне видовження δ зменшується від 33 до 12 %. Із маломіцних сталей марок 05, 08, 10 завдяки високій пластичності виготовляють вироби холодним штампуванням, Зі сталей марок 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 виготовляють різноманітні деталі (в тому числі і відповідальні), що вимагають нормалізації або поверхневого гартування.

Сталі інструментальні нелеговані (вуглецеві) бувають якісні і високоякісні. Масова частка шкідливих домішок у якісних сталях не більше ніж 0,030 % фосфору й не більше ніж 0,028% сірки, а у високоякісних сталях - не більше ніж 0,025 % фосфору й не більше ніж 0,018% сірки.Марки інструментальних вуглецевих сталей позначають літерою У (вуглецева) і числами, що означають масову частку вуглецю у десятих долях відсотка (У7, У12). В сталі У7 маємо в середньому 0,7 % вуглецю, а в сталі У12 — 1,2 %. За підвищеної кількості марганцю у сталі після числа допису-ють літеру Г (У8Г). Високоякісні сталі позначають літерою А (У8А, У12А).Інструменти для різання металів працюють в умовах високого тиску, температури й тертя. Щоб ефективно їм протистояти, ці матеріали повинні мати високу твердість, зносостійкість, теплостійкість і міцність.

 

39) Жаростійкі сталі виготовляють у вигляді листів, прутків, труб і литих деталей. При виборі сталі основним параметром є температура середовища, в якому працює деталь. Наприклад, сталь 12Х18Н9 жаростійка до 850°С, 15Х25Т — до 1050°С, а ливарна 15Х25Н9С2Л — до 1150°С.

Нержавіючі сталі за хімічним складом поділяють на хромисті з феритною або мартенситною структурою та хромонікелеві — аустенітні. При введенні в сталь більше 12% хрому її електрохімічний потенціал стає позитивним і вона не взаємодіє з атмосферою, прісною водою, з рядом кислот, лугів і солей. Сталі 12X13 і 20X13 застосовують для виготовлення деталей з підвищеною пластичністю, на які діють ударні навантаження (клапани гідропресів, предмети домашнього вжитку), їх гартують в маслі з температурою 1000.,.1100оС і відпускають при 700...775°С з метою укрупнення карбідів. Сталі 30X13 і 40X13 використовують для голок карбюраторів, пружин, хірургічного інструменту. Після гартування при 1000...1050°С в маслі і низького відпускання сталь має мартенситну структуру (твердість НRС 50…60) і достатню корозійну стійкість. Сталь 12X17 використовують у харчовій промисловості і для виготовлення посуду; сталі 15Х25Т та 15X28 — для зварних деталей. Аустенітні нержавіючі сталі, леговані хромом, нікелем або марганцем, мають достатню міцність, пластичність і добру корозієстійкість в окиснювальних середовищах. Вони немагнітні. Сталі 12Х18Н10Т та 12Х18Н12Т є стійкими при контакті з азотною кислотою. Сталі 04Х18Н10, 03ХІ8Н12, 10Х14Г14Н4Т застосовують для виготовлення тари під рідкі гази, для оболонок паливних баків ракет та інших виробів.

Жароміцні сталі здатні витримувати механічні навантаження при високих температурах. Такі сталі потрібні для виготовлення деталей котлів, газових турбін, реактивних двигунів тощо.

Для роботи при температурах, нижчих за 700...950°С, основою сплаву вибирають залізо або кобальт, а при дуже високих (до 1500°С) молібден та інші тугоплавкі метали. Сталі 16М, 12Х1МФ мають структуру перліту, з них виготовляють труби паронагрівачів, арматуру парових котлів тощо. Зі сталей 15X11МФ та 40Х9С2 виготовляють лопатки турбін, що тривало працюють при 540°С, клапани автомобільних та авіаційних двигунів.

До сталей з особливими електричними властивостями належать магнітні сталі та сталі з високим електричним опором. Бувають магнітотверді, магнітом'які та парамагнітні сталі.

