materialovedenie_kurs_lektsiy_ (Ответы по материаловедению (курс лекций)), страница 2

Песчаные литейные формы изготовляются путем уплотнения формовочныхсмесей, основой которых является кварцевый песок. К специальным способамотносится литье в кокиль, литье под давлением, центробежное литье, литье воболочковые формы, литье по выплавляемым моделям. Кокиль — это специальнаяметаллическая форма. При литье под давлением заливка металла в металлическуюформу и его застывание происходит под избыточным давлением.

Прицентробежном литье металл заливается во вращающуюся металлическую форму.Оболочковые формы состоят из мелкого песка со связующим. При литье повыплавляемым моделям керамическая форма изготовляется путем погружениямодели из легкоплавкого материала (парафина, стеарина) в керамическуюсуспензию и последующей выплавки модели из формы. Сплавы, предназначенныедля получения деталей литьем, называются литейными.Обработкой металлов давлением называют изменение формы заготовкипод воздействием внешних сил. К видам обработки металлов давлением относятсяпрокатка, прессование, волочение, ковка и штамповка.

Прокатка заключается вобжатии заготовки между вращающимися валками. При прессовании металлвыдавливается из замкнутого объема через отверстие. Волочение заключается впротягивании заготовки через отверстие. Ковкой называется процесс свободногодеформирования металла ударами молота или давлением пресса. Штамповкойполучают детали с помощью специального инструмента — штампа,представляющего собой металлическую разъемную форму, внутри которойрасположена полость, соответствующая конфигурации детали.

Сплавы,предназначенные для получения деталей обработкой давлением, называютдеформируемыми.Сравнительно новым направлением производства металлических деталейявляется порошковая металлургия, которая занимается производством деталей изметаллических порошков путем прессования и спекания.Изделия из пластмасс получают путем прессования, литья иливыдавливания.

Резиновые изделия получают обработкой между валами(каландрированием), выдавливанием, прессованием или литьем с последующей.Изделия из керамических материалов получают путем формования и обжига илипрессования и спекания.Сваркой называется технологический процесс получения неразъемныхсоединений материалов путем установления межатомных связей междусвариваемыми частями при их нагреве или пластическом деформировании илисовместном действии того и другого. Сваркой соединяют однородные иразнородные металлы и их сплавы, металлы с некоторыми неметаллическимиматериалами (керамикой, графитом, стеклом), а также пластмассы.Заключительной стадией изготовления изделий часто является обработкарезанием, заключающаяся в снятии с заготовки режущим инструментом слояматериала в виде стружки.

В результате этого заготовка приобретает правильнуюформу, точные размеры, необходимое качество поверхности.Технологическиесвойстваопределяютспособностьматериаловподвергаться различным видом обработки. Литейные свойства характеризуютсяспособностью металлов и сплавов в расплавленном состоянии хорошо заполнятьполость литейной формы и точно воспроизводить ее очертания (жидкотекучестыо),величиной уменьшения объема при затвердевании (усадкой), склонностью кобразованию трещин и пор, склонностью к поглощению газов в расплавленномсостоянии.Ковкость — это способность металлов и сплавов подвергаться различнымвидам обработки давлением без разрушения.Свариваемость определяется способностьюпрочные сварные соединения.материалов образовыватьОбрабатываемость резанием определяется способностью материаловподдаваться обработке режущим инструментом.1.4 Физические, химические и эксплуатационные свойства материаловК физическим свойствам материалов относится плотность, температураплавления, электропроводность, теплопроводность, магнитные свойства,коэффициент температурного расширения и др.Плотностью называется отношение массы однородного материала кединице его объема.

Это свойство важно при использовании материалов вавиационной и ракетной технике, где создаваемые конструкции должны бытьлегкими и прочными.Температура плавления — это такая температура, при которой металлпереходит из твердого состояния в жидкое. Чем ниже температура плавленияметалла, тем легче протекают процессы его плавления, сварки и тем они дешевле.Электропроводностью называется способность материала хорошо и безпотерь на выделение тепла проводить электрический ток.

