КРАСНОЛОМКОСТЬ СТАЛИ — это… Что такое КРАСНОЛОМКОСТЬ СТАЛИ?
- КРАСНОЛОМКОСТЬ СТАЛИ
- КРАСНОЛОМКОСТЬ СТАЛИ
разрушение стали при ее обработке (ковке, прессовке) в нагретом до красного каления (около 950°) состоянии. К. с. — порок, происходящий от высокого содержания в стали серы.
Технический железнодорожный словарь. — М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство. Н. Н. Васильев, О. Н. Исаакян, Н. О. Рогинский, Я. Б. Смолянский, В. А. Сокович, Т. С. Хачатуров. 1941.
.
- КРАСНОВА МЕТОД
- КРАСНОЯРСКАЯ Ж. Д.
Смотреть что такое «КРАСНОЛОМКОСТЬ СТАЛИ» в других словарях:
красноломкость стали — Св во стали образовывать трещины при обработке давлением (ковка, штамповка, прокатка) при 850—1150 °С.
красноломкость стали — [hot brittleness of steel] свойство стали образовывать трещины при обработке давлением (ковка, штамповка, прокатка) при 850 1150 °С. Красноломкость стали обусловленна распределением некоторых примесей (преимущественно Cu, S) по границам зерен … Энциклопедический словарь по металлургии
Красноломкость — [red shortness, hot brittleness] охрупчивание металлов и сплавов в области температур желтого или красного каления (800 1150 °С), вызываемое оплавлением границ зерен из за наличия в них примесей атомов легкоплавких элементов и/или эвтектик… … Энциклопедический словарь по металлургии
КРАСНОЛОМКОСТЬ — охрупчивание сплавов при высоких температурах, вызываемое оплавлением примесей по границам кристаллов.
Красноломкость стали вызывается примесью серы … Металлургический словарьКрасноломкость — Для улучшения этой статьи желательно?: Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение). Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждаю … Википедия
Красноломкость — свойство стали давать трещины при горячей обработке давлением (ковка, штамповка, прокатка) в области температур красного или жёлтого каления (850 1150°С). К. обусловливается главным образом распределением некоторых примесей (меди, серы)… … Большая советская энциклопедия
красноломкость — свойство стали давать трещины в ходе обработки давлением (ковка, штамповка, прокатка) при температурах красного или жёлтого каления (850 1150 °C). Красноломкость обусловлена неравномерным распределением в объёме металла некоторых примесей, гл.… … Энциклопедия техники
КРАСНОЛОМКОСТЬ — охрупчивание сплавов при высоких темп pax, вызываемое оплавлением примесей по границам кристаллов.
К. стали вызывается примесью серы, образующей с железом эвтектику, точка плавления к рой ниже темп ры горячей обработки давлением, например горячей … Большой энциклопедический политехнический словарьКострукционные стали — Конструкционная сталь Фазы железоуглеродистых сплавов Феррит (твердый раствор внедрения C в α железе с объемно центрированной кубической решеткой) Аустенит (твердый раствор внедрения C в γ железе с гранецентрированной кубической решеткой)… … Википедия
легирование — см. Легировать. * * * легирование (нем. legieren сплавлять, от лат. ligo связываю, соединяю), 1) введение в состав металлических сплавов так называемых легирующих элементов (например, в сталь Cr, Ni, Мо, W, V, Nb, Ti и др.) для придания… … Энциклопедический словарь
Красноломкость стали вызывается примесью серы … Металлургический словарь
К. стали вызывается примесью серы, образующей с железом эвтектику, точка плавления к рой ниже темп ры горячей обработки давлением, например горячей … Большой энциклопедический политехнический словарьТесты по материаловедению | Тест на тему:
Тесты по дисциплине «Основы материаловедения и технология общеслесарных работ»
Тема «Основные свойства металлов и сплавов »
1.
Основные термины и понятия.
1. Способность тел передавать с той или иной скоростью тепло при нагревании и охлаждении.
2. Температура, при которой металл полностью переходит из твердого состояния в жидкое.
3. Способность металла проводить электрический ток.
4. Вид деформации металлов и сплавов, характеризуемый увеличением длины тела. Этому виду деформации подвержены тросы грузоподъемных машин, крепежные детали, приводные ремни.
5. Механическое свойство металлов и сплавов тесно связанное с такими свойствами, как прочность, износоустойчивость. Способность сопротивляться внедрению более твердого тела.
6. Вид разрушения под действием часто повторяющихся переменных нагрузок. Подвержены шатуны двигателей, коленчатые валы, поршневые пальцы, поршни.
7. Способность металла, не разрушаясь, изменять форму под действием нагрузки и сохранять измененную форму после снятия нагрузки.
8. Количество вещества содержащегося в единице объема.
9. Способность металла создавать собственное магнитное поле, либо самостоятельно, либо под действием внешнего магнитного поля.
10. Вид пластичной деформации, характеризуемый уменьшением объема тела под действием сдавливающих его сил.
Ответы
а. Плотность.
б. Теплопроводность.
в. Усталость.
г. Температура плавления.
д. Пластичность.
е. Электропроводность.
ж. Твердость.
з. Способность намагничиваться.
и. Сжатие.
к. Растяжение.
2.Контрольные вопросы
1. Перечислите основные свойства металлов. Объясните их природу на основе электронного строения металлов.
2. Какое строение имеют металлы? Чем отличаются кристаллические вещества от аморфных?
3.
Дайте определение кристаллической решетке и кристаллической ячейки. Назовите известные вам типы кристаллических решеток.
4. Что такое анизотропия? Чем объясняется анизотропия кристаллов?
5. Что такое степень переохлаждения? Как она зависит от скорости охлаждения при кристаллизации металлов?
6. Дайте определение следующим понятиям: компонент, фаза, структура.
7. Что называется модифицированием? Какова его цель?
8. Назовите типы сплавов и условия их образования.
9. Какие методы упрочнения сплавов вам известны? Охарактеризуйте их.
10. Что такое перекристаллизация? Как меняются структура и свойства сплавов при перекристаллизации?
11. Что такое дисперсионное твердение? Как меняются структура и свойства сплавов в результате дисперсионного твердения?
12. Что такое наклеп? Как меняются структура и свойства металлов при наклепе?
13. Что такое наклеп? Как меняется структура и свойства металлов при наклепе?
14. Что называется рекристаллизацией? Как определяется температура рекристаллизации?
15.
Какая пластическая деформация называется холодной (горячей)? Какая деформация сопровождается упрочнением?
3.Утверждения
Определите, верны или неверны следующие утверждения:
(написать: верно или неверно)
1. Динамической нагрузкой называют нагрузку, возрастающую медленно от нуля до некоторого предельного значения и далее остающуюся постоянной или изменяющуюся незначительно.
2. Причиной разрушения металлов от усталости является хрупкое состояние, которое объясняется появлением в слабых местах металла постепенно увеличивающихся микротрещин.
3. При выборе металлов и сплавов для изготовления деталей большое значение имеют технологические свойства – способность металла подвергаться различным видам обработки.
4. Железо, медь, никель, алюминий, цинк, олово, свинец, сталь, латунь не возможно подвергнуть прессованию, прокатке, протяжке, штамповке.
Эти металлы и сплавы не способны без разрушения изменять свою форму при обработке давлением (плохая ковкость).
5. Жидкотекучесть и усадка — это литейные технологические свойства металлов и сплавов.
6. Метод определения марки стали по искре, применяется при наличие станков с соответствующими абразивными кругами и специальных эталонов, используемых для сравнения характера искр.
7. Кислотостойкость – свойство металлов и сплавов сопротивляться воздействию кислотной агрессивной среды.
8. Результаты коррозионной стойкости металлов и сплавов оценивают количественно, по скорости коррозии, характеризующейся потерей массы материала.
9. Износостойкость – эксплуатационное свойство металлов и сплавов оказывать сопротивление изнашиванию в процессе трения.
10. Физические свойства металлов влекут за собой изменение химического состава металлов и сплавов.
4.Тест
(необходимо найти единственно правильный ответ)
1.
Какие из перечисленных ниже свойств металлов являются механическими?
а) жидкотекучесть
б) теплопроводность
в) твердость.
2.Из указанных свойств металлов выберите те, которые являются технологическими:
а) жидкотекучесть, усадка, прокаливаемость
б) цвет, температура плавления, теплоемкость
в) прочность, ударная вязкость, выносливость
3.Из указанных свойств металлов и сплавов выберите те, которые не являются эксплуатационными:
а) плотность
б) износостойкость
в)хладностойкость
г) жаропрочность
д)антифрикционность.
4. Чем больше светлых звездочек в искрах, тем больше, какого химического элемента присутствует в стали (при определении марки стали по искре)?
а) вольфрам
б) углерод
в) хром.
5. Какая технологическая проба позволяет установить способность материала подвергаться деформации?
а) проба на загиб
б) проба на перегиб
в) проба на навивание
г) проба труб на бортование
6.
Укажите вид деформации, на который испытывают заклепки, стяжные болты.
а) сжатие
б) растяжение
в) кручение
г) сдвиг
д) изгиб.
7.Пластичность- это…
а) Температура, при которой металл полностью переходит из твердого состояния в жидкое.
б) Свойство металла или сплава сопротивляться разрушению под действием внешних сил (нагрузок).
в) Способность металла, не разрушаясь, изменять форму под действием нагрузки и сохранять измененную форму после того, как нагрузка будет снята.
г) Свойство металла, характеризующее способность его подвергаться обработке резанием.
д) Способность металла или сплава в расплавленном состоянии заполнять литейную форму.
8. Укажите свойство металлов, противоположное хрупкости.
а) ударная вязкость
б) пластичность
в) относительное удлинение
г) твердость
д) прочность.
9. Выносливость металлов — это…
а) явление разрушения при многократном действии нагрузки
б) свойство, противоположное усталости металлов
в) способность металлов и сплавов без разрушения изменять свою форму при обработке давлением.
10.Какое из перечисленных ниже свойств металлов не является механическим?
а) жидкотекучесть
б) пластичность
в) твердость
г) ударная вязкость.
11.Из указанных свойств металлов выберите те, которые не являются технологическими:
а) прочность, жидкотекучесть, ударная вязкость
б) ударная вязкость, выносливость, температура плавления
в) прокаливаемость, усадка, жидкотекучесть
г) цвет, температура плавления, усадка.
12. Укажите технологическую пробу, позволяющую определить способность проволоки диаметром до 6 мм принимать заданную форму.
а) проба на навивание
б) проба на перегиб
в) проба на загиб
г) проба труб на бортование.
13. Укажите вид деформации, на который испытывают валы машин?
а) сжатие
б) растяжение
в) кручение
г) сдвиг
д) изгиб.
14. Твердость – это…
а) Способность металла образовывать сварной шов, без трещин.
б) Способность материала сопротивляться внедрению в него, более твердого тела (должны обладать металлорежущие инструменты: резцы, сверла, фрезы).
в) Свойство тел проводить с той или иной скоростью тепло при нагревании.
г) Явление разрушения при многократном действии нагрузки.
д) Уменьшение объема или линейных размеров расплавленного металла или сплава при его охлаждении до комнатной температуры.
15. Назовите свойство металлов, противоположное ударной вязкости.
а) ударная вязкость
б) пластичность
в) хрупкость
г) твердость
д) прочность.
16. Усталость материалов — это…
а) свойство, противоположное выносливости материалов
б) явление разрушения при многократном действии нагрузки
в) способность металлов и сплавов без разрушения изменять свою форму при обработке давлением.
17.Способность тела поглощать тепловую энергию при нагревании – это?
а) температура плавления;
б) теплопроводность;
в) теплоемкость;
г) плотность.
18.Способность тел проводить тепло при нагревании и охлаждении — это?
а) температура плавления;
б) теплопроводность;
в) теплоемкость;
г) плотность.
19. Укажите свойства металлов и сплавов, не являющиеся физическими.
а) теплопроводность, теплоемкость, плотность;
б) теплоемкость, способность намагничиваться;
в) кислотостойкость, теплостойкость, окалиностойкость;
г) окалиностойкость, жаростойкость, температура плавления.
Тема « Чёрные металлы и сплавы »
1.Основные термины и понятия
1. Термическая обработка, при которой сталь нагревается до определенной температуры, выдерживается при ней и затем медленно охлаждается в печи для получения равновесной, менее твердой структуры, свободной от остаточных напряжений.
2. Химические элементы, специально вводимые в сплав с целью изменения его строения и свойств (резко улучшающие его свойства).
3. Железоуглеродистый сплав, содержащий менее 2,14 % углерода.
4. Операция термической обработки, при которой сталь нагревают до температуры, несколько выше критической, выдерживают при этой температуре и затем быстро охлаждают в воде, масле, водных растворах солей.
5. Железоуглеродистый сплав, содержащий более 2,14 % углерода.
6.Операция нагрева стали около 900 С, с выдержкой при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе (подвергаются штампованные и кованные заготовки из углеродистой и легированной стали).
7. Процесс термической обработки, применяемый после закалки стали с целью устранения внутренних напряжений, уменьшения хрупкости, понижения твердости, увеличения вязкости и улучшения обрабатываемости.
8. Отпуск при невысоком нагреве до температур 120-150 С и выдержка при ней в течении 10-35 часов.
9. Перечислите кипящие жидкости, используемые при закалке сталей.
10. Самопроизвольное исчезновение внутренних напряжений при комнатной температуре длительное и сопровождается изменением формы и размеров закаленных деталей.
Ответы
а. Чугун.
б.Отжиг.
в.
Естественное старение.
г.Легированные.
д.Отпуск.
е. Сталь.
ж.Искусственное старение.
з. Нормализация.
и.Закалка.
к. Вода, масло.
2.Контрольные вопросы
1. Назовите основные операции термической обработки сталей.
2. Что такое отжиг? Укажите его назначение.
3. Что такое нормализация? Укажите цели этой операции для сталей разного состава.
4. Что такое закалка? Укажите цели закалки.
5. Что такое закаливаемость и прокаливаемость? Как они зависят от состава сталей?
6. Как можно снизить закалочные напряжения? Укажите способы закалки, понижающие закалочные напряжения. Как влияет конструкция детали на закалочные напряжения?
7. Что такое отпуск и зачем его выполняют?
8. Перечислите, на какие свойства металла влияет размер зерна.
9. Влияние степени переохлаждения на размер зерна.
10. Объясните, как протекает процесс кристаллизации.
11. Охарактеризуйте методы упрочнения металлических сплавов.
12. Что называется сплавом?
3.Утверждения
Определите, верны или неверны следующие утверждения:
(написать: верно или неверно)
1. Сплавы – это сложные вещества, получаемые сплавлением или спеканием двух или более компонентов.
2. Сплавы могут состоять только из металлов.
3. Основными железоуглеродистыми сплавами являются сталь и чугун. Они представляют собой сплав железа и углерода с некоторыми другими элементами (кремнием, марганцем, хромом, никелем) и относятся к черным металлам.
4. Заготовки подвергают термической обработке в целях улучшения их структуры и снижения твердости, а обрабатываемые детали — для придания им необходимых свойств: твердости, прочности, износостойкости, упругости.
