Деформація металів і сплавів

Для металів та їх сплавів найважливішими є механічі характеристики.

Для металів характерний металічний зв´язок, який являє собою розташування заряджених частинок у вузлах кристалічної решітки, оточених електронним газом.

Для неметалів характерний йонний або ковалентний зв´язок – вони жорсті і обумовленні електростатичним притяганням двох різнозаряджених частинок.

Наявність у зразка металічного зв’язку надає йому здатність до пластичної деформації. Тому, всередині металу або сплаву, якщо форма деталі така, що має концентрацію напруги у деяких місцях, то у цих місцях напруга досягає значної величини такої, що можуть виникнути тріщини.Оскільки пластичність металу велика, то у цьому місці, у тому числі, і в ущелині тріщини метал пластично здеформується, і процес руйнування призупиниться. У неметалів таке явище не спостерігається, оскільки їм не властива пластична деформація і самоміцність.

Механічні властивості – характеристики, які визначають поведінку металів під дією прикладених механічних сил. Виділяють дві основні механічні характеристики:

Міцність – це здатність металів чинити опір деформації і руйнуванню.

Пластичність – це здатність матеріалу до залишкових деформацій.

Деформація – це зміна форми та розмірів, матеріалу під дією прикладених механічних сил, як зовнішніх, так і внутрішніх. Внутрішні сили можуть бути спричинені порушенням правильності розташування атомів у кристалічній решітці. А також можуть бути зумовлені протіканням різних фазових перетворень. Тобто, таким чином, прикладена до матеріалу сила викликає його деформацію. Деформація поділяється на декілька видів:

Пружна – тіло повертається до початкового стану (розмір і форма) після навантаження.

Пластична – тіло залишається у здеформованому стані після припинення дії механічних сил.

Механізм пружної деформації.

Під дією зовнішньої сили змінюється відстань між атомами у кристалічній решітці. Після зняття навантаження стоми стають на попередні місця і деформація зникає. Сила, яку потрібно прикласти, щоб здвинути атом на визначену відстань залежить від характеристики металу.

Механізм пластичної деформації.

Цей механізм має більш складний характер, ніж механізм пружної деформації. У процесі пластичної деформації одна частина кристала переміщується по відношенню до іншої. Якщо зняти навантаження, то переміщений зв’язок не повернеться на попереднє місце, і тіло залишиться здеформованим – так званий, метод ковзання. При цьому пластична деформація супроводжується подрібленням блоків всередині зерен. І при значному ступені деформації спостерігається зміна форми зерен і їх розташування у просторі, причому у зернах можуть виникати пустоти (пори) – метод «двійникування». Тобто одна частина кристала симетрично розтягується по відношення до іншої. При цьому утворюються симетричні площини, розташовані під різними кутами. Якби відбувалося зміщення всіх частин кристала, необхідно було б прикладати більші зусилля, ніж спостерігається насправді. Тобто механізм полягає у рухові дислокацій. Процес ковзання відбувається по площинам, а саме там, де наявна більша щільність пакування. У процесі пластичної деформації змінюється структура металу; відбувається зміна форми зерен кристала, вони витягуються і виявляють анізотропічні властивості. Крім структури змінюються фізичні, механічні і корозійні властивості. У процесі деформації виникають нові дефекти кристалічної структури і виникають нові дислокації. Чим більша кількість дислокацій, тим метал пластичніший. Чим менша міцність, тим більша пластичність. Така залежність міцності і пластичності від кількості дислокацій пояснюється тим, що за великої кількості дислокацій вони заважають руху один одного. Саме тому збільшується міцність і зменшується пластичність. Визначена кількість дислокацій призводить до зменшення або збільшення пластичності.

Графік залежності пластичної деформації від напруги

ОА – область пружної деформації;

АВ – область пластичної деформації;

т. В – максимальне значення, яке вказує на зародження тріщини;

> т. В – область руйнування.

Коли у області ОА наявна пропорційна залежність, то деформація пружна, якщо ж залежність не пропорційна, то деформація пластична.

1. Нахил прямої ОА показує таку технологічну характеристику, як жорсткість. Тобто пряма показує, як зовнішнє навантаження змінює міжатомну відстань, що у першому наближенні характеризує силу взаємодії частинок.

2. Визначити тангенс кута нахилу прямої ОА можна за формулою:

, де

ε – модуль пружності.

3. Напруга, величиною σ_А відповідає моменту появи пластичної деформації.

Чим точніший метод прбудови такої діаграми, тим нижче знаходиться точка А.

У технологічних вимірюваннях прийнята така характеристика, яка називається границею міцності (границею текучості).

4. Границя міцності (σ_0,2) – це напруга, яка викликає залишкову деформацію, що дорівнює 0,2% від довжини або від іншого параметру досліджуваного зразка.

5. Максимальне значення напруги σ_В відповідає максимальній напрузі, яка була досягнута при розтягненні.

6. Площина під кривою пропорційна роботі, яку потрібно витратити, щоб зруйнувати метал (в´язкість металу).

ОАа – область, яка відповідає роботі, що необхідна для зародження тріщини;

авВ – робота по поширенню тріщини.

Загальна робота А = А_зар. + А_пош.

Залежність σ = f(ε) називається кривою деформації. Вона має різні графічні зображення в залежності від швидкості і температури випробувань. Аналізуючи ці криві, можна отримати багато важливої іформації про стан та властивості матеріалу.

Методи зміщення металів.

Зміщення металів під дією пластичної деформації називається нагартовкою (наклепом). Якщо метал прокатувати, то кажуть, що він нагартовується. Таким чином, він зміцнюється.

Основні механічні характеристики:

− твердість (НВ);

− границя міцності (σ);

− відносне видовження (δ).

 

В міру зростання ступеня пластичної деформації, зростає границя міцності та твердість, а відносне видовження зменшується. Вплив температури на будову та властивості деформованого метала:

при деформації до 95% енергії перетворюється на теплову, і тільки 5% йде на деформацію, тому пластична деформація приводить метал у нестабільний стан.

 

Залізо і його сплави

Чисте залізо не застосовується у промисловості, а лише у вигляді різних сплавів. Зокрема, залізо є складовою найголовніших машинобудівних сплавів – сталь і чугун, значення яких дуже важливе.

Чисте залізо – це метал сріблясто-білого кольору, в якому міститься 99,9999% - залізо, отримане прямим відновленням; технічне залізо – 99,8-99,9%.

Т_пл(Fe)=1539º

Відомі дві модифікації заліза альфа і гама. До температури 768 Градусів (точка Кюрі). Альфа залізо має магнітні властивості, вище цієї температури залізо парамагнітне. Характеристики міцності технічно чистого заліза з домішками до 0.2%

Надчисте залізо містить домішок менше 0.01%.

 

Властивість	σ0,2 , мПа	σ В , мПа	δ,%	φ, %	НВ
Технічне Fe
Надчисте Fe

 

Отже, властивості заліза залежать від його чистоти. Залізо володіє великою спорідненістю до Оксисену, Нітрогену, Карбону, Сульфуру, Фосфору та інших елементів.