Магнітотверді сталі і сплави використовують для виготовлення постійних магнітів. Від них вимагають високих значень коерцитивної сили та залишкової індукції, а також їх стабільності у часі. Для невеликих магнітів використовують вуглецеві сталі У10, У12, для магнітів більших розмірів — сталі ЕХЗ, в яких літера "Е" показує, що сталь магнітотверда, літери й числа — назву і вміст легуючого елемента. Вміст вуглецю в них становить 0,9... 1,0%.

Магнітом'які матеріали, навпаки, повинні мати низьку коерцитивну силу, високу магнітну проникність, малі втрати на перемагнічування. З них виготовляють якорі та полюси електротехнічних машин, магнітопроводи силових трансформаторів, статори і ротори електродвигунів тощо.

 

40) Атомне число 64, ріщітка ГЦК, тмпература плавлення – 1081⁰С, густина 11200 кг\м³ , руди міді: халькопірит халькозин куприт. В україні мідних руд немає.

 

41) Густина латуні становить 8400—8730 кг/м³, Питома теплоємність при 20 °C — 0,377 кДж·кг⁻¹·K⁻¹, Температура плавлення латуні в залежності від складу досягає 900–940 °C. Зі збільшенням вмісту цинку температура плавлення знижується. Бронза — сплав міді, та інших металів, чи неметалів. Здебільшого до складу бронзи входить олово. Частка олова у бронзах може становити від 1.25 до 10%. Серед неметалічних сполук найчастіше до складу бронзи входить фосфор. Типова бронза має склад: 94.65% — мідь, 5% — олово, 0.35% — фосфор. Фосфор надає бронзам додаткової пружності, твердості, та збільшує корозостійкість. Температура топлення бронзи перебуває в межах 990...1190 °С.

 

42) Константан — сплав міді (основний компонент) з нікелем (40%), марганцем (1,5%) і домішками деяких інших елементів. Характеризується сталістю електричного опору при зміні температури. Застосовують для виготовлення термопар, електричних опорів, вимірювальних і нагрівних приладів тощо. Манганін — термостабільний сплав на основі міді (близько 85 %) с добавкою марганцю (Mn) (11,5—13,5 %) та никелю (Ni) (2,5—3,5 %). Характеризуєтся надзвичайно малою зміною электричного опору в області кімнатних температур. Вперше запропонований у Німеччині у1889р. Питомий електричний опір: 0,43-0,48×10⁻⁶ Ом·м.Щільність: 8400 кг/м³.Температура плавлення: 960 °C. Нікелін –Мінерал класу сульфідів, арсенід нікелю координаційної будови. Формула: NiAs. Містить (%): Ni – 43,92; As – 56,08. Домішки: Со до 2%, Fe, S до 1%, Sb. Сингонія гексагональна. Утворює рідкісні кристали, пірамідальні, часто спотворені, з горизонтальною штриховкою. Густина 7,78. Твердість 5,5-6,0. Колір світлий мідно-червоний. Риса бурувато-чорна. Блиск металічний. Крихкий. Добрий провідник електрики.

 

43) Алюмі́ній (Al)— хімічний елемент III групи періодичної системи, його атомний номер 13, відносна атомна маса 26,9815. В природі існує єдиний стабільний ізотоп²⁷Al. Третій за вмістом елемент (і найпоширеніший метал) земної кори (після кисню і кремнію), що становить приблизно 8% від її маси.

 

44) Алюмі́нієві спла́ви — легкі сплави на алюмінієвій основі, до складу яких входить один або декілька легуючих елементів. В промисловості використовують сплави алюмінію на основі систем: Al-Cu, Al-Si, Al-Mn, Al-Mg, Al-Cu-Mg. Переважно структура сплавів на основі алюмінію складається при кімнатній температурі з α-твердого розчину та інтерметалідної фази. Легуючі добавки (мідь, кремній, магній, цинк, манган) вводять в алюміній головним чином з метою підвищення його міцності. Головними перевагами всіх сплавів алюмінію є їх мала густина (2,5…2,8 г/см³), висока міцність (в перерахунку на одиницю маси), задовільна стійкість проти атмосферної корозії, порівняно мала вартість та легкість отримання і обробки. Застосовуються в авіаційній (обшивка літака, шпангоути, лонжерони, паливні та масляні баки), суднобудівній (корпуси суден), автомобільній, приладобудівній та інших галузях промисловості, а також у виробництві товарів народного споживання. Сплави алюмінію з цинком (алюцинк) використовуються як високоефективне антикорозійне захисне покриття сталевих листів у багатьох галузях.