5. Чем мельче зерно металла в процессе кристаллизации — тем выше его прочность, вязкость и пластичность.
6. При небольшой степени переохлаждения число зародышей мало, а скорость их роста велика (мелкое зерно), а с увеличением степени переохлаждения число зародышей возрастает в большей мере, чем скорость их роста (крупное зерно).
7. Для определения температуры нагрева, при термической обработки сталей, пользуются специальными приборами — пирометрами. При отсутствии пирометра степень нагрева определяют приблизительно по цвету каления.
8. При нагреве стали на воздухе, ее поверхность окрашивается в различные цвета, называемые цветами побежалости. Каждый цвет побежалости соответствует вполне определенной температуре и может служить указателем для определения степени нагрева при отпуске стали.
9. Отжиг стали служит для выполнения задачи, обратной закалке.
10. Металлы вступают в окислительно — восстановительные реакции с веществами находящимися в окружающей среде и окисляются.
4.Тест
(необходимо найти единственно правильный ответ)
1.
Укажите, какие металлы относятся к цветным.
а) цинк, медь, олово, свинец;
б) железо, марганец, хром;
в) марганец, золото, вольфрам;
г) молибден, ванадий, железо.
2.Укажите, какие металлы относятся к черным.
а) цинк, медь, олово;
б) свинец, железо, хром;
в) марганец, хром, железо;
г) золото, ванадий, вольфрам.
3.Назовите группу сплавов, основу которых составляет железо.
а) черные;
б) цветные;
в) антифрикционные.
4.Микроскопически однородная система, состоящая из двух и более компонентов, это?
а) компонент;
б) элемент;
в) сплав;
г) металл.
5. Железоуглеродистый сплав, в котором углерода более 2,14%?
а) сталь;
б) чугун;
в) дюралимин;
г) бронза.
6. Базовым называют компонент в сплаве, которого?
а) меньше;
б) больше;
в) равное количество с другими компонентами.
7. В каких агрегатных состояниях могут находиться металлы и сплавы?
а) твердое и жидкое;
б) жидкое и газообразное;
в) твердое и газообразное;
г) плазма.
8. Какой из перечисленных сплавов является высокохромистой жаростойкой сталью с содержанием 0,4% углерода, хрома 1%, молибдена 14%, ванадия 2%, меди 1%?
а) 60 С2ХА;
б) ШХ6;
в) 4ХМ14В2М;
г) 17ХНГТи.
9. Какой химический элемент, содержащийся в железоуглеродистых сплавах, является вредной примесью?
а) марганец;
б) сера;
в) углерод;
г) кремний;
д) молибден.
10. Какой материал не является исходным для получения стали?
а) передельный чугун;
б) стальной лом;
в) ферросплавы;
г) железная руда.
Тема « Цветные металлы и сплавы»
1.Основные термины и понятия
1. Металлы или сплавы, используемые при пайке в качестве промежуточного материала (связки) между соединяемыми деталями. Имеют более низкую температуру плавления, чем соединяемые металлы.
2. Общее название группы оловянно-свинцовых, оловянных, малосурьмянистых припоев, имеющих температуру плавления 145-450 С.
3. Общее название группы многокомпонентных припоев на основе железа, имеющих температуру плавления 1100-1480 С.
4. Общее название антифрикционных материалов на основе олова и свинца, в состав которых входят легирующие элементы, придающие им специфические свойства.
5. Общее название сплавов, применяемых для заливки вкладышей подшипников скольжения, работающих при больших окружных скоростях и при переменных и ударных нагрузках.
6. Светло — серый металл с высокими антикоррозионными свойствами. Температура плавления 419 С. Входит в состав медных сплавов (латуней) и твердых припоев.
7. Матово – белый металл. Температура плавления 231 С. Обладает высокой пластичностью. Применяется в составе припоев, медных сплавов (бронза) и антифрикционных сплавов (баббит).
8. Общее название группы медно- цинковых припоев (латуней) имеющих температуру плавления 450-1100 С.
9. Общее название группы материалов, на основе олова, свинца, цинка. Применяют для изготовления деталей, эксплуатируемых в узлах трения.
10. Металл матового голубовато – серого цвета. Температура плавления 327 С. Обладает высокой пластичностью. Входит в состав медных сплавов (латуней, бронз), антифрикционных сплавов (баббиты) и припоев.
Ответы
а. Высокоплавкие.
б. Олово.
в. Припои.
г. Свинец.
д. Баббиты.
е. Цинк.
ж. Антифрикционные.
з. Легкоплавкие.
и. Среднеплавкие.
2. Контрольные вопросы
1. Дайте определение основным видам коррозии металлов.
2. Дайте определение газовой коррозии. Причины возникновения. Процесс протекания. Последствия.
3. Профилактика и способы борьбы с газовой коррозией.
4. Почему для изготовления деталей в производстве не применяют чистые металлы?
5. Дайте определение электрохимической коррозии. Причины возникновения. Процесс протекания. Последствия.
6. Профилактика и способы борьбы с электрохимической коррозией.
7. Объясните необходимость добавления в сплав компонентов.
8. Перечислите и охарактеризуйте основные причины возникновения коррозии.
9. Какая из причин возникновения коррозии (на ваш взгляд) наиболее часто встречается при эксплуатации машинно – тракторного парка?
10. Какая из причин возникновения коррозии (на ваш взгляд) наиболее опасна при эксплуатации машинно – тракторного парка? Наименее опасна?
11. Охарактеризуйте применение химически стойких сплавов, как один из методов защиты металлов от коррозии.
12. Охарактеризуйте применение неметаллических покрытий, как один из способов защиты поверхности металлов от коррозии.
13. Охарактеризуйте применение гальванических покрытий, как один из способов защиты поверхностей готовых изделий от коррозии и восстановление изношенных деталей.
14. Промасливание и консервация деталей, как один из способов защиты поверхностей готовых изделий от коррозии.
15. Перечислите и охарактеризуйте различия в подготовке изделия (детали), перед нанесением гальванического и лакокрасочного защитных слоев.
3.Утверждения
Определите, верны или неверны следующие утверждения:
(написать: верно или неверно)
1. Алюминий обладает электрическим сопротивлением, теплопроводностью и коррозионной стойкостью.
2. Медь отличается от других цветных металлов тем, что имеет более высокие: теплопроводность, электропроводность, коррозионную стойкость. Выпускается в виде катодов.
3. Латуни по сравнению с медью обладают более высокой прочностью, коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами.
4. Металлокерамика — это сплавы цветных металлов и железа после прессования и спекания, пропитанные минеральными маслами, смазками или маслографитовыми эмульсиями.
5. Большинство бронз хорошо поддаются сварке и пайке твердыми и мягкими припоями.
6. Баббиты представляют собой сплавы олова с сурьмой, свинцом, медью, кадмием, никелем. Основное применение – припои железоуглеродистых сплавов.
7. Платина, серебро, золото и их сплавы имеют широкое применение в различных областях техники.
8. Баббиты — это антифрикционные материалы.
9. Припоем называется металл или сплав, предназначенный для соединения деталей пайкой.
10. Температура плавления припоев должна быть выше температуры плавления материалов паяемых деталей.
4.Тест
(необходимо найти единственно правильный ответ)
1.Серебристо белый металл с низкой плотностью, высокой прочностью, коррозионной и химической стойкостью, электропроводностью. Благородный цветной металл.
а) чугун;
б) серебро;
в) ртуть.
2.Тугоплавкий цветной металл, обладающий высокой электропроводностью. В чистом виде имеет красный цвет на изломе. В природе встречается в чистом виде.
а) вольфрам;
б) марганец;
в) медь;
г) золото.
3. Легирующий элемент- цветной металл, при добавлении которого в сталь до 18 %, делает ее устойчивой к химической коррозии (жаропрочной).а) хром;
б) никель;
в) ниобий;
г) титан.
4. Вредная примесь в железоуглеродистых сплавах. Нарушает связь между зернами металла. При наличие в стали приводит к охрупчиванию, в чугуне к хлодноломкости.
а) фосфор;
б) углерод;
в) мышьяк;
г) сера.
5. Какой из перечисленных сплавов имеет название: латунь оловянная с содержанием меди 90%, олова 1%, цинка 8%.
а) ЛА 85-0,6
б) ЛО 90- 1
в)БрОТиН 6-5-4.
6. Какое из предложенных утверждений не верно.
а) сера и фосфор являются основными легирующими компонентами при производстве сплавов черных металлов;
б) бронзы обладают хорошими литейными и антифрикционными свойствами, высокой прочностью и твердостью, коррозионной стойкостью и хорошо обрабатываются резанием;
в) сплавы на основе алюминия и меди (АЛ7; АЛ12) обладают высокими литейными свойствами, применяют для отливки головок цилиндров маломощных двигателей воздушного охлаждения.
7. Название легирующего химического компонента, индекс при маркировке сплавов цветных металлов – Т?
а) тантал;
б) титан:
в) галлий;
г) висмут.
8. Укажите индекс ценного легирующего химического элемента, при введении которого в сплаве улучшаются прочность, пластичность и коррозионная стойкость.
а) С;
б) Мц;
в) Н;
г)Кр.
9. Самый легкий и распространенныйцветной металл в природе. При маркировке стали, имеет индекс — Ю.
а) ванадий;
б) свинец;
в) серебро;
г) алюминий.
10. Вредная примесь сплавов черных металлов. Чугун делает красноломким.
а) сера;
б) фосфор;
в) бор.
11. Дорогой, редкий и дефицитный цветной металл. Является легирующим компонентом в цветных и черных металлах. Повышает твердость.
а) вольфрам;
б) висмут;
в) селен.
12. Укажите легирующий элемент, повышающий твердость стали, но делает ее чувствительной к перегреву. При содержании более 1% делает сплав износоустойчивым.
а) мышьяк;
б) цинк;
в) марганец;
г) свинец.
13. Название легирующего элемента стали, улучшающего литейные свойства, твердость, кислотоупорность данного сплава.
а) кремний;
б) никель;
в) бор.
14. Основной компонент стали, содержащийся в пределах, не превышающих 2,14 %.
а) водород;
б) углерод;
в) железо;
г) марганец.
15. Укажите буквенное обозначение железа, при маркировке сплавов цветных металлов.
а)Внм;
б) Су;
в Мш;
г) Ж.
Тема « Классификация металлов и сплавов »
1.Основные термины и понятия
1. Стали, предназначенные для изготовления деталей подшипников качения (наружных и внутренних колец, шариков, роликов).
2. Стали повышенной обрабатываемости резанием. При их обработке достигается высокая производительность, обеспечивается малая шероховатость обработанной поверхности, хорошее стружкообразование.
3. Стали, основное требование к которым – высокий предел упругости, что гарантирует отсутствие пластической деформации при нагрузках.
4. Мелкие внутренние трещины, появляющиеся в кованых или катаных сталях. Причина образования – присутствие повышенного количества водорода.
5. Литейные, железоуглеродистые сплавы, используемые для производства отливок. Обладают хорошей жидкотекучестью и малой усадкой.
6. Основное свойство быстрорежущих сталей, благодаря которому они сохраняют высокую твердость при нагреве до температур свыше 600 С.
7. Материалы, состоящие из зерен карбидов или карбонитридов тугоплавких металлов в количестве 80%, соединенных металлической связкой. Основной метод изготовления – порошковая металлургия.
8. Конструкционный материал с особыми механическими, химическими теплофизическими свойствами. Применяется в качестве инструментального материала.
9. Сопротивление металла ползучести и разрушению в области высоких температур при длительной нагрузке.
Ответы
а) Стали рессорные.
б) Режущая керамика.
в) Теплостойкость.
г) Стали автоматные.
д) Стали шарикоподшипниковые.
е) Чугуны.
ж) Сплавы твердые.
з) Жаропрочность.
и)Флокены.
2. Контрольные вопросы
1. Назовите примеси сталей. Какие примеси являются вредными, а какие полезными?
2. Что такое красноломкость? Как предупредить этот дефект?
3. Как разделяются стали по качеству?
4. Как обозначаются марки углеродистых и легированных сталей?
5. Какие стали являются легированными? Какова цель легирования?
6. Назовите марки улучшаемых, рессорно – пружинных и шарикоподшипниковых сталей?
7. Укажите технологию упрочнения деталей. Какие свойства необходимо обеспечить при термической обработке?
8. Укажите особенности автоматных сталей.
9. Перечислите виды чугунов.
10. Охарактеризуйте наиболее и наименее прочные чугуны.
11. Как получают отливки из серого, высокопрочного и ковкого чугунов?
12. Укажите маркировку чугунов.
13. Охарактеризуйте марки сталей, устойчивых против коррозии. Укажите области применения этих сталей.
14. Что такое жаропрочность и жаростойкость? Назовите области применения жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов.
15. Назовите материалы, обладающие низким электрическим сопротивлением (проводники) и высоким сопротивлением. Укажите область их применения.
16. Назовите марки и области применения износостойких сталей.
17. Какие высокопрочные стали, вы знаете?
3.Утверждения
Определите, верны или неверны следующие утверждения:
(написать: верно или неверно)
1. Элементы, специально вводимые в сплав для получения требуемых свойств, называют легирующими.
2. По назначению стали классифицируют на конструкционные (для изготовления деталей машин и различных конструкций), инструментальные (для режущего, измерительного, поверочного инструмента) и стали с особыми физическими свойствами (для деталей специального назначения).
3. Высокопрочный чугун является важным конструкционным материалом, в котором сочетаются многие ценные свойства стали и чугуна (маркируется буквами ВЧ). Основной недостаток – повышенная хрупкость.
4. Бронзы обладают хорошими литейными и антифрикционными свойствами, высокой прочностью и твердостью, коррозионной стойкостью и хорошо обрабатываются резанием.
5. Сплавы на основе алюминия и меди (АЛ7; АЛ12) обладают высокими литейными свойствами. Применяют для отливки головок цилиндров маломощных двигателей воздушного охлаждения. Образуют неразъемные соединения посредством сварки.
6. Механические и другие характеристики сталей и чугунов могут быть значительно повышены за счет введения в их состав легирующих компонентов.
7. Металлокерамические детали обладают высокой износостойкостью благодаря способности впитывать смазку в имеющиеся поры.
8. В качестве антифрикционных сплавов применяют оловянистые, свинцовые и кальциевые баббиты, свинцовистые бронзы и антифрикционные сплавы на алюминиевой основе (применяют в качестве материала трущихся поверхностей вкладышей коленчатых валов двигателей и различных втулок).
9. Инструменты из композитов имеют высокую твердость, температурную стойкость, способность длительное время сохранять режущую кромку.
10. В зависимости от химического состава и назначения доменные чугуны делятся на передельные, специальные (ферросплавы), и литейные.
4.Тест
(необходимо найти единственно правильный ответ)
1.Укажите, какой элемент в железоуглеродистых сплавах относится к вредной примеси?
а) марганец;
б) сера;
в) хром;
г) кремний.
2. Какой химический элемент уменьшает способность к ковке и свариваемость. Делает сталь ломкой при нагреве?
а) фосфор;
б) молибден;
в) сера.
3. Какой из перечисленных материалов не является исходным для получения стали?