Із металічними елементами залізо утворює тверді розчини заміщення, з неметалами (Карбон, Нітроген, Бром, Водень) – тверді розчини вкорінення.

Розчинність Карбону в Альфа і Гама залізі різні. У Альфа досягає 0.02%, для Гама розчинність досягає 2.14%.

При розчиненні Карбону різко змінюються майже всі властивості заліза: магнітні властивості, міцність, пластичність, стійкість до корозії, здатність розчинятися у інших елементах.

Тверді розчини як металічних так і не металічних елементів у Альфа залізі називаються феритами. Тверді розчини у Гама залізі називаються аустенітами.

Хімічні сполуки Карбону із залізом, наприклад, Fe₃C (карбід).

Цементит – дуже тверда сполука 8 тисяч одиниць, але найкрихкіша. Температура плавлення 1250-1260 Градусів. Всі сплави заліза з Карбоном – це сталі або чавуни.

Реперна точкою є 2.14 % (розподіл сталь-чавун). Якщо Карбон у сплаві міститься до 2.14% - це сталь. А якщо Карбон міститься у сплаві у межах від 2.14% до 7.76% - це чугун.

І у сталях і у чугунках наявні домішки: Фосфор Сірка, Кремній, Манган, позбавитися від яких практично не можливо. Корисні домішки – це Кремній і Манган, їх вміст в сплавах 0,4-0,8%. Шкідливі домішки – це Фосфор і Сірка, їх вміст можна звести до мінімуму, що становить 0.03%. фосфор дає «хладоломкость», додає крихкість сталям. Сірка стає крихкою при збільшенні температури.

 

С.Р.Діаграма стану залізо – карбон

С.Р. Добування заліза

У промисловості залізо отримують із залізних руд, в основному з гематиту (Fe₂O₃) і магнетиту (FeO•Fe₂O₃).

Існують різні способи отримання заліза з руд. Найбільш поширеним є доменний процес.

Доменний процес

Перший етап виробництва – відновлення заліза вуглецем у доменній печі за температури 2000˚С. У доменну піч завантажують шихту – суміш руди, коксу і флюсу (вапняк CaCO₃). Протидією подають нагріте повітря до 800˚С. У печі вуглець у вигляді коксу окислюється до монооксиду вуглецю.

У свою чергу монооксид вуглецю відновлює залізо з руди. Щоб реакція йшла швидше, нагрітий чадний газ пропускають через оксид заліза (III):

Флюс додається для позбавлення від небажаних домішок (у першу чергу від силікатів, SiO₂):

Оксид кальцію з`єднається з діоксидом кремнію, утворюючи шлак:

Пряме відновлення

Для реалізації прямого відновлення заліза із залізної руди та незначної кількості коксу змішують з особливою глиною, формуючи окотки, які далі обпалюють і обробляють повітрям, що містить газоподібні домішки відновників (природного газу (CH₄), водяного газу (CO₂+H₂), водню) у спеціальних печах:

При цьому не відбувається забруднення заліза такими домішками як сірка і фосфор, які є звичайними для кам`яного вугілля.

Метод значно менш вибагливий: він дає змогу використовувати низькосортну сировину: бідні за вмістом заліза руди, піритові недогарки, шлаки тощо).

Добування чистого заліза

Для добування чистого заліза його оксид, що утворюється внаслідок

розкладу кисневмісних сполук заліза відновлюють воднем; використовують також реакцію термічного розкладу карбонату заліза.

Хімічно чисте залізо добувають електролізом розчинів його солей.

Також залізо здебільшого добувають у вигляді його сплавів з вуглецем – сталь і чавун.

Конверторний спосіб

Добування сталі, метод розроблений у 1856р. англійським винахідником Г. Бессеменом.

Як окисник застосовують кисень повітря. Для реалізації цього способу застосовують конвертор – велика металева посудина, яка може повертатися навколо горизонтальної осі та має у дні низку отворів, крізь які можна нагріти повітря. Після завантаження у конвертор потрібної порції рідкого чавуну крізь метал пропускають струмінь повітря, відбувається такі процеси:

Окиснюються і видаляються також такі шкідливі домішки, як фосфор і сірка. Видалять домішки при додаванні CaO (томасівський спосіб):

Шлак, що утворився утилізують, подрібнюють і використовують як фосфорне добре.

Мартенівський спосіб

Добування сталі, метод запропонований у 1864р. французьким металургом Т. Мартеном.

У разі добування сталі у мартенівських печах до чавуну додають металевий брухт, легуючі добавки і високоякісну руду. Необхідної для плавлення металу температури досягають спалюванням горючих газів у надлишку повітря над розплавленим металом. Окисником вуглецю та шкідливих домішок є оксид заліза.

Лекція №11

Чугуни

Чугуни – це сплави заліза з вуглецем, які містять останній у складі більше 2.14%. при наявності Карбону до 4.3% чугуни називаються доевтектоїдними. Якщо Карбону міститься більше 4.3%, то чугуни називаються заевтектоїдними.

Класифікація чугунів

Білі – цементит надає зрізу специфічних білий колір.

Сірі – вуглець у формі графіту надає зрізу сірий колір.

Таким чином, чугун являє собою насправді сплав Феруму, Карбону і Сіліцію. Кремній прискорює розпад цементиту і утворення графіту. Такі процеси розкладу називаються графітизацією.

Також у чугунах наявні домішки мангану і Сульфуру. Манган збільшує здатність до відбілювання і зберігає вуглець у вигляді сполуки –цементиту. Кількість Мангану у чугуні менше 1.25% - 1.4%.

Сірка зменшує механічні литтєві властивості і збільшує крихкість. Тому її зміст намагаються зменшити до мінімальної кількості –до 0.1%.

Щодо Фосфору він збільшує литтєві властивості чугунка, при цьому збільшується летко-текучість і зменшується крихкість.

Білі чугуни для виробництва конструкційних матеріалів не використовуються, а використовуються для переробки сталі. Вони володіють великою твердістб, але крихкі і практично не піддаються обробці різанням.

 

Якщо чугуни містять і графіт і цементит їх називають «половинчатыми».

1 – область білого чугуна (цементит = перліт + ледебурит)

2 – область «половинчатых» чугунів (перліт + ледебурит + графіт)

2-4 – область сірих чугунів.

3 – область перліт + графіт

4 –область перліт + ферит + графіт

5 – область ферит + графіт

Це класифікація чугунів в залежності від вмісту С, зв’язаного в графіт.

У промислових умовах швидкість охолодження характеризується за товщиною стінки відливу, чим тонше відливання, тим швидше охолодження, і у меншій мірі протікає процес графітизації.

І – білі чугуни

Все інше – область сірих чугунів

Типи і марки чугунів, які використовуються у промисловості

1. Сірий чугун (СЧ)

Наприклад, СЧ 15 – 32

15 – вказує на середню величину границі міцності

32 – границя міцності на згин.

