Презентация, доклад по теме: Материаловедение

Гиниятулин Г.Ш.

Министерство образования и науки Самарской области
государственное автономное профессиональное образовательное учреждение
Самарской области
«ТОЛЬЯТТИНСКИЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»

лёгкие (менее 4500 кг/м) и тяжёлые.
Температура плавления. Тугоплавкие: вольфрам- 3416°C, тантал- 2950°C, титан- 1725°C. Легкоплавкие: олово- 232°C, свинец- 327°C, алюминий- 660°C.
Теплопроводность- способность передавать тепло от нагретых участков к ненагретым.
Тепловое расширение- способность металлов увеличиваться в размерах при нагреве и уменьшаться при охлаждении.
Электропроводность- способность проводить электрический ток с минимальными потерями.
Электросопротивление- отсутствие электропроводности.
Магнитные свойства- способность намагничиваться (железо, никель, кобальт и их сплавы).

вредной сред.
Жаростойкость- способность не образовывать окалины при высоких температурах.
Жаропрочность- способность не деформироваться при нагреве.

восстанавливать первоначальную форму и размеры после снятия нагрузки.
Пластичность- способность изменять форму и размеры под действием нагрузки.
Усталость- процесс накопления повреждений под действием циклических повторно- переменных нагрузок.
Твёрдость- способность сопротивляться проникновению более твёрдого тела.
1) Бринелль (закалённый шарик); для материалов с твёрдостью HB до 450.
2) Роквелл, HRC (алмазный конус); для твёрдых сплавов и закалённых сталей.
3) Виккерс, HV (4-х гранная алмазная пирамида); для упрочнённых тонких поверхностных слоёв.

1) Жидкотекучесть- способность металла хорошо заполнять форму.
2) Усадка- уменьшение объёма металла при переходе из жидкого состояния в твёрдое.
3) Ликвация- неоднородность хим. состава сплава при кристаллизации.
Износостойкость- сопротивление изменению формы и размеров под действием силы трения.
Специальные свойства- хладостойкость, жаропрочность, коррозионная стойкость.

Технологические и эксплуатационные свойства металлов

Белый- твёрдый, хрупкий, плохо обрабатывается резанием. Углерод в химически связанном состоянии (цементит).
Серый- хорошие литейные и демпфирующие свойства. Углерод в виде пластинчатого графита: СЧ 10, СЧ 15, СЧ 20.
Высокопрочный- модифицирован магнием и ферросилицием. Углерод в виде шаровидного графита: ВЧ 42-12, ВЧ 50-2, ВЧ 70-3.
Ковкий- высокие антикоррозийные свойства. Углерод в виде хлопьевидного графита: КЧ 30-6, КЧ 33-8.

1. По содержанию углерода:
низкоуглеродистые (до 0,25%);
среднеуглеродистые (0,25-0,6%);
высокоуглеродистые (более 0,6%).

2. По содержанию легирующих элементов:
низколегированные (до 2,5%);
среднелегированные (2,5- 10%);
высоколегированные (более 10%).

3. По назначению:
конструкционные (детали машин, приборов, строительных конструкций);
инструментальные (режущий, мерительный, штамповый инструмент);
специальные (нержавеющие, жаростойкие, жаропрочные, износостойкие).

4. По качеству:
обыкновенного качества;
качественные;
высококачественные (в конце марки «А»);
особо высококачественные (в конце марки «Ш»).

5. По степени раскисления:
спокойные СП (хорошо раскислены);
полуспокойные ПС (раскислены удовлетворительно);
кипящие КП (раскислены слабо).

качества:
Ст0, Ст1,…Ст6
группа А (поставляется по механическим свойствам: Ст0, Ст3КП, Ст4ПС,…);
группа Б (поставляется по химическому составу: БСт0, БСт3СП, БСт6ПС,…);
группа В (поставляется по механическим свойствам и химическому составу: (ВСт1КП, ВСт3СП, ВСт5СП,…).
Содержание углерода 0,05- 0,49%.
Качественные:
от сталей обыкновенного качества отличаются меньшим содержанием серы и фосфора и большим содержанием кремния и марганца.
Сталь 08, 10, 15,…85, где число обозначает содержание углерода в сотых долях процента, а буква Г- повышенное содержание марганца (до 1%)
автоматные стали (с хорошей обрабатываемостью резанием и повышенным содержанием серы, фосфора, селена, свинца).
А12, А20, А40Г

20Х2Н4А и др. Цементация- насыщение поверхностного слоя углеродом.