а) передельный чугун;
б) чугун;
в) ферросплавы;
г) железная руда.
4. Укажите полезные примеси, раскислители стали.
а) марганец и кремний;
б) хром и никель;
в) молибден и ванадий.
5. Какие стали при маркировке обозначают буквами Ст и цифрой, указывающий порядковый номер стали: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3 …?
а) инструментальные углеродистые;
б) стали обыкновенного качества;
в) легированные стали.
6. Среднелегированные стали те, у которых легирующих элементов …?
а) до 2, 05%;
б) от 2,5 до 10%;
в) свыше 10%.
7. Сталями особо высокого качества являются те, у которых…?
а) серы до 0,06%, фосфора до 0,07%;
б) серы до 0,035%, фосфора до 0,035%;
в) серы не более 0,025%, фосфора не более 0,025%;
г) серы не более 0,015%, фосфора не более 0,025%.
8.Укажите, какие стали относятся к группе по степени раскисления (по степени удаления кислорода из стали) при классификации?
а) спокойные, кипящие, полуспокойные;
б) конструкционные, инструментальные;
в) стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные.
9. Какие чугуны белые, предназначены для изготовления стали?
а) ферросплавы;
б) литейные;
в) передельные.
10. Укажите, какие чугуны имеют марку ВЧ по ГОСТ7293–54?
а) ковкие;
б) высокопрочные;
в) литейные коксовые;
г) серые.
11. Какую высококачественную сталь при маркировке обозначают буквой «Р»?
а) электротехническая;
б) шарикоподшипниковая;
в) автоматная;
г) быстрорежущая.
12. Укажите марку углеродистой стали обыкновенного качества, кипящую, № марки 1, второй категории, поставляемую потребителям по механическим свойствам (группа А).
а) Ст1кп2;
б) Ст2кп1;
в) Ст1.
13. При введении какого легирующего компонента в сталь повышается твердость, прочность, коррозионная стойкость. В больших количествах делает сталь нержавеющей.
а) марганец;
б) алюминий;
в) никель;
г) хром.
Тема « Неметаллические материалы «
1.Основные термины и понятия
1. Основа любой пластмассы, связывает компоненты пластмассы в монолитное целое, придает ей главные свойства.
2. Материалы, применяемые для выравнивания окрашиваемой поверхности. Не улучшают механические качества лакового покрытия, при значительной толщине снижают его прочность.
3. Крестообразные заплаты из прорезиненного корда. Применяются для усиления поврежденных участков при ремонте сквозных повреждений покрышек.
4. Композиции на основе полимеров, обеспечивающие герметизацию (непроницаемость). Имеют высокую адгезию к металлам, дереву, бетону и являющиесямаслобензостойкими.
5. Пленкообразующие материалы, которые после нанесения на обрабатываемую поверхность образуют связанные с этой поверхностью пленки.
6. Светопрозрачный материал в виде листового материала – термопластичный полимер.
7. Продукт химического превращения (вулканизации) каучуков.
8. Материалы с замкнутой пористой структурой. Газообразный наполнитель, находящийся в ячейках, изолирован от атмосферы.
9. Свойство полимеров – самопроизвольное и необратимое изменение свойств, вследствие разрушения связей в цепях макромолекул. Развивается в результате действия кислорода, озона, кислорода воздуха.
10. Свойство лакокрасочных материалов— прочность прилипания пленки к поверхности, определяется в баллах по отслаиванию и шелушению лакокрасочной пленки.
Ответы
а) Пластырь.
б) Герметик.
в) Пенопласт.
г) Органическое стекло.
д) Полимер.
е) Старение.
ж) Адгезия.
з) Шпатлевка.
и) Клей.
к) Резина.
2. Контрольные вопросы
1. Охарактеризуйте структуру полимеров.
2. Перечислите виды пластмасс.
3. Назовите особенности эластомеров.
4. Способы получения резины.
5. В чем заключается процесс вулканизации?
6. Какие существуют виды изнашивания резин?
7. Охарактеризуйте свойства пластмасс. Назовите область их применения.
8. Охарактеризуйте структуру неорганических стекол.
9. Способы повышения механических свойств стекол.
10. Охарактеризуйте структуру древесины.
11. Влияние влажности на свойства древесины.
12. Применение древесных материалов в процессе эксплуатации машинно – тракторного парка.
3. Утверждения
Определите верны или не верны следующие утверждения
(написать: верно или неверно)
1. Покрытия из неорганических материалов наносят на поверхности с целью защиты поверхности металлов от коррозии, снижения коэффициента трения, повышения жаро- и износостойкости.
2. Эпоксидные композиции используют для защиты сталей и цветных сплавов в автотракторной технике
3. Покрытия из резиновых материалов используют для защиты стальных изделий от коррозии и абразивного изнашивания.
4. Характерной особенностью пластмасс является то, что в зависимости от используемых для их производства компонентов, соотношения этих компонентов и технологического режима можно получать материалы с ярко выраженными свойствами.
5. На интенсивность протекания процесса старения пластмассовых деталей: свет, теплота, влага и кислород, не оказывают особого влияния.
6. К наиболее характерным достоинствам клеевых соединений относятся: устойчивость к старению, хорошая температурная стойкость и механическая прочность.
7. Эпоксидная смола и отвердитель токсичны, поэтому обращение с клеем требует соблюдения мер предосторожности.
8. Нанесение лакокрасочных материалов не требует обязательной подготовки окрашиваемой поверхности.
9. В результате применения шин новых типов, современных высококачественных резин и тканей удалось повысить важные эксплуатационные качества автомобилей: проходимость, грузоподъемность, топливную экономичность, скорость и безопасность движения.
10. Высоким качеством отличается эпоксидный клей, применяемый для склеивания металла, пластмасс, стекла и других твердых материалов в разных сочетаниях.
4.Тест
(необходимо найти единственно правильный ответ)
1. Листовой материал, изготовленный из растительных волокон и целлюлозы. Применяют как электроизоляционный, прокладочный и уплотнительный материал.
а) фибра;
б) бумага;
в) картон;
г) слюда.
2. Материал, применяемый для изготовления шайб, прокладок и втулок. Разновидность бумажного материала, пропитанного раствором хлористого цинка. Отличается высокой прочностью. Масло и бензостоек.
а) фибра;
б) бумага;
в) картон;
г) слюда.
3.Пленочный пластик, покрытый слоем перхлорвинилового клея. Его выпускают различных размеров и цветов.
а) слюда;
б) изоляционная прорезиненная лента;
в) липкая изоляционная лента.4.Листовой пористый материал, изготовленный из волокон шерсти. Воздушные поры в нем составляют не менее 75 % объема. Он обладает высокими теплоизоляционными, звукоизолирующими, а также амортизирующими свойствами. Используют для набивки сальниковых уплотнений им изготовления прокладок.
а) минеральная вата;
б)паронит;
в) войлок.
5. Материал, предназначенный для герметизации неподвижных соединений, деталей и сборочных единиц (работающих в водяных, пароводяных, кислотно-щелочных и масляно-бензиновых средах.
а) уплотняющая жидкая прокладка ГИПК- 244;
б) уплотняющая замазка У-20А;
в) герметик Эластосил 137-53.
6. Продукт переработки металлургических или топочных шлаков, служит для изоляции поверхностей с низкими и высокими температурами нагрева.
а)дермантин;
б) минеральная вата;
в)паронит;
г) войлок.
7. Материал, предназначенный для создания различных неразъемных соединений требуемой прочности.
а) клеи;
б)автобим;
в) герметик.
8. Название клея, представляющего собой продукт полимеризации винил – цетата. Обладает хорошими пленкообразующими свойствами. Растворим во многих растворителях. Основное применение — склеивание бумаги, ткани, кожи, керамики, дерева.
а) казеиновый;
б) ПВА;
в) синтетический.
9. Листовой материал из асбеста, каучука и наполнителей. Применяют для уплотнения водяных и паровых магистралей, а также для уплотнения трубопроводов и арматуры для нефтепродуктов: бензина, керосина, масла.
а) войлок;
б)дермантин;
в)паронит.
10. Материал, представляющий собой тугоплавкий слоистый минерал. Обладает высокими электроизоляционными свойствами и применяется как диэлектрик в конденсаторах, электрогенераторах, стартерах.
а) прессшпан;
б) фибра;
в) слюда;
г) бумага.
Тема « Горючесмазочные материалы
и эксплуатационные жидкости »
1. Основные термины и понятия
1. Что возникает при работе прогретого карбюраторного двигателя на полной нагрузке, при небольшом числе оборотов коленчатого вала, когда скорость распространения фронта пламени достигает 1500-2000 метров в секунду?
2. Название числа, которым оценивают детонационную стойкость бензина.
3. Название компонента, добавляемого в бензин, с целью повышения октанового числа.
4. Недопустимая примесь в бензине, при замерзании образует кристаллы.
5. Минимальная температура, при которой увеличение скорости протекающих в топливе термических реакций приводит к интенсивному саморазогреванию смеси и пламенному горению при отсутствии постороннего источника воспламенения.
6. Вещества, образующие нерастворимые липкие, вязкие осадки темного цвета. Отлагаются на стенках топливных баков, топливопроводов, камере сгорания и при высоких температурах коксуются и превращаются в нагар.
7. Топливо, самый массовый продукт применяемый при эксплуатации машинно – тракторного парка. Обладает лучшей топливной экономичностью, лучшей физической и химической стабильностью.
8.Физико – химическое свойство дизельного топлива, характеризующее его подвижность, величину внутреннего трения.
9. Название температуры дизельного топлива, при котором оно загустевает настолько, что уровень его остается неподвижным в течение одной минуты при наклоне стандартной пробирки с топливом на 45 градусов.
10. Горючесмазочные материалы, применяемые для уменьшения потерь энергии на трение и для снижения износа трущихся деталей.
11. Показатель качества пластичных смазок, характеризует консистенцию (густоту) смазки по глубине погружения в нее конуса стандартных размеров и массы.
Ответы
а) Октановое.
б) Вода.
в) Смолы.
г) Вязкость.
д) Масла.
е) Детонация.
ж) Присадка.
з)Самовоспламеняемость.
и) Дизельное.
к) Застывание.
л)Пенетрация.
2. Контрольные вопросы
1. От чего происходит изменение свойств масел при работе?
2. Перечислите следствия изменения свойств масел в процессе эксплуатации.
3. Объясните влияния растворимых и нерастворимых примесей на эксплуатационные качества масел.
4. Как изменяются следующие критерии масла в процессе эксплуатации: цвет, вязкость, содержание механических примесей, воды.
5. Как можно определить содержание в масле нерастворимых примесей по масляному пятну:
6. Раскройте способ определения пригодности масла по меткам на конце маслоуказателя.
7. Раскройте метод обнаружения воды в масле.
8. Почему нельзя допускать эксплуатацию автомобиля на бензине не соответствующей марки?
9. Назовите и охарактеризуйте основные способы определения наличие примесей в бензине.
10. Охарактеризуйте технические жидкости.
11. Марки, назначение и способы эксплуатации охлаждающих жидкостей.
13. Охарактеризуйте современные незамерзающие жидкости.
14. Марки, назначение и способы эксплуатации тормозных жидкостей.
15. Марки, назначение и эксплуатация амортизационных жидкостей.
16. Марки, назначение и эксплуатация пусковых жидкостей.
17. Электролит для кислотных аккумуляторных батарей, техника безопасности при работе с кислотой.
3.Утверждения
Определите верны или не верны следующие утверждения
(написать: верно или неверно)
1. От карбюраторных качеств бензина (фракционный состав, давление насыщенных паров, детонационная стойкость) зависит безотказность работы двигателя.
2. Чем ниже октановое число, тем выше детонационная стойкость бензина.
3. Автомобильный карбюраторный двигатель может развивать необходимую мощность, иметь нормальный износ деталей и быть экономичным при работе только на бензине соответствующего качества.
4. С учетом климатических условий эксплуатации бензины выпускают двух сортов. Летние (с 1 апреля по 1 октября во всех районах России кроме северных и северо-восточных) и зимние (с 1 октября по 1 апреля).
5. Капля дизельного топлива не оставляет пятна (испаряется бесследно).
6. Минимальная температура воздуха должна быть на 10-15 градусов выше температуры застывания эксплуатируемого дизельного топлива.
7. Дизельное топливо достаточно трудно отличить от бензина.
8. Качество смазочных масел снижается из-за попадания в них воды, бензиновых фракций, механических примесей, продуктов износа.
9. По вязкости масла подразделяют на три класса: летние, зимние, всесезонные.
10. При определении возможности дальнейшей эксплуатации масла служат критерии: цвет, вязкость, содержание механических примесей и воды.
4.Тест
1.Эксплуатационные качества масла зависят от…
а) его качества;
б) содержания различных примесей;
в) физико – химических свойств.
2. Что препятствует перемещению одной детали по поверхности другой?
а) трение;
б) шероховатость;
в) коррозия.
3. Масляная пленка образуется благодаря наличию в масле…
а) присадок;
б) поверхностно – активных полимерных молекул;
в) бензина.
4. Что может повысить вязкость масел?
а) температура;
б) присадки;
в) трение.
5. От чего зависит величина потерь энергии на трение?
а) от силы трения;
б) от характера трения;
в) от вида трения.
6. Какой ГСМ, после бензина, относится к самым массовым продуктам?
а) дизельное топливо;
б) масла;
в) топливо для автомобилей с газобаллонными установками.
7. Какое число характеризует самовоспламеняемость дизельного топлива?
а) октановое;
б) цетановое;
в) кислотное.
8. На сколько % расход топлива у дизельных двигателей ниже, чем у карбюраторных?
а) 5%;
б) 15%;
в) 30%;
г) 50%.
9.Укажите величину цетанового числа у дизельных топлив, согласно техническим условиям?
а) 50;
б) 10;
в) 45;
г) 35.
10. Какая механическая примесь наиболее опасна для дизельного топлива?
а) песок;
б) глинозем;
в) механические частицы.
11. Укажите растворимые примеси бензина, приводящие к интенсивному износу деталей двигателя. Могут находиться в бензине в результате некачественной очистки.
а) водорастворимые минеральные кислоты и щелочи;
б) неактивные сернистые соединения;
в) вода.
12. Какие примеси в бензине приводит к засорению топливных фильтров, жиклеров, топливопроводов. Нарушают работу двигателя, увеличивает износ цилиндров и поршневых колец.
а) смолы в бензине;
б) присадки;
в) механические примеси в бензине.
13. Примеси в бензине, опасные для цветных металлов. Приводят к ускоренному износу шатунных подшипников коленчатого вала из цветных металлов (кроме алюминия). Допускаются нб 3 мг @ см3.
а) активная сера;
б) органические (нерастворимые) кислоты;
в) смолистые осадки.
14. Присутствие какой примеси, при температуре, ниже О С опасно в бензине. Образуются кристаллы, которые могут преградить доступ топлива в цилиндры двигателя. Способствует осмолению бензина, вызывает коррозию топливных баков и резервуаров.
а) вода;
б) неактивные сернистые соединения;
в) активная сера.
15.Сложные химические продукты, получаемые в результате сложных химических реакций (специальные вещества). Добавляют в сотых, тысячных долях с целью улучшить определенные свойства горюче — смазочного материала. Могут терять эффективность, отфильтровываться, выпадать в осадок.