 

45) Ма́гній – хімічний елемент. Символ Mg, ат. н. 12; ат. м. 24,312. Відкритий Г. Деві у 1808 р. Уперше металевий магній отриманий в 1829 р. французьким хіміком А. Бюссі. М. – легкий сріблясто-білий метал. Хімічно активний. На повітрі окиснюється й тьмяніє. При нагріванні горить яскравим полум’ям. Густина 1,739 при 293 К, в рідкому стані 1,540 при 973 К; t_плав 650 °С, t_кип 1095 °С. Ступінь окиснення +2. Утворює металорганічні сполуки. М. – характерний елемент мантії Землі, роль якого зменшується при переході у верх. горизонти літосфери. Магній застосовують в осному для виробництва легких магнієвих сплавів, а також для легування сплавів алюмінію, які застосовуються в різних галузях машино- і приладобудування. Магній використовується також як розкисник у виробництві високоміцного чавуну і сталі, для одержання важковідновлюваних металів (Ti, V, Zr, U, Cr) витісненням їх із сполук. Знаходить застосування в піротехніці, фотографії, військовій техніці, медицині.

 

46) Деформуємі магнієві сплави. Магній погано деформується при нормальній температурі. Пластичність сплавів значно збільшується при гарячій обробці тиском (360 - 520 ^o С). Серед деформівних сплавів найбільшою міцністю володіють сплави магнію з алюмінієм і сплави магнію з цинком, леговані цирконієм, кадмієм, сріблом, RЗМ. Деформуємі магнієві сплави маркують МА1, МА8, МА9, ВМ 5-1. Цифри говорять про номер сплаву. У деформівних магнієвих сплавах алюмінію не більше 10% і цинку не більше 6%, так як знижується пластичність. При меншому вмісті цинку і алюмінію сплави магнію мають хорошу технологічну пластичність, що дозволяє отримувати куванням і штампуванням деталей складної форми для конструкцій літаків. Ливарні магнієві сплави згідно ГОСТ 2856-79 маркуються МЛ3, МЛ5, ВМЛ-1. Останній сплав є жароміцним, може працювати при температурах до 300 ^o С. За складом близькі до деформується, але через грубозернисті структури мають низькі механічні властивості, а особливо міцність. Перевагою ливарних сплавів магнію перед деформуються є значна економія металу, оскільки точність розмірів і мала шорсткість виливків майже виключає їх обробку різанням. Поліпшення механічних властивостей ливарних магнієвих сплавів досягається різними способами: перегрівом, модифицированием, гомогенізірованіем виливків, а також застосуванням особливо чистих шихтових матеріалів при приготуванні сплавів. Для модифікування використовують цирконій, магнезит, крейда. При гомогенізації відбувається розчинення грубих інтерметалідних фаз, охрупчиваются сплави. Механічні властивості ливарних магнієвих сплавів в основному знаходяться на рівні властивостей ливарних алюмінієвих сплавів, але, володіючи меншою щільністю, магнієві сплави перевершують їх по питомій міцності. Найбільше застосування знайшли сплави магній-алюміній-цинк, особливо сплави з підвищеним вмістом алюмінію. Найкраще поєднання ливарних і механічних властивостей мають сплави містять 7,5 - 10% алюмінію (МЛ5, МЛ6). Більш високими технологічними та механічними властивостями при температурі 20 - 25 ° C і підвищених температурах володіють сплави магнію з цинком і цирконієм (МЛ12), а також сплави додатково леговані кадмієм (МЛ8), РЗМ (МЛ9, МЛ10), РЗМ покращують ливарні властивості.