Такі чугуни використовуються для виробництва колес електропоїздів.

У розплавлений чугун вводять модифікатори. І такі чугуни називаються????????? і силікакальцитами.

2. Високоміцний чугун (ВЧ)

Наприклад, ВЧ 50 – 4

50 – границя міцності на розтяг.

4 – відносне видовження.

Графіт у ВЧ знаходиться у вигляді кульок. Це відбувається за рахунок введення модифікаторів: Магній Кальцій, Барій, Церій (сульфідоутворюючі добавки).

Виготовляють поршні, колін вали і т.д..

1. Ковкий чугун (КЧ)

Наприклад, КЧ 52-15

52 – границя міцності

15 – відносне видовження

При відпаленні чугунів виділяється вуглекислий газ, який збирається в хлоп´я, що зменшують міцність і утворюється хлоп´єподібний графіт.

1. Легуючі чугуни (С)

Наприклад, С15

15 – це наявність сіліцію, у даному випадку – 15%

Для таких чугунів наявність Вуглецю більше 4.3%, мінімальна кількість Сіліцію складає приблизно 6%, максимальна кількість Сіліцію – 18%. Тобто, легуючі сталі змінюються з С7 до С18. Такі чугуни називаються Феросиліди, вони стійкі у сірчаній, азотній і хромовій кислотах, а також у концентрованій соляній кислоті, а ле нестійкі у лугах і у плавиковій кислоті. Використовується для виробництва арматур. Бояться різних перепадів температур.

1. Хромисті чугуни (Х25Л)

Х – хромистий

25 – границя міцності

Л – відмінність чугуну від сталі

Такі чугуни мають високі механічні властивості, стійкі у концентрованій азотній кислоті при нормальних температурах. При збільшенні температури стійкість порушується. Такоє хромисті чугуни стійкі у сульфатній кислоті з концентрацією до 60%, але нестійкі у соляній кислоті.

1. Нікелеві чугуни (Н25)

Стійкі у лужних середовищах, навіть у розплавлених лугах.

7.Антифракційні чугуни (АЧС1)

Термічна обробка сплавів заліза

Це сукупність процесів нагрівання, витримки і охолодження. Існує 3 види термічної обробки: термічна, термомеханічна, хімікотермічна. Проста термічна обробка підлягає теорії простих фазових перетворень. Термомеханічна обробка-механічний та температурний вплив. Хімікотермічна обробка - це комбінація двох видів обробки: хімічної і механічної. У поверхневих шарах відбувається зміна хімічного складу і структури сплаву.

Основні види:

• Відпал
• Закалка
• відпуск:

низький

середній

високий

• нормалізація.

 

 

Перетворення сталей при охолодженні

Залежність температури охолодження від швидкості охолодження

Область нижче 700ºС – аустеніт. Температура вище 300ºС – область мартеситу. Область всередині параболи – перліт. Перлітна область складається з: перліту, сорбіту, траститу – це діапазон 550 º -727 º С

 

 

Температура, ºС	Вид структури	Товщина структури	Властивості
727-550	Перлітна область-перліт; сорбіт; трастит(дрібнозерниста модифікація перліту).	0,15 - 1 мікрон	Твердість 180-400
375-620	Бейніт	2-4 мікрона	Твердість
320-340	Мартенсит		Це перенасичений розчин. твердість- 650

 

Швидкість охолодження лежить в діапазоні близько 100сек.

При перетворенні змінюється об’єм і метал стає напруженим, тому після закалки здійснюють відпуск (нагрів металу).

 

 

С.Р.Перетворення в сталі при її нагріванні. Термодинамічні

основи перетворень при нагріванні сталей

Основою всіх перетворень є прагнення системи до мінімуму вільної енергії. Фазові перетворення в сталі відбуваються внаслідок зміни умов (наприклад, температури), коли один стан системи стає менш стабільним за інший. Розрізняють такі основні структурні стани під час термічної обробки сталі:

• аустеніт (А) - твердий розчин вуглецю (С) в γ-залізі Feg;

• мартенсит (М) - перенасичений твердий розчин вуглецю в a-залізі

Fea (С);

• перліт (П) - евтектоїдна суміш фериту (Ф) і цементиту Fe_α + Fе₃С.

У процесі нагрівання та охолодження ці структури переходять одна в одну (рис. 1.1) за рахунок зміни запасу внутрішньої вільної енергії (F). На рис. 1.1 - це температура, за якої запаси вільної енергії аустеніту і мартенситу однакові, точка S за діаграмою стану Fе - Fе₃С (рис. 1.2) відповідає температурі А₁ = 727 °С.

Рис. 1.1. Зміна вільної енергії (F) аустеніту (F_A), мартенситу (F_M) та

перліту (Fп) залежно від зміни температури.

Перетворення перліту в аустеніт (α → γ) відбувається за нагрівання сталі, згідно (рис. 1.2) лівої частини діаграми Fе - Fе₃С, вище за температуру критичної точки А₁ (727 °С, лінія РSК). Перліт - неоднорідна (гетерогенна) структура, а аустеніт – однорідна (гомогенна). Тому за нагрівання вище 727°С мають відбуватися процеси дифузії атомів вуглецю для досягнення концентрації 0,8%. Для цього потрібні час і перегрівання вище за температуру А₁. Швидкість перетворення зростає при підвищенні температури. При нагріванні евтектоїдної сталі (0,8 % С) вище за точку А₁(740-800 °С) на межі фериту і цементиту починається перетворення α → γ з утворенням низьковуглецевого аустеніту, в якому розчинюється цементит (рис. 1.3, б, в).

Рис. 1.2. Нижня ліва частина (сталева ділянка) діаграми стану

Fе — Fе₃С

Рис. 1.3. Схема утворення зерен аустеніту під час перетворення

перліту при нагріванні сталі.