а) масла;
б) присадки;
в) примеси.
16. Образуют нерастворимые, липкие, вязкие осадки темного цвета, которые отлагаются на стенках топливных баков, топливопроводов, камере сгорания. На стержнях и тарелках впускных клапанов.
а) смолисто – асфальтовые вещества;
б) сернистые соединения;
в) глинозем.
17. Какая из предложенных марок ГСМ расшифровывается как трансмиссионное масло с противозадирными присадками многофункционального действия, 9-ый класс вязкости.
а) АИ-92
б) ДЗп-15/-25
в) М-8-В
г) ТМ-5-9.
18. Какая из предложенных марок ГСМ является автомобильным бензином, октановое число которого определено по исследовательскому методу не менее 92.
а) ДЗп-15/-25
б) ТМ-5-9
в) М-8-В
г) АИ-92.
19. Укажите, какие из представленных жидкостей не являются эксплуатационными?
а) дизельное топливо;
б) охлаждающая жидкость;
в) тормозная жидкость;
г) вода.
20. Жидкостями для заполнения гидравлических систем являются…?
а) пусковые;
б) амортизационные;
в) электролит;
г) тормозные.
Ответы
«Основные свойства металлов и сплавов»
Основные термины и понятия.
1 б; 2 г; 3 е; 4 к; 5 ж; 6 в; 7 д; 8 а; 9 з; 10 и.
Утверждения
1 н; 2 д; 3 д; 4 н; 5 д; 6 д; 7 н; 8 д; 9 д; 10 н.
Тест
1 в; 2 а; 3 а; 4 б; 5 г; 6 г; 7 в; 8 а; 9 б; 10 а; 11 б; 12 а; 13 д; 14 б; 15 в; 16 а; 17 в; 18 б; 19 в.
«Черные металлы и сплавы»
Основные термины и понятия.
1 б; 2 г; 3 е; 4 и; 5 а; 6 з; 7 д; 8 ж; 9 к; 10 в.
Утверждения.
1 д; 2 н; 3 д; 4 д; 5 д; 6 н; 7 д; 8 д; 9 д; 10 д.
Тест
1 а; 2 в; 3 а; 4 в; 5 б; 6 б; 7 а; 8 в; 9 б; 10 г.
«Цветные металлы и сплавы»
Основные термины и понятия.
1 в; 2 з; 3 а; 4 д; 5 д; 6 е; 7 б; 8 и; 9 ж.
Утверждения
1 д; 2 д; 3 д; 4 д; 5 д; 6 н; 7 н; 8 д; 9 д; 10 н.
Тест
1 б; 2 в; 3 а; 4 г; 5 б; 6 а; 7 б; 8 в; 9 г; 10 б; 11 а; 12 в; 13 а; 14 б; 15 г.
«Классификация металлов и сплавов»
Основные термины и понятия
1 д; 2 г; 3 а; 4 и; 5 е; 6 в; 7 ж; 8 б; 9 з.
Утверждения
1 д; 2 д; 3 н; 4 д; 5 н; 6 д; 7 д; 8 д; 9 д; 10 д.
Тест
1 б; 2 в; 3 г; 4 а; 5 б; 6 б; 7 г; 8 а; 9 в; 10 б; 11 г; 12 а; 13 в.
«Неметаллические материалы»
Основные термины и понятия
1 д; 2 з; 3 а; 4 б; 5 и; 6 г; 7 к; 8 в; 9 е; 10 ж.
Утверждения
1 д; 2 д; 3 д; 4 д; 5 н; 6 н; 7 д; 8 н; 9 д; 10 д.
Тест
1 б; 2 а; 3 в; 4 в; 5 а; 6 б; 7 а; 8 б; 9 в; 10 в.
«Горючесмазочные материалы и эксплуатационные жидкости»
Основные термины и определения
1 е; 2 а; 3 ж; 4 б; 5 з; 6 в; 7 и; 8 г; 9 к; 10 д; 11 л.
Утверждения
1 д; 2 н; 3 д; 4 д; 5 н; 6 д; 7 н; 8 д; 9 д; 10 д.
Тест
1 в; 2 а; 3 б; 4 б; 5 б; 6 а; 7 б; 8 в; 9 в; 10 б; 11 а; 12 в; 13 б; 14 а; 15 б; 16 а; 17 г; 18 г; 19 а; 20 б.
Список использованной литературы.
1.Адаскин, А.М. Материаловедение (металлообработка) [Текст]: учеб.пособие для НПО /А.М. Адаскин, В.М. Зуев. – М: Академия, 2010. – 288 с.
2.Заплатин, В.Н. Основы материаловедения [Текст]: учеб.пособие для НПО / В.Н. Заплатин, Ю.И. Сапожников, А.В. Дубов и др. – М.: Академия, 2009. – 250 с.
3. Чумаченко, Ю.Т. Материаловедение для автомехаников [Текст]: учеб.пособие для НПО / Ю.Т. Чумаченко, Г.В. Чумаченко, А.И. Герасименко. – Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2008. – 480 с.
4.Справочное пособие по материаловедению [Текст]: учеб.пособие для нач. проф. образования / В.Н. Заплатин, Ю.И. Сапожников, А.В. Дубов. – — 3-е изд., стер. — М.: Академия, 2009. – 224 с.
5. Колесник П.А. Материаловедение на автомобильном транспорте (Текст): учебник для студентов высших учебных заведений Кланица В.С. – 4-е изд., стер. – М.: Академия, 2010. – 318 с.
6. Покровский, Б.С. Общий курс слесарного дела [Текст]: учебное пособие для системы профтехобразования / Б.С. Покровский, Н. А. Евстигнеев – М.: Академия, 2009. – 80 с.
7. Покровский, Б.С. Основы слесарного дела: Рабочая тетрадь. [Текст]: учебное пособие для НПО – М.: Академия, 2010. – 112 с.
8. Вишневецкий, Ю.Т. Материаловедение для автослесарей [Текст]: Учебник.- М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и Кє», 2007.-412с.
9. Соколова Е.Н. Материаловедение (Металлообработка) рабочая тетрадь [Текст]: учеб.пособие для НПО/ Е.Н.Соколова.-3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2009.-96с.
10. Соколова Е.Н. Материаловедение (Металлообработка) рабочая тетрадь [Текст]: учеб.пособие для НПО/ Е.Н.Соколова.-4-е изд., перераб. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.-96с.
11. Организация производства технического обслуживания и текущего ремонта автомобилей [Текст]: учеб.пособие для студ. Учреждений СПО/ [В.М. Виноградов, И.В. Бухтеева, В.Н. Редин, А.А. Соколов]. – М.: Издательский центр «Академия», 2009.-256с.
12. Виноградов, В.М. Технология сборки кузовов и агрегатов автомобилей и тракторов [Текст]: учеб.пособие для студ. Учреждений СПО/ В.М. Виноградов. – М.: Издательский центр «Академия», 2009.-208с
13. Кириченко, Н.Б. Автомобильные эксплуатационные материалы [Текст]: учеб.пособие для студ. Учреждений СПО/ Н.Б. Кириченко. – 2-е изд., стер.- М.: Издательский центр «Академия», 2008.-208с
14. Ананьев, С.И. Эксплуатационные материалы для автомобилей и тракторов [Текст]: учеб.пособие/ С.И. Ананьев, В.Г. Безносов, В.В. Беднарский, — Ростов н/Д: Феникс, 2008._ 384с.
15. Васильева, Л.С. Черчение (металлообработка): Практикум [Текст]: учеб.пособие для НПО/ Л.С. Васильева. – 3-е изд., испр. — М.: Издательский центр «Академия», 2010.-160с
Интернет-ресурсы:
1.Механические системы электропромышленности [Электронный ресурс] / mse-online.ru — Режим доступа: http:/mse-online.ru.
2.Черчение. Машиностроение [Электронный ресурс]
gulyaev Металловедение PDF
You’re Reading a Free Preview
Pages 19 to 42 are not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
Pages 52 to 105 are not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
Pages 118 to 123 are not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
Pages 133 to 146 are not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
Pages 160 to 161 are not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
You’re Reading a Free Preview
Pages 176 to 192 are not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
Pages 197 to 201 are not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
Pages 206 to 218 are not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
You’re Reading a Free Preview
Pages 245 to 253 are not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
Pages 257 to 265 are not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
Pages 269 to 271 are not shown in this preview.
Pages 291 to 364 are not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
Page 375 is not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
Page 386 is not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
Pages 397 to 401 are not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
Pages 412 to 432 are not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
Pages 445 to 450 are not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
Pages 457 to 461 are not shown in this preview.
You’re Reading a Free Preview
Pages 465 to 479 are not shown in this preview.
Пластичность, вязкость, хрупкость — Энциклопедия по машиностроению XXL
Н. Н. Давиденков [5] и другие ученые считают пластичность, вязкость, хрупкость не свойствами металлов, а их состояниями. В зависимости от условий металл может быть пластичным, вязким или хрупким. Пластичному или вязкому состоянию противопоставляется хрупкое подчеркивается, что хрупкость должна рассматриваться как состояние тела, а отнюдь не как имманентное свойство материала. [c.12]Пластичность, вязкость, хрупкость 25 [c.25]
Пластичность, вязкость, хрупкость [c.25]
Характер и интенсивность изнашивания поверхностей трения деталей машин, работающих в условиях схватывания первого рода, при различных условиях трения различные и зависят в основном от физических, химических и механических свойств поверхностных слоев металла (вязкости, пластичности, прочности, хрупкости, окисления), скорости и характера относительного перемещения трущихся поверхностей (равномерно-вращательного, возвратно-посту-пательного, микроперемещения), величины нагрузки, характера приложения нагрузки (статической, динамической, вибрационной) и т. п.
В соответствии с указанными условиями работы металла элементов котла к металлу предъявляются следующие основные требования высокие механические характеристики — прочность, пластичность, вязкость, твердость стабильность структуры и механических характеристик при работе с высокими нагрузками и высокой температурой в течение длительного времени высокая сопротивляемость воздействию агрессивных сред возможность выполнения без особого усложнения технологических операций, необходимых при изготовлении и ремонте элементов котла. Этим требованиям удовлетворяют углеродистые и легированные стали. Для изготовления котлов широко применяют углеродистую сталь. Содержание углерода в этой стали допускается не более 0,3 % в целях обеспечения достаточной пластичности и вязкости, а также во избежание ухудшения качества сварных соединений. Содержание серы и фосфора должно быть не более 0,045 % в целях предотвращения хрупкости стали и ухудшения ее технологических качеств. Углеродистая сталь может длительно и надежно работать при температурах до 500 °С. При большей температуре
При температурах 300—700 , как следует из диаграмм пластичности, латуни Л-59, Л-62 и Л-68 пмеют зону хрупкости. В районе указанных температур сплавы имеют низкие величины удлинения и сужения площади, а также ударной вязкости. Хрупкость латуни Л-59 и Л-62 проявляется и при высоких температурах (выше 850°). Как указывает А. А. Бочвар [53], причина хрупкости латуней при низких температурах еще неясна. При температурах выше 850° латуни хотя и имеют однофазную структуру, состоящую из -фазы, однако в области таких температур пластичность латуней понижается вследствие роста зерна и ослабления межкристаллитных связей. [c.225]
Основными механическими свойствами металлов являются прочность, упругость, твердость, пластичность, ударная вязкость, хрупкость, выносливость, ползучесть и др. [c.3]
Главный недостаток чугуна — это хрупкость и очень малая вязкость и пластичность. Поэтому при работе чугунных деталей даже незначительная ударная нагрузка или деформация приводят к трещинам и поломкам. Но с появлением высокопрочного чугуна, обработанного магнием, дело изменилось к лучшему. Этот чугун обладает некоторой пластичностью, вязкостью и менее хрупок. По своим прочностным свойствам он приближается к стали. [c.15]
Что же касается таких свойств собственно металлопокрытий, как хрупкость, пластичность, вязкость и в связи с этим сопротивление их растяжению, сжатию, срезу, изгибу и кручению, то они не проявляются непосредственно и поглощаются указанными ранее тремя главнейшими служебными характеристиками прочностью сцепления, износостойкостью и усталостной прочностью. Так, хрупкость покрытия вследствие облегченного скалывания и выкрашивания микронеровностей будет способствовать изнашиванию. [c.332]
В результате деформации при температуре ниже порога рекристаллизации (см. ниже) изменяются механические и физикохимические свойства металлов твердость, прочность и хрупкость увеличиваются, а пластичность, вязкость коррозионная стойкость и электропроводность уменьшаются. Это изменение свойств, связанное с деформацией в холодном состоянии, называют наклепом. Состояние наклепа термодинамически неустойчиво. [c.242]
К механическим свойствам металлов и сплавов относятся прочность, пластичность, упругость, твердость, вязкость, хрупкость, износостойкость. [c.52]
Ход кривых температура отпуска — свойства показывают типичное изменение свойств стали при изменении температуры отпуска прочность с повышением температуры отпуска снижается, а пластичность и вязкость повышаются. Минимум ударной вязкости соответствует отпуску при 250″ С, когда в этой стали проявляется отпуск а хрупкость I рода. [c.388]
Мо, дефицитный элемент (в конструкционных сталях 0,2—0,6%), повышает прочность и твердость стали, незначительно снижает пластичность и вязкость, уменьшает отпускную хрупкость. В инструментальных (быстрорежущих) сталях Мо повышает красностойкость. Наиболее ценным свойством Мо является жаропрочность стали. [c.158]
Склонность к отпускной хрупкости — при нагреве в интервале 350—750 °С в ферритной составляющей стали протекают процессы, связанные с 475 °С хрупкостью (350—500°С) и выделением а-фазы (500—750 °С), снижающие ударную вязкость и пластичность. [c.536]
В закаленной стали при отпуске благодаря развитию диффузионных процессов постепенно устраняются искажения кристаллической решетки, рассасываются дислокации и снимаются внутренние напряжения, вследствие чего устраняется хрупкость, снижается прочность, повышаются пластичность и вязкость. Полное развитие эти процессы получают при 600 —650 °С. [c.36]
Зонная очистка нелегированного хрома и хрома с добавками РЗМ приводит к уменьшению содержания примесей и шлаковых включений, содержащих оксиды РЗМ прочность, твердость, температура перехода к хрупкости понижаются, пластичность и ударная вязкость увеличиваются (табл. 44). [c.118]
При выборе материалов необходимо также знать и учитывать их химический состав и механические свойства (вязкость, пластичность, хрупкость и твердость). [c.241]
При развитии поисковых работ целесообразно оценивать склонность к хрупкости или пластичности промышленных сплавов с учетом противоречия между а,, и вязкостью разрушения, в [c.7]
Вследствие увеличения количества дислокаций, вакансий и других дефектов кристаллической решетки и их взаимодействия между собой сопротивление пластической деформации по мере ее развития возрастает, материал упрочняется (наклеп или деформационное упрочнение). Деформационное упрочнение характеризуется увеличением предела упругости, предела текучести, предела прочности, твердости, снижением пластичности (уменьшается относительное удлинение, относительное сужение) и повышением хрупкости (ударная вязкость уменьшается). [c.29]
Кремнистый феррит имеет крупнозернистое строение хорошо сопротивляется коррозии и обладает особыми электротехническими свойствами повышает твердость и предел пропорциональности сильно повышает коэффициент упрочнения практически не повышает, а при большем содержании понижает сопротивление вязкому разрушению понижает пластичность особенно заметно с 2% кремния повышает критическую температуру хрупкости, а при содержании его в количестве >1% резко падает ударная вязкость при комнатной температуре [c.22]
Структурные превращения при отпуске закалённой стали вызывают изменение всех механических и физических свойств. По мере повышения температуры отпуска постепенно падает твёрдость и прочность и повышается пластичность и вязкость. Наибольшие отклонения от однозначной зависимости от температуры обнаруживает кривая ударной вязкости. Для ряда марок стали в определённых температурных зонах наблюдаются провалы на кривой вязкости (явление отпускной хрупкости). При отпуске следует подобрать такие условия, которые обеспечили бы оптимальное сочетание свойств, диктуемое условиями работы деталей. [c.327]
Зоны хрупкости, соответствующие минимумам на диаграммах в координатах, ударная вязкость, определяют температуры, при которых данный металл обладает низкой пластичностью. [c.289]