 

47) Тита́н хімічний елемент з атомним номером 22, а також відповідна проста речовина — твердий сріблястий метал, точка плавлення 1675 °C, точка кипіння 3262 °C, густина 4540 кг/м³. Титан і його сплави з Al, V, Mo, Mn, Cr, Si, Fe, Sn, Zr, Nb, Ta застосовуються як конструктивний метал в авіаційній і ракетній техніці, суднобудівній, енергомашинобудівній, харчовій, медичній промисловості і кольоровій металургії, де вони надійно і тривало експлуатуються в багатьох хімічних агресивних середовищах в діапазоні т-р від наднизьких до +(500-600)^оС і вище. Найголовніше значення мають титано-ванадієві сплави, які мають високу міцність, ковкість і зварюваність; карбід титану застосовується для виготовлення надтвердих сплавів, діоксид Т. TiO₂ – для виробництва стійких титанових білил, пластмас і в целюлозно-паперовій промисловості; оксид Т. TiO має металічну провідність, використовується в електрохромних системах.

 

48) Завдяки своїй високій питомій міцності, теплотривкості, відшрності до корозії й добрій зварюваності промислові стопи титану знайшли широке застосування в авіації, у ракетно-космічній техніці, у транспортному машинобудуванні, в хімічній і харчовій промисловості та в медицині. З цих стопів виготовляють обшивку фюзеляжів надшвидкісних літаків, панелі ракет, деталі двигунів для літаків і ракет, обшивки морських суден і підводних човнів, деталі машин і апаратів для хімічної промисловості.

Залежно від способів виготовлення заготовок стопи титану поділяють на деформівні й ливарні. До деформівних стопів титану належать однофазові а- і двофазові (а+р)-стопи Гдив. таблицю 2.14.1). Однофазові а-стопи з алюмінієм (ВТ5) та з алюмінієм і оловом (ВТ5-1) відзначаються середньою міцністю, високою термічною стабільністю, дуже доброю зварюваністю в середовищі аргону й задовільною оброблюваністю різанням. їх обробляють тиском (вальцюванням, куванням, штампуванням) у гарячому стані. Деталі з цих стопів придатні для експлуатації в широкому діапазоні температур—від кріогенних до 450 °С (ВТ5) і до 500 °С (ВТ5- 1). Недоліком ог-стопів є їх нездатність зміцнюватись термічною обробкою.

Двофазові (а + (5)-стопи мають кращі механічні й технологічні властивості порівняно з однофазовими а-стопами. їх можна додатково зміцнювати термо­обробкою. Зокрема стоп ВТ6, легований алюмінієм і ванадієм, після гартування від 900...950 °С й подальшого старіння при температурі 450...500 °С має міц­ність <т_м= 1200...1300 МПа. Ще істотніше можна зміцнити гартуванням й ста­рінням стоп ВТ22 (а_м = 1300...1600 МПа). Ливарні стопи титану мають високу рідкоплинність (завдяки вузькому інтервалові кристалізації) і малу лінійну усадку 1 %). Водночас у рідкому стані вони схильні до поглинання газів й до взаємодії з формовими матері­алами, що створює технологічні труднощі під час їх розтоплювання й розли­вання. Тому розтоплювання й розливання стопів титану виконують у вакуумі або в захисних газах. Для лиття використовують марки ВТ5Л, ВТ6Л, ВТ14Л, які за своїм хімічним складом близькі до відповідних марок деформівних стопів. Ливарні стопи не рекомендується обробляти термічно, бо це знижує пластич­ність

 

 

49) Бабіти — це легкоплавкі антифрикційні сплави на основі олова (олов'яні бабіти) та свинцю (свинцеві бабіти). Як легувальні додатки використовують Стибій, Купрум, Нікол, Кадмій, Арсен, Кальцій, Магній, Телур та деякі інші елементи. Корінний підшипник колінчатого валу двигуна з бабітом Мікроструктура бабіту марки Б83: темна матриця — м'який твердий розчин на основі Sn; тверді вкраплення сполук SnSb (прямокутні) та Cu₃Sn (зірочки)

З бабітів виготовляють вкладні підшипників ковзання. Вони недостатньо міцні, тому зазвичай їх наносять тонким шаром на міцнішу основу (частіше сталеву). Тонкостінні вкладні автомобільних двигунів виготовляють штампуванням з біметалевої стрічки, отриманої безперервним розливанням. Підшипники великого діаметра заливають індивідуально стаціонарним або відцентровим способом, а також литтям під тиском.