Улучшаемые стали- среднеуглеродистые и низколегированные: 40Х, 30ХГФА, 40ХС и др. Улучшение- закалка с последующим высоким отпуском (при 500°С- 600°С).

Коррозионностойкие стали обладают высокой химической стойкостью в агрессивных средах (содержание хрома не менее 12%): 40Х13, 12Х17.

Жаростойкие стали- не образуют окалины при высоких температурах
(до 1200°С): 40Х9С2, 36Х18Н25С2.

Жаропрочные стали- выдерживают механические нагрузки без существенных деформаций при высоких температурах (до 650 °С): 45Х14Н14В2М.

Шарикоподшипниковые стали- износостойкие, содержат около 1% углерода и 0,6- 1,5% хрома: ШХ6, ШХ9, ШХ15.

и до 2% хрома. Используется для изготовления поршневых колец, поршней, коленвалов.

Высокомарганцовистая- износостойкая, применяется для изготовления траков гусениц, зубьев ковшей экскаваторов и др. (Г13Л).

850°С - 900°С, выдерживают и быстро охлаждают в воде или масле для повышения твёрдости и прочности.
Отжиг- процесс термообработки, состоящий в нагреве, выдержке и медленном охлаждении с печью для уменьшения химической неоднородности, улучшения обрабатываемости резанием.
Виды отжига:
1) диффузионный;
2) полный;
3) неполный;
4) изотермический.
1)Диффузионный отжиг применяют для уменьшения химической неоднородности стальных слитков и фасонных отливок.
2)Полный отжиг применяют после горячей обработки поковок давлением и для отливок с целью измельчения зерна и снятия внутренних напряжений.
3)Неполный отжиг обеспечивает снятие внутренних напряжений, снижение твёрдости, повышение пластичности, улучшение обрабатываемости резанием инструментальных и шарикоподшипниковых сталей.
4) Изотермический отжиг- лучший способ снижения твёрдости и улучшения обрабатываемости резанием конструкционных и инструментальных сталей.

охлаждении на воздухе.

Цель отпуска:
уменьшение внутренних напряжений;
повышение вязкости и пластичности;
понижение твёрдости и хрупкости.

Виды отпуска:
1) Низкий отпуск- для снятия внутренних напряжений и повышения вязкости без заметного снижения твёрдости (150- 200 град.).
2) Средний отпуск- для заметного снижения твёрдости и увеличения вязкости пружин и рессор (300- 500 град.).
3) Высокий отпуск обеспечивает наилучшее сочетание твёрдости и пластичности конструкционных сталей, работающих при ударных нагрузках. Закалка с последующим высоким отпуском- улучшение.

У8Г, У12А. Изготавливают: зубила, бородки, молотки, свёрла, метчики, напильники. Теплостойкость 200°С, низкая прокаливаемость.
Низколегированные инструментальные стали: Х, 9ХС, ХВГ, ХВСГ, ХВФ. Для производства резцов, свёрл, развёрток, плашек, протяжек. Теплостойкость 200°С - 260°С, твёрдость HRC 62- 69, лучшая прокаливаемость и износостойкость.
Быстрорежущие стали: Р6М5, Р6М5К5, Р9, Р18. Служат для изготовления высокопроизводительного режущего инструмента.
Теплостойкость 600°С - 650°С.
Стали для холодной штамповки:
1) У10- У12 (для штампов небольших р- ров, простой формы, работающих в лёгких условиях)
2) Х, ХВГ (для штампов сложной формы, для тяжёлых условий работы).
3) 4ХС, 4ХВ2С (для больших ударных нагрузок- пневмозубила, ножницы для резки металла).
Стали для горячей штамповки: 5ХНМ, 5ХГМ, 5ХНВ (глубокая прокаливаемость, высокая ударная вязкость, твёрдость и теплостойкость).