Термообработкой стали достигается повышение её прочности (а, a а ), пластичности и вязкости (о, (I, а ), предела усталости (а тД износоустойчивости, улучшение обрабатываемости резанием и обрабатываемости при холодной деформации, уничтожение внутренних напряжений, уничтожение хрупкости и изменение физических свойств. [c.477]
В некоторых случаях при отпускной хрупкости ( белый излом в ковком чугуне) наблюдается низкая ударная вязкость из-за малой межкристаллитной прочности, в то время как пластичность металла остается на нормальном уровне. В этом случае отмеченная связь между б и нарушается. [c.122]
Отжиг предназначен для снятия внутренних напряжений, понижения твердости, улучшения обрабатываемости на металлорежущих станках, повышения механических свойств материала отливок путем получения мелкозернистой структуры, понижения ликвационной неоднородности, устранения хрупкости, повышения пластичности и вязкости. [c.397]
В 2.11 было пояснено, что пластичность и хрупкость являются альтернирующими свойствами материала. Поскольку чем выше пластичность, тем выше и вязкость, последнюю иногда также противопоставляют хрупкости. [c.152]
Склонность сталей типа Х25Т к 475 °-ной хрупкости обусловливает необходимость избегать характерных температур при производстве толстого листа и при эксплуатации сталей в узлах и аппаратах, работающих в соответствуюпдах условиях. Следует иметь в виду, что 475 °-ная хрупкость высокохромистых сталей обратима и их нагрев до 780-800 °С с последующим быстрым охлаждением в воде восстанавливает запас пластичности и ударную вязкость. Хрупкость же, связанная с крупнозернистой структурой стали, повторной термообработкой не устраняется. [c.21]
Для улучшения обрабатываемости резанием в сталях прежде всего увеличивают содержание серы, а также дополнительно вводят селен, свинец, кальций, теллур. Сернистые стали повышенной обрабатываемости резанием АП, А12, А20, АЗО, А35, А40Г содержат 0,08—0,30% серы, 0,05—0,15% фосфора. Одновременно в них увеличивается содержание марганца (0,70—1,55%), чтобы получить сульфид марганца вместо сульфида железа и предупредить появление красноломкости при горячей обработке давлением. Повышенное содержание фосфора увеличивает хрупкость феррита, способствуя легкому отделению и дроблению стружки. При прокатке стали повышенной обрабатываемости резанием включения сульфида марганца раскатываются в ленточки и волокна, и поэтому прокат получается неоднородным по механическим свойствам. В поперечном направлении по отношению к направлению прокатки понижена пластичность, вязкость, уменьшено сопротивление усталости. Кроме того, автоматные сернистые стали сопротивляются коррозии хуже обычных углеродистых сталей. [c.355]
Размер частицы Dp либо известен в результате анализа проб масла, либо может быть вычислен. Разрушающий потенциал загрязняющих веществ, имеющихся в системе, зависит не только от размера частиц и от свойств материала частиц (твердость, ударная вязкость, хрупкость и т.д.), но и от среднего диаметра подшипника и от вероятности попадания этих частиц в зону контакта. Кроме того, в расчетах значений т с используют коэффициенты R] и R2, которые характеризуют загрязненность системы. С помощью коэффициента R оценивают количество частиц загрязнений в опоре, с помощью коэффициента R2 — опасность частиц загрязнений для подшипников. Значения коэффициента R зависят от условий применения подшипника, включая конструкцию и условия монтажа, и от способа1смазывания (циркуляционное смазывание маслом, масляная ванна, смазывание пластичным смазочным материалом), которые оказывают влияние на расположение частиц. Для определения коэффициента R2 следует определить или оценить максимальные размеры и вид загрязняющих частиц (сталь, цветные металлы и сплавы, песок и т.д.). [c.352]
Вследствие этих явлений в процессе деформации в холодном состоянии механические и физико-химические свойства металла непрерывно изменяются твердость, прочность, и хрупкость его непрерывно увеличивается, а пластичность, вязкость, коррозионная стойкость и электропроводность уменьшаются. Это изменение свойств, связанное с деформацией в холодном состоянии, называют наклепом, а металл с деформированной в процессе обработки давлением микроструктурой называют на-клепанным. С увеличением степени деформации наклеп (упрочнение) возрастает. Явление наклепа используется для повышения прочности машиностроительных деталей, работающих при переменных нагрузках путем применения так называемого дробеструйного наклепа, при этоа глубина наклепанного слоя не превышает 1 мм, твердость его значительно увеличивается. Например, твердость углеродистой стали увеличивается после наклепа примерно на 40%. Этим способом в машиностроении увеличивают срок службы деталей, например зубчатых колес, пружин и др. [c.261]
Появление и распространение циклически работающих токарных автоматов потребовало решения задачи отвода стружки (получения легко удаляющейся дробленой стружки), в связи с чем появились стали, названные автоматными. Эти стали, которых по ГОСТу до середины 70-х годов было четыре марки (углеродистые А12, А20, АЗО, А40Г) отличаются повышенным массовым содержанием серы и фосфора (см. табл. 6). Сера находится в стали в составе соединения MnS. При прокатке включения Мп8, имеющие повышенную хрупкость, вытягиваются вдоль ее направления, что при точении способствует образованию стружки скалывания, сходящей разобщающимися короткими завитками в несколько элементов при поперечном к направлению прокатки положении плоскости резания (см. рис. 173). Фосфор, растворенный в зернах феррита, снижает их вязкость и пластичность, повышает хрупкость, чем способствует перерезанию их резцом, получению высокого качества обработанной поверхности и предотвращает появление наростов (см. рис. 177). Детали из серофосфористых сталей будут иметь пониженные прочностные характеристики, особенно в поперечном направлении также пониженной является усталостная прочность и коррозионная стойкость этих сталей, поэтому их применяют для изготовления деталей, не подвергающихся большим нагрузкам и с учетом направления рабочих напряжений при эксплуатации деталей. Эти стали используют для изготовления шпилек, винтов, болтов, гаек, втулок. [c.116]
В нормализованных и отожженных углеродистых сталях в качестве упрочняющей составляющей служит перлит. В малоуглеродистых сталях с 0,011—0,225%-ным содержанием С перлит непосредственно не влияет на предел текучести, но увеличивает напряжение текучести и степень деформационного упрочнения, а также уменьшает равномерное удлинение, общую пластичность и разрушающее напряжение [33]. В сталях с более высоким содержанием углерода предел текучести также увеличивается с увеличением содержания перлита, а в полностью перлитных структурах предел текучести является функцией расстояния между пластинками перлита [30, 34]. Охрупчивающее влияние больших количеств перлита показано на рис. 13. Увеличение содержания перлита, т. е. процентного содержания углерода, приводит к повышению переходной температуры хрупкости и уменьшению ударной вязкости выше переходной температуры. [c.83]
Результаты исследований И. А. Одинга и его сотрудников были подтверждены работами [76—78]. В них исследовалось влияние предварительного циклического деформирования на прочность и пластичность технического железа и сталей Ст. Зкп и 38ХА методом осциллографирования на копре ПСВО-1000. Образцы имели цилиндрическую форму диаметром 11 мм с нормальным надрезом (радиус 1 мм, глубина 2 мм). Циклическое нагружение выполнялось на растяжение— сжатие с частотой 20 000 Гц при амплитудах напряжений от 0,91 до 1,26 0-1. Критическая температура хрупкости определялась по величине ударной вязкости а =4 кгс-м/см . Наиболее чувствительной к усталости оказалась малоуглеродистая ст-аль кипящей плавки, критическая температура хрупкости которой под влиянием усталости повысилась на 60°С (с —10 до -]-50°С). Критическая температура хрупкости отожженного технического железа и стали 38ХА улучшенной повысилась на 30°С. При этом для исследованных сталей были установлены некоторые закономерности влияния усталости на температурную зависимость ударной вязкости. [c.50]
Упруго-пластическая деформация поверхностного слоя в процессе механической обработки вызывает изменение структурночувствительных физико-механических и химических свойств в металле поверхностного слоя по сравнению с исходным его состоянием. В деформированном поверхностном слое возрастают все характеристики сопротивления деформированию пределы упругости, текучести, прочности, усталости. Изменяются характеристики прочности при длительном статическом и циклическом нагружении в условиях высоких температур. Снижаются характеристики пластичности относительное удлинение и сужение, повышается хрупкость (уменьшается ударная вязкость), твердость, внутреннее трение, уменьшается плотность. Металл в результате пластической деформации упрочняется. [c.50]
В связи с тем, что как в состав сталей, так и в состав чугуна, кроме железа и углерода (и неизбежных примесей — Si, S, Р), могут входить и другие, специально добавленные, легирующие элементы, число всевозможных сталей и чугунов с различным химическим составом и различными свойствами огромно. Стали с содержанием легирующих элементов в количестве 3—5%, 5—10% и> 10% называются соответственно низко-, средне- и высоколегированными. Влияние важнейших легирующих элементов таково N1 повышает пластичность и вязкость, уменьшает склонность к росту зерна и к отпускной хрупкости (хрупкость после отпуска), при большом процентном содержании создает свойство пемагнитности Мп увеличивает прокали-ваемость, т. е. снижает критическую скорость закалки, что позволяет применять мягкие режимы закалки, в меньшей степени вызывающие начальные напряжения увеличивает износостойкость Сг упрочняег сталь, после цементации позволяет получать высокую твердость как недостаток отметим повышение отпускной хрупкости W увеличивает твердость, уменьшает склонность к росту зерна Мо повышает прочность, пластичность, а следовательно и вязкость, создает высокое сопротивление ползучести, уменьшает склонность к отпускной хрупкости [c.319]
Для новых материалов определяются следующие характеристики механических свойств в пределах температур, для которых рекомендуется этот материал временное сопротивление разрыву (предел прочности), предел текучести, относительное удлинение, относительное сужение, относительное равномерное сужение, ползучесть, длительная прочность, циклическая прочность (для циклически нагруженных элементов), критическая температура хрупкости (по данным испытаний образцов типа IV по ГОСТ 6996—66 и ГОСТ 9454—60), сдвиг критической температуры хрупкости в результате старения и циклической усталости, длительная пластичность. Номенклатура и объемы определения указанных характеристик устанавливаются для каждого материала в зависимости от рекомендуемых температур и условий его эксплуатации. Механические свойства, определяемые первыми четырьмя из иеречясленных характеристик (ов, рабочую температуру. Ударная вязкость должна быть исследована в интервале от критической температуры хрупкости материала до температуры, указанной выше. [c.24]
В связи с этим оценка склонности реакторных сталей к хрупкому разрушению по результатам испытаний стандартных образцов на ударную вязкость принималась необходимой, но недостаточной для предотвращения опасности хрупкого разрушения. В конце 50-х-начале 60-х годов в СССР, США и Англии были проведены испыгания крупногабаритных образцов толщиной от 50 до 250 мм и шириной от 200 до 1200 мм [2, 7, 14, 16]. Эти образцы имели острые надрезы типа дефектов и трещин, сварные швы часть образцов подвергалась предварительному деформационному старению. Для испытаний таких образцов были использованы уникальные установки с предельными усилиями от 1500 до 8000 тс (15-80 МН), По результатам проведенных испьпаний была определена область критических состояний, характеризуемых резким уменьшением прочности и пластичности реакторных сталей как для стадаи возникновения, так и для стадии развития хрупких трещин. В последнем случае при температурах ниже критических разрушающие напряжения оказывались весьма низкими (0,05-0,15 от предела текучести). При наличии высоких остаточных напряжений от сварки разрушения крупногабаритных образцов с дефектами также происходили при низких номинальных напряжениях от нагрузки. Этими опрасчета прочности атомных реакторов [5] по критическим температурам хрупкости и разрушающим напряжениям кр хрупких состояниях с введением запасов [ДГ] и кр соответственно, а также важность проведения термической обработки для снятия остаточных напряжений. [c.39]
Операция отпуска состоит в нагреве закаленных деталей до определенной температуры и последующего охлаждения. Основное назначенпе отпуска — снижение хрупкости путем устранения внутренних напряжений, возникающих при закалке, а также повышение вязкости и пластичности стали. [c.235]
Состав электросталеплавильного цеха ЧерМК — Студопедия.Нет