Для забезпечення антифрикційних властивостей (малий коефіцієнт тертя в парі з шийкою сталевого вала, зносотривкість) структуру бабітів формують з дрібних вкраплень твердих фаз (хімічних сполук, проміжних фаз), які рівномірно розташовані в м'якій матриці твердого розчину на основі Стануму чи Плюмбуму (принцип Шарпі). У початковий період експлуатації відбувається припрацювання: м'яка основа інтенсивно зношується, а тверді частинки утримують проміжок між валом і вкладнем, у який примусово подається мастило.

Перший підшипниковий сплав цього типу був створений американським винахідником Ісааком Беббітом у 1839 році. На його честь і названа ця група підшипникових сплавів.

 

50) Коро́зія металів — процес хімічного руйнування металів і сплавів при їх взаємодії з зовнішнім середовищем: повітрям, водою, розчинами електролітів тощо. Розрізняють два види корозії: хімічну і електрохімічну.

Хімічна корозія відбувається в середовищах, які не проводять електричного струму. Вона обумовлюється дією на метали неелектролітів (спирту, бензину, мінеральних масел тощо) і сухих газів (кисню, оксидів азоту, хлору, хлороводню, сірководню і ін.) при високій температурі (так звана газова корозія).

Електрохімічна корозія більш поширена і завдає значно більшої шкоди, ніж хімічна. Вона виникає при контакті двох металів у середовищі водних розчинів електролітів. На відміну від хімічної електрохімічна корозія супроводжується переміщенням валентних електронів з одної ділянки металу на іншу, тобто виникненням місцевих електричних струмів внаслідок утворення на кородуючій поверхні так званих гальванічних пар.

51) Одним з найпоширеніших способів боротьби з корозією є покриття металу (головним чином заліза) масляними фарбами. Захисна дія фарби основується на тому, що оліфа, піддаючись полімеризації, утворює на поверхні металу суцільну еластичну плівку, яка ізолює метал від дії атмосферних хімічних агентів. Інколи для захисту металу від корозії (наприклад, алюмінію і деяких стальних виробів) штучно створюють оксидну плівку обробкою їх поверхні сильними окисниками. Значного поширення одержав також спосіб покриття одного металу іншим. Наприклад, дахове залізо покривають тонким шаром цинку. З цією метою залізні листи занурюють на короткий час у розплавлений цинк. Сам по собі цинк в атмосфері повітря не піддається корозії, оскільки на його поверхні утворюється досить стійка захисна оксидна плівка ZnO. При пошкодженні цинкового шару (тріщини, подряпини тощо) цинк з залізом у присутності вологи повітря утворює гальванічну пару. При цьому електрохімічному корозійному руйнуванню піддається цинк як активніший метал, а залізо не руйнується доти, поки не буде зруйнований весь захисний шар цинку. Конкуренцію традиційному цинкуванню складає покриття сталевих листів алюцинком.

 

52) Полімер — природні та штучні сполуки, молекули яких складаються з великого числа повторюваних однакових або різних за будовою атомних угруповань, з'єднаних між собою хімічними або координаційними зв'язками в довгі лінійні або розгалужені ланцюги. Структурні одиниці, з яких складаються полімери називаються мономерами. Структурні елементи полімерів — макромолекули. Структура макромолекули — це складне поняття, яке включає хімічну будову, довжину і розподіл за довжинами та молекулярними масами, просторове розташування ланок, форму макромолекули. Знання основних параметрів структури дає можливість її регулювати і впливати на властивості.