Инструментальные материалы

Твёрдые сплавы- смесь порошков карбидов тугоплавких металлов: вольфрама, титана, тантала в связке из кобальта. Теплостойкость до 1000°С, высокая твёрдость.

1) Однокарбидные: ВК3, ВК3М, ВК6, ВК8. Применяют при обработке твёрдых и хрупких материалов: чугуна, стекла, бронзы, фарфора.
2) Двухкарбидные: Т5К10, Т15К6, Т30К4. Обрабатывают вязкие материалы: латунь, сталь.
3) Трёхкарбидные: ТТ17К12, ТТ10К8. Обрабатывают жаропрочные труднообрабатывемые титановые сплавы.
4) Мелкозернистые высококобальтовые сплавы: ВК20, ВК25, ВК30. Благодаря высокой прочности и ударной вязкости применяются для изготовления штампов. Стойкость этих штампов в 40- 50 раз больше по сравнению со стальными штампами.

1. Деформируемые (для листов, ленты, профилей, проволоки).
1.1.Термически неупрочняемые- легируются марганцем, магнием. Умеренно прочные, коррозионностойкие, пластичные, хорошо свариваются (АМг, АМц).
1.2. Термически упрочняемые- легируются медью, магнием, марганцем, цинком (дуралюмины Д1, Д16, Д16Т). Высокопрочные, хорошо обрабатываются резанием. Для закалки нагревают до 500 град. и охлаждают в воде.

2. Литейные (для изготовления фасонных отливок). Легирующие компоненты те же, что у деформируемых сплавов, но в большем количестве. Силумины: АЛ2, АЛ4, АЛ9; с магнием: АЛ8, АЛ13, АЛ22 и др. (35 марок).

сплавы:

1. латунь- двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в
которых основным легирующим элементом является цинк (до 45%).
Высокая прочность, коррозионная стойкость, хорошая
обрабатываемость резанием, литьём, давлением. Марки: Л90
(томпак), ЛАЖМц66-6-3-2
ЛМцС58-2-2.
2. бронза- сплав меди с оловом, кремнием, марганцем, свинцом,
бериллием, цинком, и др. Марки: БрБ2, БрОЦС5-5-5, БрАЖН10-4-4.

Припои:
1. легкоплавкие- оловянно- свинцовые, оловянные, сурмянистые и
др.(145- 450 град.). Марки: ПОС-90,
2. среднеплавкие- медно- цинковые (800 град.).
Марки: ПМЦ-36,
3. тугоплавкие- многокомпонентные на основе железа, применяют
для пайки твердосплавных пластин режущего инструмента (1190-
1300 град.).

свинца, меди или алюминия, обладающие противоизносными свойствами.

1. Баббиты- сплавы на основе олова и свинца, применяются для
заливки вкладышей подшипников скольжения.
1.1.Оловянные баббиты (Б83, Б88) обладают лучшими антифрикционными
свойствами (цифры- содержание олова, остальное- свинец).
1.2.Оловянно- свинцовые (БС6, Б16), где С6- 6% олова и сурьмы,
остальное- свинец.
1.3.Свинцовые баббиты (БК2, БКА) дешевы, менее дефицитны,
применяются в подшипниках, работающих в несложных условиях.
2. Оловянные и оловянно- фосфористые бронзы (БрОФ7-0,2) имеют низкий коэффициент трения, высокую теплопроводность, могут работать при высоких скоростях и нагрузках.
3. Алюминиевые бронзы отличаются большой износостойкостью, но могут вызвать повышенный износ вала.
4. Свинцовые бронзы хорошо работают при ударных нагрузках.

Латуни (ЛЖМц59-1-1, ЛСК80-3-3) по антифрикционным свойствам уступают бронзам, поэтому их используют в подшипниках, работающих при малых скоростях и умеренных нагрузках.
6. Антифрикционные чугуны: серый, высокопрочный, ковкий.