Перетворення α → γ відбувається швидше, ніж розчинення цементиту. Тому, коли вся a-фаза (ферит) перетвориться на γ-фазу (аустеніт), частина цементиту залишиться нерозчиненою (рис. 1.3, д), і лише після розчинення всього цементиту перетворення закінчується (рис. 1.3, e). Проте аустеніт, що утворився, має досить нерівномірну концентрацію вуглецю, яка зменшується від центру до периферії зерна. Лише після тривалого нагрівання або підвищення температури внаслідок дифузії аустеніт стає однорідним щодо вмісту вуглецю. Доевтектоїдні сталі за температур вище температури А₁ мають структуру аустеніт + ферит і лише вище за температури A₃ (лінія GS діаграми) набувають однорідної структури аустеніту. У разі нагрівання заевтектоїдних сталей вище А₁ (подібно до евтектоїдних) перліт спочатку перетворюватиметься на аустеніт, а з підвищенням температури вторинний цементит розчинюватиметься в аустеніті. Вище температури Асm (крива SE діаграми) розчинення цементиту закінчується і утворюється однорідний аустеніт. Оскільки аустеніт утворюється на межі фериту і цементиту, то утворювання перліту з дрібною структурою і з більшою протяжністю границь зерен відбувається швидше. У виробничих, як правило, нерівноважних умовах нагрівання (на відміну від розглянутих рівноважних) температура перетворення перліту в аустеніт перевищує Ас1, про що засвідчує діаграма ізотермічного перетворення (рис. 1.4), побудована в координатах температура t - час t. Для побудови діаграми використані дані випробовувань зразків евтектоїдної сталі, кожен з яких нагрівали до заданої температури, що перевищувала Ас1, витримували при цій температурі й реєстрували час початку та кінця перетворення перліту П в аустеніт А. З'єднавши точки початку перетворення (на рисунку не показані), отримували лінію І і, з'єднавши точки кінця перетворення, - лінію II. Лівіше лінії І маємо перліт, правіше лінії II - аустеніт, а між цими лініями - обидві названі структури: перліт + аустеніт. Щоб отримати якісну картину перетворень, на діаграму нанесено швидкості нагрівання v1, v2, v3 у вигляді прямих. Очевидно, шо v1< v2 < v3. При найнижчій швидкості нагрівання v1, спостерігаємо незначне перегрівання перліту відносно А₁ і порівняно велику тривалість до початку перетворення перліту у вигляді відрізка часу між віссю

ординат і точкою 1. Закінчується перетворення в точці 2. Зі збільшенням швидкості нагрівання до v2, а згодом і до v3, бачимо, що температура перетворення істотно зростає, а тривалість процессу зменшується. Криві І і II з часом асимптотично наближаються до критичної температури А₁, і на нескінченості зливаються з нею. Співпадіння кривих початку й кінця перетворення з критичною температурою А₁, відповідає рівноважному перетворенню перліту.

Рис. 1.4. Діаграма ізотермічного перетворення перліту в аустеніт

(сталь евтектоїдна):

І і II відповідно початок і кінець перетворення перліту (П) в аустеніт

(А); 1,2 - точка початку й кінця перетворення перліту в аустеніт; v1, v2,

v3 - швидкість нагрівання

Після повного розпаду перліту вуглець нерівномірно розподілений в зернах аустеніту. Його більше там, де перед тим Були пластинки (зерна) цементиту. Дифузія поступово вирівнює склад аустеніту. Ріст зерна аустеніту. Зародки майбутніх зерен аустеніту виникають у перлітних колоніях на границях між феритом й цементитом. Оскільки в кожній колонії зароджується декілька центрів нових кристалів, то очевидно, розпад перліту супроводжується здрібненням зерен сталі. Їх розмір наприкінці перетворення перліту в аустеніт визначає величину початкового зерна аустеніту dA (рис. 12.5). Подальше підвищення температури нагрівання й тривалості витримки в однофазовій аустенітній області спричинює ріст зерен аустеніту, що нагадує збиральну рекристалізацію. Залежно від схильності зерен аустеніту до росту під час нагрівання сталі поділяють на спадково дрібнозернисті та спадково крупнозернисті.

Рис. 1.5. Вплив температури нагрівання t на величину зерна d

аустеніту спадково дрібно- (І) і крупнозернистої (II) сталі [5]:

dA - розмір початкового зерна аустеніту (А);

dп - розмір вихідного зерна перліту (П)

У спадково дрібнозернистих сталях упродовж нагрівання до 950- 1000 °С зерна незначно ростуть (крива І), а подальше підвищення температури інтенсифікує цей ріст. Швидкість росту зерен аустеніту залежить від способу розкислення та наявності в сталі легувальних елементів. Сталі, розкислені алюмінієм, мало схильні до росту зерна аж до температур 950-1000°С. Це спричиняють дрібні частинки нітриду алюмінію АlN, розташовані по границях зерен аустеніту. При температурі понад 1000 °С нітрид алюмінію розчиняється, й зникають перешкоди для росту зерна. Майже всі карбідоутворюючі елементи, за винятком марганцю, також гальмують ріст зерна. Що більш дисперсні карбіди, то більше перепон для росту зерна аустеніту вони створюють. У спадково крупнозернистих сталях зерна ростуть навіть після незначного перегрівання (крива II). Ростові сприяють марганець і фосфор. Сталі, розкислені лише феромарганцем або феромарганцем й

феросиліцієм, належать до спадково крупнозернистих. Отже, у спадково дрібнозернистій сталі при температурах, вищих Ас1, зерно аустеніту (А) дрібніше (крива І), ніж у спадково крупнозернистій (крива II). Лише в точці перетину кривих І і II величини зерен обох сталей рівні, а під час подальшого підвищення температури,__ наприклад до t2, зерно спадково дрібнозернистої сталі стає навіть більше від зерна спадково крупнозернистої. Спадковість зерна залежить від хімічного складу сталі, умов виплавки та кристалізації, неметалевих вкраплень тощо. Такі елементи, як V, Ті, Мо, W, А1 сприяють зменшенню росту зерна, а Мn, Р - збільщенню. Оскільки поняття „спадковість зерна” вказує на схильність аустенітного зерна до зростання з підвищенням температури, то введено також поняття „дійсне зерно”. Дійсна величина зерна - це розмір зерна при кімнатній температурі, отриманий після тієї або іншої термообробки. Із крупного зерна аустеніту утворюється, як правило, крупне дійсне зерно. Розміри зерна аустеніту на практиці визначають за стандартними методиками: цементацією, окисленням, за ферритною або цементитною сіткою, протравлюванням границь зерен спеціальними травниками і співставленням одержаних структур зі стандартними шкалами бальності (рис. 12.6).

Рис. 12.6. Шкала для визначення розміру зерна (цифра - бал зерна)

Величина зерна аустеніту помітно впливає на властивості сталі. Із великого зерна аустеніту утворюється крупнозерниста структура продуктів розпаду під час охолодження. Дрібнозернисті сталі дещо міцніші і пластичніші, а крупнозерниста структура спричинює помітне зниження ударної в'язкості. Необгрунтовано вибраний режим нагрівання може призвести до перегрівання або перепалювання сталі. Дрібні зерна аустеніту, що утворилися спочатку, з підвищенням температури збільшуються. Особливо інтенсивно вони зростають при температурах, вищих за точки Ас3 і Асm. Явище надмірногоукрупнення зерен у сталі називають перегріванням. Перегріта сталь характеризується наявністю великих зерен фериту і перліту. Іноді

феритні виділення мають вигляд голок - така структура називається відманштеттовою. Нагрівання сталі до температур, близьких до лінії солідус, супроводжується оплавленням і окисленням границь зерен, настає так зване перепалювання.

Лекція №12

Існує чотири типи відпусків

1. Низький - нагрів до 100-200˚С (мартенсит, відпущений).
2. Середній – нагрів до 200-300˚С (продовження розплаву мартенситу з видаленням великої кількості вуглецю, початковий розплав аустеніту).
3. Середній – 300-400˚С (мартенсит розпадається і утворюється трастит)
4. Високий – нагрів до 400-600˚С (утворення сорбіту).