При розгляді структури полімеру потрібно враховувати:

· будову кінцевих груп, які відрізняються від будови основної ланки, яка повторюється (це суттєво для олігомерів);

· неоднорідність хімічного складу (результат побічних реакцій при утворенні);

· неоднорідність за числом складових ланок, обумовлену статистичним характером протікання реакцій утворення;

· різне просторове розміщення ланок у макромолекулі;

· надмолекулярну структуру.

 

53) Термопластичні пластмаси (термопласти) — це пластмаси на основі термопластичних полімерів, що під час нагріву розм'якшуються, переходять у в'язкотекучий стан, а при охолодженні тверднуть, і цей процес повторюється при повторному нагріванні. Тобто такі пластмаси допускають повторну переробку. Вони характеризуються невеликою усадкою (1…3%), зручні в переробці, не складні у виробництві тощо. Зазвичай їхня робоча температура не перевищує 90 °C.

Термореактивні пластмаси (реактопласти) — полімерні матеріали, які при нагріванні розм'якшуються, але при певній температурі і під дією затвердівачів, каталізаторів чи ініціаторів хімічних реакцій зазнають полімеризації, внаслідок якої переходять у твердий стан і повторна переробка таких пластмас неможлива. Теплостійкість їхня вища і досягає 200…370 °С. Термореактивні полімери порівняно рідко використовуються у чистому вигляді. Зазвичай, у них вводять наповнювачі (дисперсні, волокнисті суцільні), розчинники, згущувачі, стабілізатори, барвники, змазки, завдяки чому отримують складні багатокомпонентні системи — реактопласти. Полімерну основу реактопласта (термореактивний полімер) називають «смола» або «сполучник».

 

54) Пластма́са — штучно створенні матеріали на основі синтетичних або природних полімерів.Мають меншу густину ніж метали, діалектрики, висока технологічність. Мінуси низький температурний діапазон експлуатації, старіння, утилізація.

 

55) Найважливішим компонентом гуми є натуральний або синтетичний каучук, від якого залежать основні властивості гумового матеріалу. Для поліпшення властивостей гуми до її складу крім каучуку додають вулканізатори, зміцнювачі, пластифікатори, барвники, стабілізатори та інші компоненти.

 

56) Вулканізатори (сірка, селен, іноді пероксиди) додаються в кількості 1-5 %. Внаслідок певних хімічних реакцій вулканізатора з каучуком утворюється високоеластична гума. Якщо масову частку сірки в сирій гумі довести до 30 і більше %, то утворюється твердий нееластичний матеріал ебоніт, який використовують як ізолятор в електротехніці. Вулканізацію можна активізувати оксидами магнію, свинцю, цинку та ін.

Зміцнювані — дрібнодисперсні порошки сажі, оксиду кремнію або оксиду цинку — додають для підвищення міцності, твердості і стійкості гумових виробів. Для відповідальних гумових виробів (шини, шланги високого тиску, привідні паси та ін.) використовують волоконні зміцнювані із синтетичних волокон або металевого дроту, покритого латунню, щоб підвищити зчеплення дроту з полімером.

Пластифікатори (тіарафін, каніфоль, стеаринова кислота, рослинні олії) сприяють рівномірному розподілу компонентів у суміші, полегшують формування виробів та підвищують їх морозостійкість.

Барвники (мінеральні й органічні) надають гумовим виробам бажаного кольору. Сукупність технічних властивостей гумових матеріалів дає змогу застосовувати їх для амортизації та демпфірування, хімічного захисту деталей машин, трубопроводів, шлангів, ущільнення і герметизації в умовах повітряних і рідких середовищ, для покришок і камер коліс літаків та автотранспорту тощо. Номенклатура гумових виробів налічує понад 40000 найменувань. За призначенням у машинобудуванні гумові деталі поділяють на такі групи: ущільнювачі, вібро- та звукоізолятори, протиударні, силові (шестерні, корпуси насосів, муфти, шарніри), антифрикційні, фрикційні деталі та інструменти. Гума також використовується з метою захисну виробів та як декоративна речовина.