Nbsp; Подпись Дата Лист 4 ДП-150101-61313111-51 Разработал Волков С.В. Руководитель Сумин С.Н. Зав. каф. Габелая Д.И. Н. Контр. Окуджава И.И. Изучение распределения серы между металлом и шлаком при внепечной обработке стали ШХ15 в условиях ЭСПЦ ЧерМК ОАО «Северсталь» Лит. Листов 110 ФГБОУ ВПО ЧГУ Масса Масштаб Введение Введение Эксплуатационные свойства большинства машин и механизмов (станков, автомобилей, авиационных двигателей, прокатных станов, точных приборов и др.) в значительной степени зависят от точности, долговечности и надёжности подшипников качения — одного из важнейших и наиболее распространённых элементов этих устройств. Качество подшипников качения определяется их конструкцией, технологией изготовления и качеством используемого металла. В частности рассматривается сталь ШХ15. Вредными примесями для шарикоподшипниковой стали являются сера, фосфор, медь и никель. Также отрицательное воздействие на свойства стали оказывают такие газы: кислород образует неметаллические включения, водород увеличивает поражённость флокенами, а азот снижает сопротивляемость выкрошиванию. Поэтому в данной дипломной работе рассматриваются вопросы, связанные с возможностью снижения уровня этих дефектов с помощью внепечной обработки, а также повышение качества стали ШХ15. Многие металлургические предприятия вынуждены тратить огромные средства на исследование и внедрение новых технологий, которые в свою очередь развиваются по трём основным направлениям: снижение себестоимости уже производимой продукции, разработка технологий, позволяющих при неизменной цене производить продукцию более высокого качества, и разработка абсолютно новых видов продукции, способных вытеснить уже имеющиеся на рынке товары своими уникальными свойствами. 1 Подпись Дата Лист 5 ДП-150101-61313111-51 Разработал Волков С.В. Руководитель Сумин С.Н. Зав. каф. Габелая Д.И. Н. Контр. Окуджава И.И. Изучение распределения серы между металлом и шлаком при внепечной обработке стали ШХ15 в условиях ЭСПЦ ЧерМК ОАО «Северсталь» Лит. Листов 110 ФГБОУ ВПО ЧГУ Масса Масштаб Технико-экономическое обоснование работы Технико-экономическое обоснование работы Как видно из названия темы, шарикоподшипниковую сталь применяют главным образом для изготовления шариков, роликов и колец подшипников. Но номенклатура марок стали данного вида достаточно широка. Это объясняется разнообразием требований к эксплуатационным свойствам подшипников со стороны традиционных, а так же новых отраслей промышленности и сельского хозяйства. Марки стали ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, ШХ4, ШХ6, ШХ9 относятся к подшипникам, работающих в обычных условиях. В результате проведенной в 1960 г. унификации две последние марки были заменены сталью ШХ15. Названия аналогичных марок в других странах – 52100, 100С6, SKF-24, SUJ2 и т.д. Выбор стали конкретного подшипника диктуется его размерами и условиями эксплуатации. Из хромистой и хромомарганцевокремистой сталей изготовляют подшипники работающие в интервале температур 60- 3000 С. Эксплуатация подшипников при температуре, превышающей 1000 С, требует специальной термической обработки деталей, обеспечивающей стабильность размеров, но сопровождающейся снижением твердости, а также сопротивления контактной усталости стали. Внутри указанного температурного интервала выбор хромистой или хромомарганцевокремниевой стали определяется толщиной стенок колец или диаметром тел качения. Обеспечение сквозной прокаливаемости колец подшипников с толщиной стенки более 10 мм и роликов диаметром более 22 мм Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 6 ДП-150101-61313111-51 достигается заменой стали ШХ15 сталью ШХ15СГ. Для колец с толщиной стенки более 30 мм в отечественной практике используют сталь ШХ15СГ, применяемую для изготовления деталей крупногабаритных подшипников. Граница размеров деталей, выше которой начинается применение стали ШХ20СГ или её аналогом, в разных странах различна. По-видимому, это объясняется различной прокаливаемостью, обусловленной особенностями технологии выплавки стали, а также различными схемами определения толщины стенок колец. Кроме изготовления деталей подшипников сталь ШХ15, применяется также для производства игл распылителей форсунок, обратных клапанов и подушек впрыскивающих систем, валиков топливных насосов, роликов, осей различных рычагов и других деталей, от которых требуется высокая твёрдость и хорошее сопротивление износу. По составу и свойствам эту сталь можно отнести к группе инструментальных сталей, но по применению она является конструкционной специального назначения. Высокое содержание углерода в шарикоподшипниковых сталях обуславливает их высокую прочность после термической обработки и стойкость против истирания. Поверхностная твёрдость определяется концентрацией углерода в мартенсите, поэтому она одинакова для всех шарикоподшипниковых сталей. Твёрдость внутренних слоёв металла зависит от глубины прокаливаемости, которая в свою очередь зависит от содержания хрома. Хром замедляет превращение аустенита в перлит и тем самым увеличивает прокаливаемость стали, поэтому, чем крупнее детали подшипников, тем с большим содержанием хрома (0,4-1,65%) применяется сталь для их изготовления. Кроме того, высокая твёрдость карбидов хрома повышает износостойкость стали. Хром увеличивает устойчивость мартенсита против отпуска, уменьшает склонность стали к перегреву и придаёт ей Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 7 ДП-150101-61313111-51 мелкозернистую структуру. Но при высоком содержании хрома (>1.65%) трудно получить однородную структуру, поэтому содержание хрома в шарикоподшипниковых сталях обычно не превышает 1,65%. Марганец, как и хром, увеличивает твёрдость и сопротивляемость стали истиранию. Но одновременно он способствует росту зерна при нагреве, в результате чего при термической обработке может образовываться крупнозернистая структура перегретой стали. Отрицательное влияние на вязкость шарикоподшипниковой стали оказывает кремний. Но марганец и кремний являются раскислителями, и чем выше их содержание, тем полнее раскислена сталь, поэтому присутствие этих элементов в шарикоподшипниковой стали всех марок желательно не более 0,35%Si и 0,4%Mn. Исключение составляют стали для изготовления деталей крупных подшипников типа ШХ15СГ. Повышенное содержание марганца и кремния в этой стали объясняется тем, что эти элементы уменьшают критическую скорость закалки, снижая тем самым склонность стали к короблению и трещинообразованию при закалке. Вредными примесями для шарикоподшипниковой стали являются фосфор, медь и никель. Фосфор увеличивает склонность стали к образованию крупнозернистой структуры при нагреве, повышает хрупкость и уменьшает прочность на изгиб, что в свою очередь увеличивает чувствительность стали к динамическим нагрузкам и склонность изделий к появлению закалочных трещин. В связи с этим содержание фосфора в металле ограничивают. Медь, хотя и увеличивает твёрдость, предел прочности и прокаливаемость стали, является нежелательной примесью, так как с повышением содержания меди при горячей механической обработке увеличивается образование поверхностных трещин и надрывов. Содержание никеля ограничивают в связи с тем, что его присутствие снижает твёрдость стали. Сопротивляемость стали выкрошиванию уменьшают примеси таких цветных металлов, как олово, свинец, мышьяк. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 8 ДП-150101-61313111-51 Влияние серы на свойства шарикоподшипниковой стали не однозначно. Отрицательное влияние сказывается в снижении устойчивости против истирания и усталостном разрушении при выходе на рабочую поверхность сульфидов. Однако образование сульфидной оболочки вокруг сульфидных включений при достаточном содержании серы уменьшает влияние этих включений на концентрацию напряжений и вследствие этого повышает сопротивление усталости. С увеличением отношения концентраций S/O до 3-5 стойкость подшипников возрастает. Этому способствуют и улучшение качества поверхности вследствие того, что сера улучшает обрабатываемость стали. В данной дипломной работе рассмотрены основные технологические и технические приемы удаления вредных примесей и повышения качества стали ШХ15 в условиях электросталеплавильного цеха ЧерМК ОАО «Северсталь». 2 Подпись Дата Лист 9 ДП-150101-61313111-51 Разработал Волков С.В. Руководитель Сумин С.Н. Зав. каф. Габелая Д.И. Н. Контр. Окуджава И.И. Изучение распределения серы между металлом и шлаком при внепечной обработке стали ШХ15 в условиях ЭСПЦ ЧерМК ОАО «Северсталь» Лит. Листов 110 ФГБОУ ВПО ЧГУ Масса Масштаб Общая часть Общая часть
Характеристика стали ШХ-15
Химический состав стали ШХ-15 приведен в таблице 1.
Таблица 1 — Химический состав
Марка стали | Массовая доля химических элементов, % | |||||||
C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu | |
ШХ-15 | 0,95-1,05 | 0,17-0,37 | 0,20-0,40 | max 0,027 | max 0,020 | 1,30-1,65 | max 0,30 | max 0,25 |
По составу и свойствам эту сталь можно отнести к группе инструментальных сталей, но по применению она является конструкционной специального назначения.
Проблема недостаточной прокаливаемости и теплостойкости изделий из хромистой и хромомарганцевокремнистой сталей в ряде стран решена путём создания их модификаций, содержащих небольшие добавки молибдена, ванадия (на немецких предприятиях сортамент выплавляемой стали содержит марку X90CrMoV18, содержащую некоторое его количество) и вольфрама.
В некоторых странах с целью экономии импортируемого хрома разработано несколько модификаций подшипниковой стали, в которых его снижение компенсируется небольшими добавками молибдена с повышенным содержанием марганца.
Высокое содержание углерода в шарикоподшипниковых сталях
обуславливает их высокую прочность после термической обработки и стойкость против истирания поверхностная твёрдость определяется
| ДП-150101-61313111-51 |
Твёрдость внутренних слоёв металла зависит от глубины прокаливаемости, которая в свою очередь зависит от содержания хрома. Хром замедляет превращение аустенита в перлит и тем самым увеличивает прокаливаемость стали, поэтому, чем крупнее детали подшипников, тем с большим содержанием хрома (0,4-1,65%) применяется сталь для их изготовления.
Кроме того, высокая твёрдость карбидов хрома повышает износостойкость стали. Хром увеличивает устойчивость мартенсита против отпуска, уменьшает склонность стали к перегреву и придаёт ей мелкозернистую структуру. Но при высоком содержании хрома (>1.65%) трудно получить однородную структуру, поэтому содержание хрома в шарикоподшипниковых сталях обычно не превышает 1,65%.
Марганец, как и хром, увеличивает твёрдость и сопротивляемость стали истиранию. Но одновременно он способствует росту зерна при нагреве, в результате чего при термической обработке может образовываться крупнозернистая структура перегретой стали. Отрицательное влияние на вязкость шарикоподшипниковой стали оказывает кремний. Но марганец и кремний являются раскислителями, и чем выше их содержание, тем полнее раскислена сталь, поэтому присутствие этих элементов в шарикоподшипниковой стали всех марок желательно не более 0,35%Si и 0,4%Mn. Исключение составляют стали для изготовления деталей крупных подшипников типа ШХ15СГ. Повышенное содержание марганца и кремния в этой стали объясняется тем, что эти элементы уменьшают критическую скорость закалки, снижая тем самым склонность стали к короблению и трещинообразованию при закалке.
В большинстве случаев подшипники качения работают при малых динамических нагрузках, что позволяет изготавливать их из сравнительно хрупких высокоуглеродистых сталей после сквозной закалки и низкого
| ДП-150101-61313111-51 |
Нагрузка, воспринимаемая подшипником качения, передаётся через тела качения – шарики или ролики, разделённые сепаратором. В точках соприкосновения тел качения с кольцами возникают контактные напряжения, вызывающие локальные деформации, в результате которых образуются контактные площадки, в общем случае имеющие форму эллипса, в частных же случаях – это круг или полоска. Давления на контактной площадке, испытываемые деталями подшипника при работе, очень велики и доходят обычно до 200Мпа, а у тяжелонагруженных подшипников – до 4000Мпа.
Очень большое влияние на будущие свойства готовых изделий в подшипниковой промышленности оказывает качество заготовок.
В зависимости от назначения подшипниковая сталь поставляется в виде горячекатаных прутков круглого и квадратного (больших размеров) сечений, в виде горячекатаной полосы, горячекатаных и холоднокатаных труб и крупногабаритных паковок, а также холоднотянутой проволоки в мотках и прутках.
Технические требования к качественным показателям сортового проката из сталей типа ШХ-15 и ШХ15СГ (в т. ч. и ШХ4), нормы и методы контроля основных свойств его указаны в ГОСТ 801-68, труб в ГОСТ 800-78, проволоки в ГОСТ 4727-67; к стали ШХ15ШД вакуумно-дугового переплава – в ГОСТ 21022-75.
Кроме того, имеется ещё целый ряд технических условий, содержащих дополнительные требования к качеству полуфабрикатов из
стали этих марок, полученных другими методами рафинирующих переплавов или отражающих особенности новых технологических процессов получения заготовок.
| ДП-150101-61313111-51 |
Несмотря на тщательный контроль на металлургических предприятиях, брак по этим дефектам составляет наибольший процент от общего количества стали, рекламируемой подшипниковыми заводами. Особенно велик этот процент для калиброванной стали.
Не обнаруженные при контроле в прутках и трубах поверхностные дефекты раскрываются в процессе дальнейшей механической обработки, пластической деформации, термической обработки или в процессе эксплуатации подшипников.
К допустимым дефектам на поверхности прутков и труб относятся мелкие отпечатки, рябизна, царапины. Глубина залегания таких дефектов в стандартах дифференцируется в зависимости от диаметра прутков и от состояния поставки.
Повышение суммы легирующих до 5% и выше может быть оправдано только в случаях особых эксплуатационных условий (коррозионная среда, повышенные рабочие температуры и др.), так как оно приводит к увеличению расходов на обрабатываемость и снижению долговечности по сравнению с теми же показателями традиционных подшипниковых сталей.
Влияние суммарного содержания легирующих элементов на долговечность подшипниковых сталей представлен на рисунке 1.
| ДП-150101-61313111-51 |
Рисунок 1 – Влияние суммарного содержания легирующих элементов на долговечность подшипниковых сталей
Изменение содержания составляющих сталь легирующих элементов оказывает различное влияние на свойства подшипников. Добавка молибдена оказывает положительное влияние на долговечность подшипников.
В Японии были испытаны подшипниковые стали типа ШХ15 с содержанием 1-1.5% Si. Долговечность подшипников из этих сталей повышалась, однако они не получили применения из-за плохой обрабатываемости. Предлагаемая замена стали ШХ15 на сталь с пониженным содержанием хрома (85Cr1Mo) не была осуществлена, несмотря на более короткое время отжига, из-за пониженной (8 мм) прокаливаемости. Эту сталь целесообразно применять там, где требуется улучшенная деформируемость в холодном состоянии. Многими авторами было доказано благоприятное влияние повышенного содержания серы (до 0,15%) на долговечность и обрабатываемость подшипниковых сталей, хотя стали с таким содержанием серы пока не применяются.
В подшипниковых сталях, полученных по обычной технологии, содержится около 0,005% О2, 0,01-0,02% N2, 0,0001-0,0005% Н2. Кислород находится в виде окислов и его количество зависит от технологии
| ДП-150101-61313111-51 |
Водород отрицательно влияет на качество стали ввиду того, что снижение растворимости его при снижении температуры металла вызывает повышенные локальные давления в металле, приводящие к образованию флокенов.
При исследовании подшипниковых сталей отечественных и зарубежных фирм было установлено отрицательное влияние повышенных содержаний азота и суммы азота и кислорода на долговечность подшипников.
Неметаллические включения в подшипниковых сталях являются концентраторами напряжений и могут в некоторых случаях являться причиной появления микротрещин, образующихся от повышенной концентрации мозаичных напряжений, резкого охлаждения при закалке и др. В общем же случае стараются, чтобы неметаллические включения имели глобулярную форму. Наиболее пагубное воздействие на качество подшипников оказывают включения оксидов и нитридов алюминия.
В настоящее время наиболее полно удовлетворяют требованиям по содержанию вредных включений стали, произведённые методами ЭШП и ВДП. Однако этот металл слишком дорогой и, кроме того, не установлены экономически целесообразные требования по чистоте металла.
Состав электросталеплавильного цеха ЧерМК
ОАО «Северсталь»
Электросталеплавильный цех был введен в эксплуатацию в апреле 1969 года, по проекту Ленгипромеза в составе трех 100-тонных электропечей типа ДСП-100М01.
| ДП-150101-61313111-51 |
| Пролет/оси, наименование | Длина, м | Ширина, м |
| А-Б(В)/1-51 Шихтовый | 300 | 30 |
| В-Г/1-51 Печной | 300 | 30 |
| Г-Д(Е)/1-51 Разливочный | 300 | 30 |
| Е-Ж/1-51 Аэрационный | 300 | 18 |
| Ж-И/1-67 Термоотделочный | 300 | 30 |
| И-К/1-67 Адъютажный | 300 | 30 |
Таблица 2 — Размеры электросталеплавильного цеха
В печном пролете установлены две шахтные печи (ШП №1 и ШП №2) и две установки «печь – ковш» (УПК №1 и УПК №2) конструкций фирмы «Fuchs Systemtechnik GmbH».