Таким чином, взалежності від глиби нагріву утворюються різні структури. Чим глибший нагрів, тим глибший відпуск, тим пластичніший матеріал.

В залежності від типу термічної обробки, а саме взалежності від стану утвореної структури види термічної обробки поділяються на:

1. Відпал - це процес нагріву сталі до певної температури, її витримка за даної температури і повільне охолодження. Застосовується для зменшення твердості і збільшення пластичності. При цьому отримують рівноважні системи. Існує два роди відпалення: перший і другий.

Відпал першого роду буває дифузійним і рекристалізаційний.

Відпал другого роду використовується покращення властивостей металу, але зі зміною структури. При відпаленні другого роду відбувається перекристалізація:

Повна – утворюється дрібноерниста структура з підвищеною пластичністю.

Неповна – покращення пластичності без зміни всіх інших властивостей.

Ізотермічна – зона нагріву 920-1020˚С; охолодження відбувається швидко до температури 700˚ і за цієї температури довго витримується.

Нормалізація – перебудова структури перегрітої і литої сталі. Нагрів відбувається до температури 920˚С. Із усіх видів відпалу використовується найчастіше.

2. Закалка – це процес нагріву метали, витримки та охолодження. На відміну від відпалення процес охолодження відбуваєть різко. Закалка використовується для збільшення твердості стлаву та збільшення границі текучості.

Умови проведення процесу закалки

1. Температура

Доевтектоїдна сталь – збільшення точки Кюрі на 30-50˚С.

Заевтектоїдна сталь – збільшення точки Кюрі на 30-50˚С.

1. Швидкість охолодження

Дана умова визначається середовищем, у яке поміщають зразок. Таким середовищем можуть бути: повітря, вода, масло, сольові розчини, розплави. Також середовище, в яке поміщають зразок називають загартовуючим середовищем.

Наприклад, охолодження у різних середовищах:

у воді – 1

у сольовому розчині (NaCl) – 1,25

у олія (рапсова олія) – 0,25

на повітрі – 0,03

Мінеральна олія використовується для легованих сталей, бо у цих сталей критична швидкість охолодження найменша.

Після закалки сталь має неоднорідну структуру і знаходиться у нерівноважному стані.
При закалці можуть утворюватися тріщини і деякі отвори, тому після закалки необхідно всі деталі відпустити для отримання рівноважної структури і рівноважного стану. Іноді відбувається самовірний відпуск.

Хіміко-термічна обробка

Це одночасна дія температури і хімічних реагентів.

Насичення N, C, Si, Cr, B.

Насичення С – цементація

Насичення N – азотування.

Одночасне насичення C і N – нітроцементація (ціанування).

Насичення металу Al – дифузійна металізація (алюмітування), якщо Сr – хромування.

 

 

Середовища, які мають джерело вуглецю,ё називають карбюризаторами (метан, розплави солей, деревне вугілля з додаванням солей CaCO₃, BaCO₃ та ін.). Після процесу цементації обов’язково відбувається закалка і відпалення.

Азотування відбувається у газоподібному середовищі (NH₃) при температурі 550-580˚C, утворюється атомарний азот, який декодує у метал:

t, ˚C

NH₃ H₂ + N_ат.

 

Нітроцементація також відбувається у газоподібному середовищі. Беруть аміак та приробний газ. Нітроцементації піддаються низьковуглецеві сталі. Недоліком нітроцементації є високотоксичне середовище.

Силіцилування (Si) – це процес підвищення корозійної стійкості сталі у газовому середовищі.

SiCl₄ Si + 2Cl₂

 

Алюміній утворює тверді розчин із залізом – AlFe, який володіє підвищеною жаростійкістю. Процес алюмінування проводиться у твердому середовищі.

Переваги і недоліки дифузійної металізації.

Переваги

Можливість металізації великих розмірів і складної конфігурації.

Недоліки

1. Високі температури
2. Тривалість процесу
3. Відносно мала величина проникнення.

Класифікація сталей

За способом виробництва:

• мартенівське
• конвекторне
• спец. виплавка

 

За ступенем розкислення:

• спокійне
• напівспокійне
• киплячі

 

За хімічним складом:

• вуглецеві

-моновуглецеві (до 0,3% С)

-середньовуглецеві (0,3-0,7% С)

-високовуглецеві (>0,7%С)

• леговані

-низьколеговані (легуючих елементів до 2,5%)

-середньолеговані (2,5-10%)

-високолеговані (більше 10%)

 

За структурою:

• в нормальному виді

-перлітні

-аустенітні

 

• У відпаленому виді

-доевтектоїдні

-заевтектоїдні

-аустенітні

-феритні

 

За застосуванням:

• конструкційні
• інструментальні
• спеціальні

-нержавіючі сталі

-електротехнічні

-магнітні

-жаростійкі

-холодностійкі

 

За якістю:

• звичайної (вуглецеві) – до 0,7% фосфору, до 0,06%, карбону менше 0,05%
• якісні (вуглецеві і леговані) – до 0,05% фосфору, до 0,04% сірки
• високоякісні (вуглецеві і леговані) – до 0,025% фосфору, до 0,025% сірки
• особливо високоякісні (леговані) – до 0,02% фосфору, до 0,015% сірки.

 

 

Маркування сталей

1. Вуглеводневі сталі звичайної якості

Ст3, БСт3кп

3 – вказує на склад, або властивості сталі;

кп –кипляча, сп – спокійна, пс – напівспокійна;

Б – класифікація за хімічним складом;

А – група сталей, які відрізняються механічними властивостями (автомвтична);

В – і хімічний і механічний склад.

2. Вуглеводневі якісні сталі

Ст08кп (Ст10, 30), Ст65Г

08, 10, 30 – вказують на вміст карбону у сотих відсотка (0,65%);

Г – сталь якісна містить Mn до 1%;

3. Вуглеводневі інструментальні сталі

У8, У11А

У- вуглеводнева сталь з 0,8% С;

А – сталь високоякісна.

4. Леговані сталі

Позначення деяких елементів:

А – азот;

Б – ніобій;

В – вольфрам;

Г-марганець;

Д –мідь;

К – кобальт;

М – молібден;

Н – нікель;

Р – бор;

С – кремній;

Ф – ванадій;

Ю – алюміній;

Х – хром;

Т – титан.

5. Залізо вуглеводневі сталі

У 30-% випадків розчини лугів стійкі, бо пасивуються. При збільшенні температури і концентрації лугу, збільшується швидкість корозії сплавів заліза, що пов’язано з порушенням захисних плівок.

У кислотах, які не мають окисних властивостей, наприклад, залізо, сталь і чугун руйнуються, бо солі, утворюються не повністю розчинні і переходять у розчин. Зі збільшенням температури і концентрації кислоти, збільшується швидкість корозії.

Сталь і чугун легко руйнуються у розбавленій сірчаній і нітратній кислотах (H₂SO₄ до 76%, HCl до 30%).