 

57) Лаки — це прозорі розчини природних або синтетичних плівкоутворювачів (смол або ефірів целюлози) в спирті, скипидарі, маслі, з домішками пластифікаторів та інших речовин, яким покривають яку-небуть поверхню для її збереження і блиску. Є лаки на основі термопластичних полімерів (зазвичай однокомпонентні) і термореактивніх полімерів (зазвичай багатокомпонентні). При висиханні матеріалів на основі термопластів випаровуються розчинники, в термореактивних – проходить полімеризація (поліконденсація). Лаки використовують у чистому вигляді, для приготування емалевих фарб, деяких грунтовок і шпаклівок.

Фарба — речовина для забарвлювання предметів у той чи інший колір, для малювання картин, для захисту виробів або будов від дії зовнішнього середовища. Фарби — це загальна збірна назва матеріалів для фарбування. За хімічним складом пігменти і виготовлені з них фарби розрізняють на мінеральні (неорганічні солі або оксиди металів) і органічні (складні сполуки, в основному рослинного або тваринного походження). І ті, і інші можуть бути як природного, так і штучного походження.

 

58) Круглий лісоматеріал — це колоди довжиною від 4 до 5,5 м з інтервалом через 0,5 м і діаметром 8-14 см, 14-24, 24 см, і більше. Для розпилювання використовують круглий лісоматеріал діаметром від 14 см і більше. Пиломатеріали (пиляні матеріали) розділяють на пластини, четвертини, дошки, бруски, бруси, заготовки, шпон, обаполи. Пластини — це розпиляні вздовж колоди на дві рівні частини. Якщо пластини розпиляти вздовж ще на дві рівні частини — одержують четвертини. Дошки — основний вид пиломатеріалів. Ширина їх повинна бути не менш як у два рази більшою товщини Бруски — не товщі 100 мм, але вужчі від дошок. Ширина бруска може бути більша від товщини не більше як вдвоє. Отже, це вузькі дошки. Бруски з тонких дощок називають рейками. Товщина і ширина брусків перевищує 100 мм. Вони бувають обрізані з усіх боків — чотирикантові, і обрізані лише з двох боків — двокантові. Заготовки — це пиломатеріали з дощок або брусків, порізані і підібрані за товщиною відповідно (з припуском на обробку) до розміру майбутніх деталей.

Шпон — це тоненька дошка. Матеріали з розпиляної та подрібненої деревини: столярні плити, деревостружкові плити, орієнтовно-стружкові плити, деревно-шаруваті плити, деревно-волокнисті плити, матеріали зі шпону (фанерні плити, водостійка, декоративна фанера).

 

59) Фане́ра — композитний матеріал у вигляді шаруватої клеєної деревини, що складається із склеєних між собою трьох і більше листів лущеного шпону із взаємно перпендикулярним розташуванням волокон деревини в суміжних шарах

Деревинностружкова плит — листовий композиційний матеріал, вироблений гарячим пресуванням деревинних частинок, переважно стружки, з введенням спеціальних добавок (6-18 % від маси стружок). Пресування виконують на одно- та багатоповерхових періодичних пресах за тиску 0,2-5 МПа та температури 100-140 °С або у безперервних стрічкових, гусеничних або екструзійних агрегатах.

Деревноволокниста плита, ДВП — матеріал, що отримується гарячим пресуванням маси або сушкою деревноволокнистого килиму (м'які ДВП), що складається з целюлозних волокон, води, синтетичних полімерів і спеціальних добавок.

 

60) Композиці́йними матеріалами (КМ), або компози́тами, називають матеріали, отримані поєднанням двох або більше компонентів, які нерозчинні або малорозчинні один в одному і мають властивості, що сильно відрізняються. Один компонент пластичний (зв'язувальна речовина, або матриця), а другий має високі характеристики міцності (наповнювач, або зміцнювач). Таким чином, у КМ кожний компонент грає свою специфічну роль: матриця забезпечує пластичність, зміцнювач — міцність матеріалу; Особливий клас КМ — це природні КМ.