В разливочном пролете цеха смонтирована, по проекту Ленгипромеза, установка вакуумирования стали в ковше (УВС – 130) и размещены две установки непрерывной разливки стали (шести и двух – ручьевые).
Технология выплавки стали включает расплавление металлошихты и наведение в печи окислительного шлака, выпуск металла в «печь-ковш» с раскислением, наведением нового восстановительного шлака и продувкой металла аргоном. Кроме этого, на установке «печь-ковш» производится доводка плавок по химическому составу и температуре, а также обработка металла порошковыми проволоками. Наличие сталеплавильного рафинировочного оборудования позволяет производить сталь всех необходимых марок самого высокого качества.
В специализацию ЭСПЦ по марочному составу входят:
— стали углеродистые обыкновенного качества;
— углеродистые качественные конструкционные;
| ДП-150101-61313111-51 |
— шарикоподшипниковые;
— легированные конструкционные.
Транспортировка ковшей с жидким чугуном, слябов, шлака, огнеупоров, электродов и сменного оборудования производится железнодорожным транспортом.
Стальной лом для переплавки в шахтных печах поступает в скрапной пролет в контейнерах емкостью 17 м3 на платформах из скрапоразделочного цеха. Часть лома завозится в цех автотранспортом. Лом перегружается мостовыми кранами в завалочные корзины, установленные на скраповозах. После взвешивания на платформенных весах, лом подается в печной пролет по двум тупиковым путям.
Завалочные корзины с ломом поднимаются завалочными кранами через проемы в рабочей площадке и загружаются в электропечи.
Жидкий чугун подается к печам литейным краном в заливочных ковшах номинальной емкостью 80 тонн.
| ДП-150101-61313111-51 |
Влияние кислорода
Уже указывалось, что концентрация этого газа в стали к моменту ее кристаллизации определяет получение стали того или иного типа: спокойной, полуспокойной или кипящей.
К концу плавки общее содержание кислорода складывается из растворенного в стали кислорода и из кислорода, находящегося в составе оксидных включений, не успевших выделиться и находящихся во взвешенном состоянии. Эти окислы сформировались в металле в результате прошедших окислительных реакций.
Кислород, находящийся в жидкой стали, вследствие резкого уменьшения возможной его концентрации в твердой стали, выпадает из раствора в момент кристаллизации и тут же формирует нежелательные оксидные включения. Так как эти процессы происходят на поздней стадии перехода жидкости в твердое состояние, то уже нельзя надеяться на всплывание образовавшихся окислов. Поэтому та сталь получится более чистой и будет отличаться лучшим качеством, в которой в момент затвердевания осталось мало общего содержания кислорода (растворенного и взвешенного в окислах).
В зависимости от состава и расположения кислородных включений будет проявляться их различное влияние на свойства стали. Наиболее вредными для свойств стали оказываются окислы, располагающиеся в виде семейства цепочек, нитей или пленок по границам зерен. Такие формы образования чаще всего наблюдаются при формировании глиноземистых, корундовых и алюмосиликатных включений. Менее вредными оказываются окислы, формирующиеся при высокой еще температуре и располагающиеся внутри зерен.
| ДП-150101-61313111-51 |
Влияние водорода
Давно установлено отрицательное влияние водорода на качество слитка. Выделение водорода во время кристаллизации способствует развитию рослости слитков, образованию пористости как в слитках, так и в заготовках, способствует формированию в слитках пятнистой ликвации. Водород хорошо ликвирует и усиливает ликвацию других примесей. Обычно повышенные концентрации водорода обнаруживаются в центральной и головной части слитка. Способность водорода к ликвации создает опасность появления ряда дефектов в стали.
Жидкая сталь при переходе в твердое состояние и при дальнейшем ее
| ДП-150101-61313111-51 |
Развивающийся здесь процесс молекулярного превращения 2[H] → [H2] приводит к скоплению молекул водорода и в отвердевшей стали формируются участки, где выделившийся водород находится под значительным давлением. Это способствует возникновению внутренних напряжений в металле. При сочетании условий, когда эти напряжения складываются с напряжениями другого рода, например термическими или напряжениями, возникшими в результате фазовых превращений или при деформации, которые в сумме превышают предел прочности стали при данном ее состоянии, то это приводит к образованию внутренних разрывов стали и мельчайших трещинок волосных размеров, которые называются флокенами.
Хромоникелевые, хромоникельмолибденовые стали обычно кристаллизуются с развитием столбчатых кристаллитов. Эта особенность кристаллического строения облегчает условия для скапливания молекулярного водорода у границ развитых кристаллитов. Именно в этой зоне возле неметаллических образований возникают большие напряжения, благодаря скопившемуся молекулярному водороду, которые приводят к ослаблению прочности связи кристаллитов, облегчая разрушение стали в поперечных образцах. Излом стали имеет обычно древовидное (занозисто-слоистое) строение, называемое шиферным. Углеродистые стали менее склонны к формированию шиферного излома, чем сталь, легированная хромом, никелем и молибденом. Шиферное строение стали понижает ее пластические характеристики.
Для предупреждения вредного влияния водорода сталь подвергают термической обработке, при которой облегчаются условия диффузии
| ДП-150101-61313111-51 |
В настоящее время после вакуумирования жидкой стали, благодаря которому снижается концентрация в ней водорода до 1,5—2,0 сл3/100 г, полностью предупреждается образование в стали флокенов и шиферного излома. Это и подтвердило, что именно водород является основным источником порождения указанных дефектов в поковках, главным образом из легированной стали. Для этой же цели начали широко применять способ продувки жидкого металла в ванне печи, и особенно в разливочном ковше, инертными газами (гелием, аргоном) через пористые огнеупоры в виде цилиндрических конусов, установленных в днище ковша.
Влияние азота
Н. А. Минкевич установил, что при заметном повышении концентрации азота увеличиваются прочностные характеристики и одновременно снижаются пластические свойства стали. Азот увеличивает хрупкость и твердость стали, способствует уменьшению магнитной проницаемости. Установлено также, что в стали, раскисленной и легированной нитридообразующимися элементами, например титаном или цирконием, повышается содержание нитридов.
Азот совместно с углеродом сообщают стали склонность к старению. Наибольшее снижение ударной вязкости после искусственного старения наблюдается у кипящей стали; сталь, успокоенная кремнием, обнаруживает
небольшую склонность к старению, а эта же сталь, но дополнительно раскисленная алюминием, практически не стареет. Известно также, что углеродистая сталь с концентрацией 0,003% азота при остаточном алюминии
| ДП-150101-61313111-51 |
Искусственно насыщенная азотом томасовская кипящая сталь (до 0,03%) обладала наибольшей склонностью к старению. Спокойная сталь с 0,20% С, раскисленная кремнием и алюминием, почти не стареет. Кипящая сталь с 0,05% углерода без алюминия, т. е. насыщенная газами, в том числе азотом, сильно стареет. Полуспокойная сталь менее склонна к старению, чем кипящая, и если полуспокойную сталь дополнительно раскислить алюминием, то она становится мало склонной к старению. Имеются также указания на возможность использования небольших добавок бора (0,005—0,015%) для связывания азота в кипящей и полуспокойной стали с целью уменьшения склонности к старению.
Растворимость азота резко уменьшается с понижением температуры. Поэтому при охлаждении жидкого металла и дальнейшем его отвердевании неизбежно образование пересыщенных азотом объемов стали, вследствие чего начинается его выделение. При кристаллизации слитка несвязанный азот ликвирует подобно углероду, фосфору или сере, сосредоточиваясь в центре и головной части его. Из пересыщенных объемов стали азот будет выделяться из раствора не в газообразном виде, а в форме нитридов, устойчивых как при высоких, так и низких температурах. Выпавшая твердая мелкодисперсная фаза нитридов и карбиды вызывают напряженность кристаллической решетки, что и обусловливает явление старения. Этот процесс, как указывалось, приводит к ухудшению пластических свойств стали, повышению ее твердости и хрупкости, снижению магнитной проницаемости, увеличению коэрцитивной силы и потерь на гистерезис.
Иногда азот привлекается специально для полезных целей. Так, если в сталь, содержащую азот, добавить нитридообразующие элементы, то это будет способствовать формированию мелкозернистой структуры, так как
| ДП-150101-61313111-51 |
Влияние фосфора
Фосфор в стали находится в виде твердого раствора в феррите или выделений фосфида железа Fe2P и благодаря этому увеличивает твердость железа, прочность и упругость, но одновременно снижает вязкость и особенно ударную вязкость. Влияние фосфора особенно резко обнаруживается в появлении у стали хладноломкости. Фосфор обусловливает склонность к образованию трещин при ударной деформации, при обыкновенной температуре и крупнозернистый излом. Такая сталь становится особенно хрупкой на морозе.
Влияние фосфора на сталь тем сильнее, чем больше в стали углерода. Входя в твердый раствор, фосфор способствует ликвации вследствие большого интервала затвердевания. Поэтому сталь, содержащая фосфор, дает весьма резко выраженную дендритную ликвацию, которая усиливается под влиянием углерода. Фосфор весьма медленно диффундирует в железе (гораздо медленнее, чем углерод). Во избежание местного скопления фосфора вследствие ликвации содержание фосфора в различных сортах стали в зависимости от ее назначения допускается лишь не более 0,02—0,07%. В виде исключения содержание фосфора умышленно увеличивается до 0,2% в
стали, идушей для производства болтов и гаек. Благодаря присутствию фосфора достигается более высокая хрупкость, обеспечивающая хорошую обрабатываемость и получение чистой резьбы без задиров.
| ДП-150101-61313111-51 |
Сера в жидкой стали обладает неограниченной растворимостью и очень малой растворимостью в твердом состоянии. Как видно из рисунка, где приведен «железный» угол диаграммы состояния Fe-S для малых концентраций серы, предельная растворимость серы в железе при 1365° С составляет 0,05%, а при 1000° С 0,013%. В альфа-железе растворимость серы ничтожна.
Вследствие понижения растворимости во время кристаллизации стали и ее охлаждения сера выделяется из раствора в виде включений сульфидов FeS или оксисульфидов FeS-FeO. Выделение включений в конце затвердевания, когда имеются уже сформировавшиеся кристаллы, приводит к тому, что они располагаются по границам зерен, ослабляя их связь и ухудшая свойства металла.
При комнатной и близких к ней температурах включения сульфидов понижают механические свойства стали, характеризующие пластичность (относительные сужение и удлинение) и ударную вязкость. В литом металле это влияние может проявляться во всех направлениях. В катаных или кованых стальных изделиях, где сульфидные включения вытянуты в виде строчек в направлении горячей пластической деформации, отрицательное влияние серы в стали проявляется лишь в направлении, поперечном к линии вытяжки в процессе этой деформации.
| |
| Рисунок 2 — Железный угол диаграммы Fe-S |
При температуре горячей обработки металла давлением (850-1200° С) сера в стали вызывает понижение технологической пластичности стали, называемое «красноломкостью» (потеря пластичности при температуре красного каления). Красноломкость проявляется в образовании рванин и трещин во время обработки давлением.
Причиной возникновения красноломкости является оплавление оксисульфидов и сульфидов по границам зерен, вызывающее разрушение металла в процессе обработки давлением. Как видно из диаграммы, приведенной на рисунке, это может происходить при содержании серы в стали более 0,01%, т. е. тогда, когда оно выше предела растворимости в гамма-железе.
Степень влияния серы на свойства стали зависит от характера сульфидных включений и их расположения в металле, что определяется воздействием некоторых сульфидообразующих элементов, вводимых в сталь для раскисления.
| ДП-150101-61313111-51 |
| Рисунок 3 — Типы сульфидов в литой стали, X 400 |
При раскислении стали марганцем и кремнием без алюминия или с небольшим количеством алюминия (до 0,006—0,02%) образуются сульфиды и преимущественно оксисульфиды в виде обособленных, беспорядочно разбросанных обычно крупных глобулей — I тип включений .
При более полном раскислении (удалении кислорода) алюминием сульфидные включения выпадают в виде цепочек мелких глобулей или пленок — II тип включений. Критическое содержание алюминия, при котором образуются включения второго типа, составляет примерно 0,01—0,10% в малоуглеродистой стали и 0,005—0,020% в средне- и высокоуглеродистой.
Дальнейшее увеличение количества вводимого в сталь алюминия приводит к образованию включений III типа, относительно крупных, обычно неправильной формы, беспорядочно расположенных в металле.
| ДП-150101-61313111-51 |
Наиболее вредное влияние на механические свойства стали и склонность к красноломкости сера оказывает при образовании включений II типа. Влияние это меньше при образовании включений III типа и еще меньше при образовании включений I типа.
Особое влияние на склонность к возникновению красноломкости оказывает марганец. В стали, не содержащей марганца, красноломкость возникает при очень малой концентрации серы, критическая величина которой зависит от состава металла и условий деформации. Практикой металлургического производства установлено, что отношение концентраций марганца и серы, необходимое для получения высокой технологической пластичности металла, обеспечивающей горячую обработку давлением без возникновения красноломкости, равно 10—20 для стали с содержанием серы до 0,05%.
Однако радикальным средством уменьшения вредного влияния серы на свойства стали является понижение ее содержания.