У кислотах, які мають окисні властивості, наприклад, HNO₃ зі збільшенням концентрації (> 30%) стійкість сплавів збільшується.

Для сплави Fe-C у розчинах солей стыйкысть залежить від електропровідності солей і вмісту кисню.

Стандартним розчином для перевірки стійкості до корозії є розчин гідроксиду натрію.

У розчинах хлоридів, сульфідів і нітридів лужних металів сплави руйнуються внаслідок утворення розчинюваних продуктів корозії.

 

Лекція №13

Кольорові метали

Мідь та її сплави

Тпл(Сu)=1083ºС

Ткип(Сu)=2300ºС

Це легкий пластичний метал, але погано обробляється механічними способами.

НВ=350 мПа

σ_в = 200мПа

δ=50%

Займає друге місце за електропровідністю.

	Fe	Cu	Ni	Ag	Al	Mg	Zn
Електропровідність,%
Теплопровідність,%

 

Мідь корозійностійка у воді, на повітрі, у лугах, галогенах, деяких органічних середовищах. Мідь легко розчиняється в азотокислих, амонійних середовищах, соляній кислоті в присутності водню.

 

Отримання

Основнікопалини -сульфідна руда (мідний пояс Африки – сульфатна руда). У чилійській руді міститься 5-7% міді, у африканській – 28 – 30%.

У металургійному виробництві мідь плавлять і називають чорновобб міддю, що йде на рафінування (очищення від домішок). Чорнову мідь з домішками опускають в розчин, в основному НСІ, і ведуть електроліз. Електролітичне отримання міді складає 93% від загального об’єму, 7% - пірометалургічний спосіб.

Маркування міді

М00-вакуумна мідь (99,99% міді)

М0-99,95% міді

Технічно чиста мідь- М1 має 0,1 % домішок

М2-99,97% міді

М3-99,5%міді

М0_б- 99,95% - безкиснева мідь(має вищу пластичність).

Сплави міді можуть бути ливарними та деформованими, технічно зміцнюючими та незміцнюючими.

Всі сплави міді поділяються на латуні та бронзи.

 

Латунь

До них відносяться сплави, у яких головним легуючим елементом є цинк, максимальна кількість якого досягає 35%.

Маркування

Л90 – 90% міді та 10% цинку

Після цих позначень може стояти перелік букв, що вказує на наявність легуючих елементів. Потім цифри в масових відсотках.

Позначення деяких елементів

А-алюміній

О-олово

Мц-манган

Мг-магній

Ж-залізо

Х-хром

Ф-фосфор

Ц-свинець

ЛН – 65-50

латунь 65%міді, 5% цинку, 30% нікелю

Латунь піддається корозійному розтріскуванню

Латуні діляться:

1. Алюмінієві.
2. Марганцеві.
3. Нікелеві.
4. Кремнієві.

 

Бронзи

Це сплави міді з оловом.

Маркування

Бр

Ділятьня на олов’янисті та неолов’янисті.

БР0l2: 88% міді, 12% олова - олов’яниста бронза.

На відміну від латуней бронзи не розтріскуються і мають антифрикційні властивості.

Олов’янисті бронзи мають найбільшу корозійну стійкість.

• алюмінієві-до1% алюмінію
• кремнієві бронзи – до 3% кремнію, мають високі ливарні властивості.
• марганцеві
• берилієві-від 1,5до 3,5% берилію, вони мають високу твердість та пружність.

Існують також сплави міді з різноманітними металами.

1. Мельхіора – сплав Міді,нікелю, заліза та марганцю. Нікелю – 30%, Заліза – 1%, марганцю-1%.
2. Копелль – для термомар – 44% нікелю, 1% заліза, все інше – мідь.
3. Константан-39-42% нікелю, 1-2% марганцю, все іншн мідь.
4. Мангатин – 25-35% нікелю, 11-13% марганцю, все інше – мідь.

Два останніх сплава мають високу електропровідність, але маленький тепературний коефіцієнт елктроопору.

 

Нікель та його сплави.

Тпл(Ni)=1445ºС

НВ=800 мПа

Має високу корозійну стійкість у лугах, досить пластичний, має сріблясто – жовтий колір. Вміст його у земній корі складає 0,018%.

Маркування.

НО-99,99% нікелю.

Н1 – 99,9% нікелю.

.

.

Н4 – 97,6% нікелю.

Нікель є складовою частиною сплавів заліза, таких як сталь, тому вміст хрому, нікелю та заліза складає нержавіючі сталі.

Жароміцні сталі мають більше нікелю, але менше хрому. Жаростійкі сталі – більше хрому та менше нікелю.

Монель метал – сплав, хороший на стирання, використовується для виготовлення монет.

Пермаллой – сплав з високою магнітною проникністю (78% нікелю, 22%заліза).

Хастеллой-сплав Ni, Mo i Cr мають саму високу здатність до опору в агресивних корозійних середовищах. Сплави типу хастеллой маркуються Н70Ь28Ф(Ф-алюміній)

Х15Н65М16В – висока корозійна стійкість у солянокислих середовищах, нітратній, фосфорній, оцтовій та мурашиній кислотах.

Легкі метали

Такими металами є Алюміній, Магній та Берилій.

Алюміній та його сплави.

ρ=2,7 г/см³

t_пл=660ºС

НВ=245 мПа

σ_в=100 мПа

δ=40%

Алюміній-найрозповсюдженіший метал в земній корі. Його отримують виключно електролізом. Алюміній застосовують в машинобудуванні, будувані та ін.

Достоїнства – легкий, корозійностійкий, стійкий у воді, 1М НСІ

Недоліки – розчиняється в розбавленій азотній та сірчаній кислотах, має низькі механічні властивості.

Основна маса алюмінію йде на виплавку сплавів. Корозійна стійкість чистого металу в декілька азів більша, ніж у сплавів.

Основним сплавою алюмінію є Аl-Cu-Mn – дуралюміній. Його позначають Д1, Д2, Д3 і тд.

Чистий алюміній

А000 – сверхчистій – 99,999%алюмінію

А95 – 99,95 % алюмінію

А0 – технічний

АД1М – алюміній, який деформується, містить до 3% міді.

Класифікація алюмінієвих сплавів.

Сплави, що деформуються	Ливарні	Спечені
Сплави, які мають високі пластичні властивості, вироби з них виготовляють деформацією. Амг(АІ та Mg) AlMц(Al-Mn) Не піддаються термообробці. Дураль Д1 Д16 на основі Al, Cu і Mn В95 високоміцні В96 сплави на основі Al, Cu, Mg, Fe з підвищеною жароміцністю – Д20, Д18-з підвищеною термообробкою.	Сплави, отримані литтям. Силуміни (Al-Si) АЛ3 і АЛ9-жароміцні (в наявності цинку) АЛ19 і АЛ31 – високоміцні ливарні сплави алюмінію (обов’язкова наявність літію)	Отримують методом спіканя з порошкоподібних сплавів: САП – спечений алюмінієвий порошок САС-спечений алюмінієвий порошок на основі кремнію.