Хорошейэлектропроводностью обладают металлы и их сплавы, особенно медь и алюминий.Большинство неметаллических материалов не способны проводить электрическийток, что также является важным свойством, используемом в электроизоляционныхматериалах.Теплопроводность — это способность материала переносить теплоту отболее нагретых частей тел к менее нагретым. Хорошей теплопроводностьюхарактеризуются металлические материалы.Магнитными свойствами т.е. способностью хорошо намагничиватьсяобладают только железо, никель, кобальт и их сплавы.Коэффициенты линейного и объемного расширения характеризуютспособность материала расширяться при нагревании. Это свойство важноучитывать при строительстве мостов, прокладке железнодорожных и трамвайныхпутей и т.д.Химические свойства характеризуют склонность материалов квзаимодействию с различными веществами и связаны со способностью материаловпротивостоять вредному действию этих веществ.

Способность металлов и сплавовсопротивляться действию различных афессивных сред называется коррозионнойстойкостью, а аналогичная способность неметаллических материалов —химической стойкостью.К эксплуатационным (служебным) свойствам относятся жаростойкость,жаропрочность, износостойкость, радиационная стойкость, коррозионная ихимическая стойкость и др.Жаростойкость характеризует способность металлического материаласопротивляться окислению в газовой среде при высокой температуре.Жаропрочностьхарактеризуетспособностьмеханические свойства при высокой температуре.Износостойкость — это способностьразрушению его поверхностных слоев при трении.Радиационнаястойкостьхарактеризуетсопротивляться действию ядерного облучения.материаламатериапасохранятьсопротивлятьсяспособностьматериала2.

Металлы и сплавы2.1 Строение металловВ технике под металлами понимают вещества, обладающие комплексовметаллических свойств: характерным металлическим блеском, высокойэлектропроводностью, хорошей теплопроводностью, высокой пластичностью.Кристаллические решетки. Все вещества в твердом состоянии могут иметькристаллическое или аморфное строение. В аморфном веществе атомырасположены хаотично, а в кристаллическом — в строго определенном порядке.Все металлы в твердом состоянии имеют кристаллическое строение.Для описания кристаллической структуры металлов пользуются понятиемкристаллической решетки. Кристаллическая решетка — это воображаемаяпространственная сетка, в узлах которой расположены атомы.

Наименьшая частькристаллической решетки, определяющая структуру металла, называетсяэлементарной кристаллической ячейкой.На рис. 2 изображены элементарные ячейки для наиболее распространенныхкристаллических решеток. В кубической объемно-центрированной решетке (рис.2,а) атомы расположены в узлах ячейки и один атом в центре куба. Такую решеткуимеют хром, вольфрам, молибден и др.В кубической гранецентрированной решетке (рис. 2,б) атомы расположены ввершинах куба и в центре каждой грани. Эту решетку имеют алюминий, медь,никель и другие металлы.

В гексагональной плотноупакованной решетке (рис.2,в) атомы расположены в вершинах и центрах оснований шестигранной призмы итри атома в середине призмы. Такой тип решетки имеют магний, цинк и некоторыедругие металлы.Рис. 2. Основные виды кристаллических решеток.Кристаллизация металлов. Процесс образования в металлах кристаллическойрешетки называется кристаллизацией. Для изучения процесса кристаллизациистроят кривые охлаждения металлов, которые показывают изменение температуры(t) во времени (τ). На рис. 3 приведены кривые охлаждения аморфного икристаллического веществ. Затвердевание аморфного вещества (рис.

3,а)происходит постепенно, без резко выраженной границы между жидким и твердымсостоянием. На кривой охлаждения кристаллического вещества (рис. 3,6) имеетсягоризонтальный участок с температурой tкр), называемой температуройкристаллизации. Наличие этого участка говорит о том, что процесс сопровождаетсявыделением скрытой теплоты кристаллизации. Длина горизонтального участка —это время кристаллизации.Рис. 3.

Кривые охлаждения аморфного и кристаллического телКристаллизация металла происходит постепенно. Она объединяет два процесса,происходящих одновременно: возникновение центров кристаллизации и росткристаллов. В процессе кристаллизации когда растущий кристалл окруженжидкостью, он имеет правильную геометрическую форму. При столкновениирастущих кристаллов их правильная форма нарушается (рис. 4.)Рис. 4. Схема процесса кристаллизации металлаПосле окончания кристаллизации образуются кристаллы неправильной формы,которые называются зернами или кристаллитами.