Пластмассы
Термопласты- полимеры с линейной или разветвлённой структурой и температурой эксплуатации 60- 200 град., пригодные к перепрессованию (полиэтилен, оргстекло, ПВХ, фторопласт, полиуретан).
Реактопласты- термореактивные полимеры на основе фенолформальдегидных, кремнийорганических или эпоксидных смол, не пригодные к перепрессованию (текстолит, гетинакс).
Резина- продукт химической переработки
каучуков, получаемый в результате вулканизации серой.
Состав резины:
1) антиоксиданты- препятствуют окислению резины;
2) наполнители- повышают качество или удешевляют состав;
3) пластификаторы- облегчают переработку резиновой смеси;
4) красители- выполняют декоративную или защитную роль.
По назначению резины подразделяются на резины общего назначения и специальные.
К специальным резинам относятся масло- и бензостойкие, теплостойкие, морозостойкие, светоазоностойкие, износостойкие, электротехнические.
Электротехнические резины подразделяют на электроизоляционные и электропроводящие. Электропроводность достигается введением в резину угольной сажи и графита.

материалы применяют для придания плотности и герметичности соединениям деталей машин и устранения возможного просачивания жидкости и прорыва газов.
Изоляционные материалы применяются для изоляции находящихся под током деталей машин и электропроводов.

1) фибра- бумажный материал, пропитанный раствором хлористого цинка. Обладает высокой прочностью, масло- и бензостойкостью, но чрезвычайно гигроскопичен;
2) паронит- листовой материал из асбеста, каучука и наполнителей. Применяют для уплотнения водяных и паровых магистралей, трубопроводов для нефтепродуктов: бензина, керосина, масла;
3) войлок- листовой пористый материал из волокон шерсти: набивка сальниковых уплотнений.

веществ, предназначенных для непосредственного использования в той или иной сфере быта. По химическому составу пигменты и изготовленные из них краски разделяются на минеральные (неорганические соли или оксиды металлов) и органические (сложные соединения, в основном растительного или животного происхождения). И те и другие могут быть естественными (природными) и искусственными (синтетическими).
Лаки— растворы смол (натуральных или синтетических) в различных растворителях (углеводороды, ацетон, вода, этанол, олифы или эфирные масла) до жидкой или полужидкой консистенции, которые, просыхая в тонком слое, находящемся на каком-либо предмете, образуют прочную пленку (как правило прозрачную, в отличие от краски), хорошо противостоящую различным внешним физико-химическим воздействиям. Отвердение пленки лака происходит либо за счет испарения растворителя, либо за счет реакции окислительной полимеризации. Лаки условно делят на термопластичные и термореактивные.

режиму сушки в высокотемпературных камерах, что существенно экономит время. Но при этом не экономит ресурсы и электроэнергию. А вот японский автопром, вследствие ограниченности ресурсов, пошёл другим путём, там сушка производится с использованием минимального количества электроэнергии и тепла, при этом ускорение процесса достигается за счёт химического катализа и специальных химических ускорителей сушки.

на подготовленную к окраске поверхность для создания надёжного сцепления верхних (кроющих) слоёв покрытия с окрашиваемой поверхностью и выравнивания её впитывающей способности. От окрашивающих составов грунтовки отличаются меньшим содержанием пигментов.
Кроме того, грунтовки могут выполнять и другие функции: защищать металл от коррозии, «выявлять» текстуру дерева, перекрывать поры и другие дефекты окрашиваемой поверхности, а также обеспечивать адгезионное сцепление в системах антикоррозионной защиты металла, дерева и бетона.

Шпатлёвка — пастообразный или порошковый материал, применяемый для выравнивания поверхностей перед нанесением на них материалов для отделки поверхностей (например, стен помещений в строительстве или поверхностей деревянных деталей столярных изделий). Шпатлёвками называют составы, применяемые для выравнивания поверхностей, которые подлежат окраске. Шпатлёвки бывают разных видов. Для их приготовления применяется хозяйственное мыло, мел, мучной клей, столярный, животный, лаки, просеянный гипс, олифы.