 

Існує поняття старіння алюмінієвих сплавів. Це може бути виконано штучним способом (нагрівають до 150ºС) і природнійм шляхом.

Чистий алюміній застосовують для плакування алюмінієвих сплавів

Магній та його сплави.

ρ=1,7 г/см³

НВ=245 мПа

t_пл=650ºС

σ_в=100мПа

δ=40%

Вміст цього елементу в земній корі складає приблизно 2.4 %.

Як і Алюміній, Магній отримують електролізом розплавів Магнію.

Використання:

1. Більша частина Магнію використовується для отримання Титану (магнієво-термічний шлях).
2. 20% Магнію використовують для виплавки алюмінієвих сплавів.

 

Чистий Магній має наступні властивості:

1. Високі питомі механічні характеристики.
2. Висока питома міцність, у порівнянні з Алюмінієм, али знижену пластичність.
3. Корозійна стійеість нижче, ніж у Алюмінію.
4. Деяка доля розчиняється у воді.

Через ці недоліки чистий Магній не застосовується, але магнієві сплави мають:

1. Гарні міцнісні властивості.
2. Пластичні.
3. Корозійностійкі
4. Гарно поглнають вібрації.

Магнієві сплави поділяються на ливарні та ті, що деформуються.

Сплави Магнію, що деформуються

МА-2, 2 – порядковий номер розробки.

З деформованого сплава Магнію можна отримувати вироби штамповкою та розтяжкою.

Поширені сплави Магнію.

Mg-Al-Zn

Mg-Al-Zn-РЗС, де РЗС-рідкоземельні метали.

Mg-Al-Zr

Mg-Al-Zr-РЗС

Mg-Li

Ливарні сплави Магнію

МЛ-3, 3- номер розробки

Mg-Al-Zn-Zr, де

Al- до 10 %

Zn – до 3%

Zr – до1 %

 

Застосування

В літакобудуванні, автомобільній промисловості, ядерній енергетиці, електротехніці, протекторний захист, в металургії для отримання Берилію, цирконію, алюмінієвих сплавів.

 

 

Титан та його сплави.

TiO₂ – титанове білило.

ρ(Ті)=4,5 г/см³

t_пл = 1670ºС

HB = 1300мПа

σ_В = 350 мПа

δ = 25%

Застосовують в хімічній промисловості через високі корозійні властивості, стійкий в окисних середовищах, хромових та нікелквих, хлорних середовищах. Застосовують в літако та ракетобудуванні.

Недоліки титану та його сплавів

1. Активно взаємодіє при високих температурах з газами.
2. Титан має погані антифрикційні властивості.
3. Погано піддаються обробці.
4. Поглинає водень при травленні.

 

Маркування

ВТ-1 – чистий Титан.

ВТ-1-00 – особливо чистий титан.

ВТ3 цифра –номер

ВТ4 розробки

У всі титанові сплави додають алюміній, що підвищує механічні властивості титану, також додають нікель, хром, молібден, марганець. Всі титанові сплави в два рази міцніші, ніж чистий метал. За допомогою легуючих елементів вдалося повністю усунути всі недоліки, властиві чистому титану. Термостабільність титанових сплавів вища, ніж у чистого Ті.

Титан та його сплави реагують з НСІ, сірчаною кислотою, щавлевою, плавиковою кислотами. Стійкі у всіх сольових розчинах вологих галогенів і хлорорганічних середовищах, тому використовуються для виготовлення окисно – рутенієвих титанових анодів (ОРТА).

Матеріали порошкової металургії

Існують наступні методи отримання порошкових металів

—Метод гарячого та холодного пресування.

—Хімічні (відновлення із оксидів солей СuO+H₂=Cu +H₂O).

—Хелектрохімічні (на граничному струмі).

—Механічний метод (подрібнення).

—Термічний розклад карбонільних сполук.

—Метод порошкової метаоургії.

 

Формування порошків

1. Холодна формовка (температура нагріву 60-70% t_пл ).

2. Гаряча форомовка, при пресуванні одразу спіккають (Р=4000 Атм.).

 

Неметалічні матеріали

· природні (граніт, базальт, кварц).

· штучні (полімери, синтетичні каучуки, поліменрні смоли).

Із алюмосилікатів виготовляють виготовляють цеглу та кераміку.

 

Класифікація цегли

· Цегла проста – 7-8% водопоглинання.

· Цегла шамотна (цегла, просякнута бітумом – продукти виробництва нафтопереробки

· перепалена цегла

· керамічні плитки – кислотостійкі, дунітні(термостійкі), плитки КС (кислотостійкі з високим коефіцієнтом механічной міцності).

плитки ТКШ – керамічна кислотостійка шамотна – піддається термокислотному навантаженню, не піддається механічним.

 

Класифікація пластмас
За формою випуску	За наповнювачем	За видом зв’язків між молекулами полімеру	За механічними особливостя-ми	За застосуванням
Напівфабрикати   Прутки   Лист   Плівки   Стрічки   Волокна	Порошкові   Волокнисті   Шароподібні   Складні   Без наповнювача   З газо-наповнювачами (поропласти, пінопласти)	v термопласти: -вініплати -поліамід -поліакрилат -поліолефіни (поліетилен, полістирол)   v реактопласти: -амінопласти -епоксиди -пінопласти -фенопласти -фторопласти	Жорсткі   Напівжорсткі   Еластичні   М’які	Конструкційні   Фрикційні   Анти- фрикційні   Тепло-ізоляційні   Звуко- ізоляційні   Термостійкі   Хімічно стійкі

 

 

Клей

Полівініацетатний (ПВА)

Контактне склеювання при 20ºС, час – 30хв. – 1 год. (застосовуваний для картону, дерева, тканини).

Нітроцелюлозний (НГО)

Контактне склеювання при 20ºС, час – 30хв. – 5 год. (застосовуваний для паперу, картону, паперу, шкіри).

Епоксидний (ЕД5)

Контактне склеювання 20ºС, час – 24год. Повинен бути прикладений тиск від 0.03 до

0.3 мПа.(застосовуваний для паперу, картону, паперу, шкіри, пластмаси та металу)

Фенольний клей (БФ)

Контактне склеювання при 140-200ºС, час – 30хв. – 1 год, Р=0.8 – 2 мПа (застосовуваний для дерева, кераміки, пластмаси, шкіри).

Резиновий клей (88Н)

Контактне склеювання при 20ºС, час – 24 год., Р=0.02 мПа (застосовуваний для резини, шкіри, металу).

 

С.Р. Благородні метали

До групи благородних металів належать: золото (Au), срібло

(Ag), та метали платинової групи – хімічні елементи другої та третьої

тріад VIII групи періодичної системи. До платинових належать плати-

на (Pt), рутеній (Ru), паладій (Pd), осмій (Os), родій (Rh), іридій (Ir).

Метали платинової групи мають сріблясто-білий колір, привабливий

вигляд та високу хімічну стійкість. Найбільш рідкісними в земній корі

є Rh та Іr, наибільш поширеним – Оs. Метали, переважно, не зазнають

поліморфних перетворень та є пластичними. Для рутенію встановлено

існування кількох поліморфних модифікацій, температури перетво-

рень: 1035°С, 1190°С, 1500°С. Ru та Os мають високу твердість та

крихкість, чутливі до сторонніх домішок. Rh та Іr характеризуються

відносно низькою твердістю. Pd та Pt - пластичні, для них можлива

прокатка, волочіння, штампування при кімнатній температурі. Деякі

платинові метали (Ru, Pd, Pt) здатні поглинати водень, цей процес су-

проводжується підвищенням крихкості. Всі платинові метали парама-

гнітні.

Основним недоліком, що обмежує використання благородних

металів та їх сплавів є висока вартість.

Властивості благородних металів.

Метал	Густина, г/см3	Тпл., °С	σв, МПа	δ, %	Твердість, НВ	температура окислення на повітрі, °С
Ru	12,5	2310	-	-	200	100
Rh	12,4	1960	480	15	50	600
Pd	12,2	1550	185	24-30	30	600 – 800
Ag	10,0	960,5			20	Не окислюється
Os	22,5	3050	-	-	350	18 – 20
Ir	22,6	2443	230	2	150	600 – 700
Pt	21,6	1769	143	31	30	Не окислюється
Au	19,6	1063			18	Не окислюється

 

Чисте золото не використовують через низьку твердість, легу-

вання сріблом підвищує твердість сплавів незначно до 30 НВ. При до-

даванні до золота міді (20%) твердість підвищується до 100 НВ, але

корозійна стійкість при наявності міді в сплаві погіршується. На прак-

тиці використовують сплави потрійної системи Au-Ag-Cu. Найбільш

широко використовуються подібні сплави в ювелірній справі та в ме-

дицині (зокрема, стоматології). Проба 375, 583, 750, 916 означає, що в

сплавах на 1000 г вміст золота складає, відповідно, 375, 583, 750,

916 г, решта – сумарний вміст срібла та міді.

В залежності від співвідношення срібла та міді змінюються вла-

стивості та колір сплавів. Сплав із пробою 916 має найнижчу твер-

дість, корозійна стійкість висока. Із збільшенням вмісту міді та срібла

корозійна стійкість погіршується. Найвищий рівень зносостійкості

відповідає 583 пробі, якщо забезпечено співвідношення вмісту

Cu:Ag=1:1. Структура сплавів на основі золота – однорідні тверді роз-

чини або суміш двох-трьох твердих розчинів. Відпалення (рекристалі-

заційне) може підвищувати крихкість сплавів через впорядкування

твердого розчину типу AuCu або AuCu3.

Срібло (Ag) – метал білого кольору, що має високу пластичність,

прокаткою з нього можна отримати лист товщиною до 0,00025 мм. За

твердістю срібло займає проміжне положення між золотом та міддю.

Срібло характеризується найвищою тепло- та електропровідністю та

відбиваючою здатністю.

Іридій (Іr) використовують у вигляді сплаву Pt + 10% Іr. З цього

сплаву виготовлені міжнародні еталони метра та кілограма. З нього

виготовляють тиглі, в яких вирощують кристали для лазерів, контакти

для особливо відповідальних вузлів в техніці слабких струмів. Іридій

використовують для легування вольфраму та молібдену. Іридій вико-

ристовують в якості зносостійкого покриття. Нанесення шару іридію

можливе електролітичним способом з розплаву ціанідів калію та на трію при 600°С або плакуванням, наприклад таким чином отримують

біметалевий дріт (W-Ir, Mo-Ir) для виготовлення сітки в електронних

лампах. Рутеній є сорбентом водню, використовується при каталізі хі-

мічних реакцій. Завдяки здатності відбивати приблизно 80% променів

видимої частини спектру та високій стійкості проти окислення для по-

криття рефлекторів прожекторів та дзеркал точних приладів викорис-

товують родій.

Осмій (Os) має надзвичайно високу густину, за вартістю пере-

вищує решту благородних металів. Осмій має високу твердість, тому

використовується при створенні зносостійких сплавів. Висока твер-

дість, корозійна стійкість, опір зносу, відсутність магнітних властиво-

стей зумовлюють використання осмію в якості матеріалу осей і опор

точних приладів та механізмів годинників. З осмію виготовляють рі-

жучі кромки хірургічних інструментів.

У промисловості використовують наступні сплави на основі бла-

городних металів:

– 90%Pt-10%Rh – сплав для термопар, характеризується високою

окалиностійкістю та значенням електрорушійної сили, експлуатація

можлива до 1700°С;

– Pt-25%Ir та Pt-(30-40)%Ag – сплави використовують для точ-

них вимірювальних приладів у вигляді дроту;

– Pt-Ir, Pt-W, Pd-Ag – сплави призначені для електричних конта-

ктів відповідальних апаратів, мають високу стійкість до випаровуван-

ня та окислення;

Os-Ir – сплави призначені для виготовлення опорних точок ви-

мірювальних інструментів, голок компасів, мають високу твердість, зносостійкість, корозійну стійкість.
Лекція №14

Ізоляційні матеріали

Лак – це колоїдний розчин плівкутворюючої речовини у органічних розчинниках. Використовується як електроізоляційний і антикорозійний матеріал.

Вазилін – це суміш мінеральних олій і твердих парафіноподібних вуглеводнів. Застосовується для просочення пеперу.

Парафін – застосовується для заливки котушок; просочення паперу, картону дерева для досягнення гігроскопічності.

Ізоляційна стрічка – плівковий пластик покритий шаром перхлорвінілового клею.

Пресшпак – спресований лощений картон.

Рубероїд – рулонний матеріал, виготовлений шляхом просочення картону нафтопродуктами. Використовується для паро- і гідроізоляції.

Фарфор – спечений термічно матеріал білого кольору, тонкі шари якого просвічуються. Використовується для виготовлення електричних ізоляторів.

Шамот – вогнетривка глиняна порода. Використовується для виготовлення цегли, плит, жаростійкого бетону, електроізоляторів.

Скло

Слюда – мінерал шароподібної будови, який може розщеплюватися на тонкі листи (товщино до 6 мікрон). Один з найкращих ізоляторів.

Абразивні порошки – це суміш з подріблених алмазу, корунду, наждаку, кварцу, гранату, пемзи. Використовується для електрообробних інструментів. Завжди мають певний розмір (розмір зерна абразиву). Згідно до ГОСТу шліф-зерно має певний номер. Нумерація позначає розмір зерна в сотих одиницях міліметра: 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20, 16. Наприклад, для заточки ріжучих елементів використовується № 40.

М10 – мікрошліфовка 10, 8, 6, 5, 4, 3, 2, 1 – розмір зерна в основній фракції визначається у мікронах.