4
| ДП-150101-61313111-51 |
| Руководитель |
| Изучение распределения серы между металлом и шлаком при внепечной обработке стали ШХ15 в условиях ЭСПЦ ЧерМК ОАО «Северсталь» |
| Технологическая часть |
Причина — хрупкость — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Причина — хрупкость
Cтраница 1
Причины 475 -ной хрупкости в настоящее время еще недостаточно изучены. К наиболее популярным версиям о природе этого явления относятся гипотезы об упорядочении твердого раствора в характерном интервале температур и о расслоении железохромистых твердых растворов. Сг после выдержки при 482 С образуются комплексы, богатые Сг. Они имеют химическое сродство с матрицей ( когерентно связаны с ней), ОЦК решетку с параметром d 2 878 А, что соответствует сплаву, содержащему 70 % Сг и 30 % Fe. Формирование богатых Сг комплексов не соответствует состоянию предвыделения а — фазы в сплаве, так как она образуется при более высоких температурах вследствие дендритной ликвации при затвердевании. [1]
Причина хрупкости первого вида объясняется превращением остаточного аустенита в мартенсит, а причиной хрупкости второго вида следует считать выделение из а-раствора мельчайших частичек карбидов, нитридов, оксидов, располагающихся по границам зерен. Отпускная хрупкость второго вида характерна для сталей, легированных Ni, Cr, Мп; такие металлы, как Mo, V, W, Ti, препятствуют ее появлению. Чтобы предупредить появление отпускной хрупкости второго вида, изделия следует охлаждать после высокого отпуска быстро. [2]
Причина межкристаллической хрупкости меди с добавками висмута, сурьмы и олова ( поверхностно активными по отношению к меди) в обогащении границ зерен этими элементами. Однако эффект равновесной сегрегации, как называется это явление в работах [1, 5, 6], характеризуется изменением контура границ. [3]
Одна из причин хрупкости марганца всех марок при 20 С — загрязненность примесями. [4]
Считается, что причина сероводородной хрупкости — проникновение в сталь водорода, образующегося в протонном виде, в результате электрохимической коррозии металла в водных растворах сероводорода. Атомарный водород способен диффундировать в кристаллической решетке металла, достигая микротрещин, пустот, где он накапливается, образует молекулярный водород, создающий по мере накопления огромное давление. Такое давление в сочетании с приложенными растягивающими напряжениями приводит к внезапным разрушениям. Подобный процесс называют водородным охрупчиванием. [5]
Этот расчет показывает причину хрупкости и низкой статической прочности чугуна. [6]
Небольшой молекулярный вес часто является причиной хрупкости и трудной перерабатываемости ФОП, их непригодности для получения пленок и волокон. [7]
Следует заметить, что не одни только поверхностные трещины являются причиной хрупкости тела. Значительную роль играют также внутренние скрытые трещины и разные внутренние дефекты структуры, как, например, относительно крупные включения минеральных веществ. Но в первую очередь проявляется влияние зачаточных трещин. [8]
Причина хрупкости первого вида объясняется превращением остаточного аустенита в мартенсит, а причиной хрупкости второго вида следует считать выделение из а-раствора мельчайших частичек карбидов, нитридов, оксидов, располагающихся по границам зерен. Отпускная хрупкость второго вида характерна для сталей, легированных Ni, Cr, Мп; такие металлы, как Mo, V, W, Ti, препятствуют ее появлению. Чтобы предупредить появление отпускной хрупкости второго вида, изделия следует охлаждать после высокого отпуска быстро. [9]
Применение печей с рекуператорами, сделанными из огнеупорной глины, кремнево-карбидных или силикатных блоков, неудобно по причине хрупкости, низкой теплопроводности и утечки между блоками рекуператора. [11]
В настоящее время есть попытки систематического изучения физических свойств системы титан — водород, но приходится преодолевать большие трудности по причине хрупкости образцов с более высоким содержанием водорода. [12]
Образование сернистого железа и диффузия водорода в решетку — два параллельных процесса, обычно происходящих при коррозии железа в водных растворах сероводорода, причем образование сернистого железа не является причиной хрупкости металла. Последняя вызвана исключительно проникновением водорода в металл, что между прочим подтверждает временный характер хрупкости, исчезающей после дегазации. [13]
Оба продукта, образующихся в результате этой реакции, оказывают вредное воздействие на металл: сульфид железа образует с основным металлом гальваническую пару, являясь анодом; атомарный водород становится причиной хрупкости стали. Последнее явление, наиболее опасное для стальных труб и емкостей, может стать причиной лавинных разрушений. Сероводородное растрескивание и возникает обычно в тех частях металлических конструкций, которые находятся под напряжением. [14]
Сера присутствует в сплавах в виде сульфидов FeS, MnS и является вредной примесью, так как в ее присутствии образуется межкристаллическая пленка сульфидов, плавящихся при низкой температуре, что является причиной хрупкости сплава в1 нагретом состоянии. Это свойство называется красноломкостью. Сера повышает способность к коррозии, понижает кислотоупорность, делает металл хрупким, дающим большую усадку при затвердевании. [15]
Страницы: 1 2 3 4
Что такое горячая короткость?
Что означает «горячая кратковременность»?
Горячая непродолжительность — это тип сварочного дефекта, характеризующийся растрескиванием материала по границам зерен по мере охлаждения и затвердевания сварной зоны.
Когда расплавленный металл нагревается и затвердевает, кристаллы образуются независимо друг от друга. Эти кристаллы распределены по всему металлу и ориентированы случайным образом. Эти кристаллы известны как зерна твердого тела, а границы раздела между зернами известны как границы зерен.Свойства этих границ зерен сильно влияют на общее поведение затвердевшего металла.
По мере повторного затвердевания расплавленного металла примеси имеют тенденцию сегрегироваться на границах зерен. Таким образом, эти места имеют более низкую температуру плавления, чем сам металл.
Во время плавления и последующего повторного затвердевания металл, который имеет более высокую температуру затвердевания, сначала затвердевает, а границы зерен остаются в полутвердом состоянии. Упрочнение металла вокруг границ зерен вызывает растягивающее напряжение на ослабленных границах зерен, заставляя их открываться, что приводит к трещинам.Эти потрескавшиеся границы зерен являются предпочтительными участками для нескольких типов дефектов, связанных с коррозией.
Горячий разрыв также известен как горячий разрыв, горячее растрескивание или растрескивание при затвердевании.
Коррозия объясняет кратковременность
Типы локальной коррозии, вызванной кратковременным нагревом, включают:
- Коррозионное растрескивание под напряжением — этот тип коррозии характеризуется локальной коррозией и трещинами на границах зерен материала, в то время как остальная поверхность материала остается нетронутой.Сегрегированные примеси на этих границах делают пассивацию этих областей менее эффективной, чем поверхность объемного материала. В результате границы зерен менее устойчивы к коррозии и, следовательно, являются предпочтительными местами для начала коррозии.
- Коррозионная усталость — Коррозионная усталость вызывается комбинированным действием циклических (переменных) напряжений в коррозионной среде. Поскольку металлическая поверхность испытывает чередующиеся растягивающие и сжимающие напряжения, ослабленная пассивная пленка разрывается, оставляя границы зерен уязвимыми для коррозии.Растрескивание из-за жаростойкости способствует общей скорости роста усталостных трещин.
- Щелевая коррозия — трещины, вызванные кратковременным нагревом, являются идеальным местом для сбора воды. Эти промежутки обычно достаточно велики, чтобы вода могла войти, но слишком малы, чтобы она могла вытекать. Застойная вода — один из критических элементов щелевой коррозии. Поскольку в трещине нет движения воды, диффузия кислорода ограничивается трещиной. Последующие химические реакции приводят к тому, что жидкость в трещине становится кислой.Эта повышенная кислотность в конечном итоге разрушает пассивный пленочный слой. В этом случае коррозия может свободно распространяться в областях с трещинами.
Как предотвратить перегрев
Самый эффективный способ избежать перегрева — это свести к минимуму механизмы, которые вызывают появление этих трещин. Вот некоторые меры по предотвращению короткозамкнутости при нагревании:
- Выбор правильных материалов — Стали с низким содержанием остаточного фосфора или серы могут минимизировать количество примесей, которые выделяются на границах зерен.
- Контроль нагрева во время сварки — Снижение нагрева во время сварки может сократить время, в течение которого примеси собираются на границах зерен.
- Свести к минимуму загрязнение сварочной ванны — Загрязнения с низкой температурой плавления, такие как сера и медь, в сварочной ванне могут сделать зону сварки склонной к растрескиванию.
- Используйте подходящий присадочный материал — присадочный материал с марганцем может помочь уменьшить возникновение жаростойкости. Марганец соединяется с примесями серы с образованием сульфида марганца.Это соединение имеет значительно более высокую температуру плавления, чем сульфид железа, и поэтому более устойчиво к растрескиванию во время затвердевания.
Справочник по дефектам и проблемам гальваники
Гальваника включает использование электрического тока для покрытия электрода растворенными катионами металлов. В металлургии это одна из самых качественных процедур для получения прочных, ровных покрытий на металлических подложках.
Однако гальваника требует большого усердия, опыта и точности для правильного выполнения.Это зависит не только от точных спецификаций электрохимического процесса, но и от тщательной подготовки, выполняемой перед включением переключателя. В результате гальваника имеет несколько дефектов из-за сложности процесса.
Общие дефекты гальваники часто включают проблемы, возникшие до нанесения покрытия, такие как холодное закрытие, точечная коррозия, острые края, точки скола и нечистоты производства. Во время нанесения покрытия может произойти отслаивание или потеря адгезии. После завершения покрытия общие проблемы включают водородное растрескивание, тусклые и мутные отложения на покрытии, образование пузырей и окисление.В этой статье мы объясним, что это за проблемы и как они возникают.
Как и любой сложный процесс, гальванику следует доверить тем, кто имеет прочную репутацию в отрасли. Поскольку гальваническое покрытие имеет решающее значение для многих отраслей, включая телекоммуникации, оборону, аэрокосмическую промышленность и многие другие, первостепенное значение имеет обеспечение надлежащего покрытия, выполненное самой квалифицированной компанией. Это также может быть разочаровывающим процессом, поэтому SPC здесь, чтобы помочь вам в этом — от лучших вариантов до полного набора подводных камней, которых следует избегать.
Начнем с обсуждения того, какие дефекты могут проявиться до нанесения покрытия.
Перед нанесением покрытия
Поскольку гальваника в значительной степени зависит от предварительной обработки для надлежащего выполнения, многие проблемы, обнаруживаемые в конечном продукте, на самом деле являются результатом проблем до нанесения покрытия. Вот некоторые из наиболее распространенных источников дефектов предварительного покрытия:
1. Холодные закуски
Холодный затор — один из наиболее распространенных дефектов материалов, отправляемых на гальванику.Они являются результатом того, что металл затвердел на разных стадиях и виден на поверхности металла в виде следов или линий.
Более конкретно, холодная резка образуется, когда поток расплавленного металла достигает более холодной поверхности матрицы. Из-за разницы температур расплавленного металла и холодной фильеры в расплавленном металле происходит быстрое охлаждение. Это заставляет его затвердеть перед тем, как полностью заполнить форму. Когда входит следующий поток расплавленного металла, он заполняет оставшиеся промежутки между головкой и предыдущим потоком.
Проблема здесь в том, что этот новый поток теперь соединяется с предыдущим куском закаленного металла, а не целиком затвердевает как одно целое. Это вызывает дифференциальное соединение, которое приводит к появлению линий на поверхности объекта. Естественно, эти трещины обычно находятся в местах, наиболее удаленных от ворот.
Наиболее частой причиной этого дефекта является слишком низкая температура кристалла. Эффект заключается в том, что деталь имеет недостаточную механическую прочность, поскольку при приложении к изделию деформации по этим линиям, естественно, будет иметь место растрескивание.
2. Питтинг
Другой распространенной проблемой является точечная коррозия, то есть небольшие отверстия на поверхности объекта. Более толстые отложения более восприимчивы к питтингу, поскольку они увеличиваются в размере с большим наростом, и повторно обработанные детали, как правило, проявляют этот дефект больше, чем новые детали.
Источник точечной коррозии связан с поверхностью металла, хотя его конкретные причины могут быть разными. В некоторых случаях химические подавители дыма могут вызвать точечную коррозию. Это особенно верно, если использовался непостоянный тип средства для подавления дыма, хотя в наши дни это реже является источником проблем.Перманентное средство для подавления дыма хорошего качества само по себе не вызовет точечной коррозии.
Скорее точечная коррозия обычно является результатом ошибок, допущенных во время подготовки. Это может быть некачественная уборка или дефекты самого объекта. Перед нанесением покрытия шлифовка, струйная очистка или полировка, которые были выполнены слишком жестко, могут быть виновниками и могут привести к попаданию мусора на поверхность объекта. Очень маленькие отверстия, окисление на поверхности, микроскопические трещины и куски неметаллических материалов также могут вызывать точечную коррозию.
Наконец, точечная коррозия может быть вызвана остатками заглушки, поломкой водопровода или облицовки резервуара, обломками проволочной щетки, песком от пескоструйной машины, изгибом шины и такими веществами, как масло, оставшееся после ванны.
3. Острые края
Геометрия объектов играет большую роль в том, как на них наносится гальваническое покрытие. Сам процесс основан на токе, который запускает реакцию на поверхности детали и привлекает катионы. Некоторые геометрические формы вызывают большее притяжение, чем другие.
Благодаря этому принципу, когда ток проходит через объект с острой кромкой, плотность тока в этой точке увеличивается. Распределение тока имеет первостепенное значение для правильного гальванического покрытия. Вот почему на ранних этапах следует проявлять осторожность, чтобы уменьшить количество острых краев, резьбы или изгибов. В противном случае ток может накапливаться в одной области детали и привлекать чрезмерное количество покрытия.
Когда на острой кромке образуется слишком много гальванического покрытия, в результате может образоваться хрупкий слой, который легко разрушается.Большинство производителей исправляют острые кромки путем шлифовки и удаления заусенцев с кромки, пока она не станет более мягкой. Обычное практическое правило — закруглять все края до тех пор, пока их радиус не составит от 0,4 до 0,8 миллиметра.
4. Точки расщепления
Спайность — это раскол твердого тела вдоль структурной плоскости. При гальванике это может вызвать проблемы с жесткостью конструкции. В процессе литья под давлением образуются точки скола.
5. Нечистое производство
Один из самых простых способов гарантировать проблемы с гальваникой — это иметь грязную поверхность на объекте.Это может быть результатом производственных проблем, обращения, загрязнения или загрязнения оборудования. Квалифицированный специалист по гальванике осмотрит объект на предмет чистоты.
Гальваника притягивает покрытие к поверхности объекта посредством тока. Однако каким бы мощным ни был ток, окончательное сцепление должно происходить между поверхностью объекта и самим покрытием. Если между ними есть какие-либо примеси, адгезия будет неполной.В результате неизбежно будет отслаиваться от объекта покрытие. Это может привести к образованию волдырей или хрупкости.
После покрытия
Ниже перечислены типичные дефекты, возникающие после нанесения покрытия:
1. Потеря адгезии
Есть ли способ гарантировать адекватную адгезию?
Это важный вопрос, поскольку потеря адгезии является одним из наиболее распространенных источников разрушения деталей в отделках, которые служат как для декоративных, так и для утилитарных целей. Слишком часто вину возлагают на гальваническое покрытие.На самом деле, это редко является недостатком покрытия, а скорее является результатом поверхности под ним. Каждый раз, когда поверхность покрывается антиадгезионными материалами, оксидами, легирующими веществами или маслами, адгезия материала покрытия может быть нарушена.
Поверхность под обшивкой должна быть «активной», то есть должна быть готова к нанесению покрытия. Система предварительной обработки является частью линии нанесения покрытия и состоит из предварительного замачивания в щелочной жидкости, электроочистки, травления кислотой, раскисления, удаления накипи с помощью химикатов, ультразвуковой очистки и активации ударов.Они различаются в зависимости от линии металлизации и ее различных функций.
Ни одна из этих предварительных обработок не может длиться бесконечно на линии гальваники, и их срок службы ограничен количеством использованных материалов. Из-за этого срок действия одной или нескольких предварительных обработок может закончиться, и объект не будет обработан должным образом перед нанесением гальванического покрытия. Примеры отказов могут включать истощенный химический процесс, предназначенный для удаления определенного убийцы адгезии или свинцовых включений, которые не удаляются должным образом с подложки.
Несколько факторов помогают пластинщикам предотвращать дефекты:
- Сообщите плакировщику, какой сплав используется. Знание точного сплава продукта может отличить безупречную работу по нанесению покрытия от работы с дефектами. Например, латунь 360 может содержать до 5 процентов свинца, а латунь 260 — 0 процентов. Оба сплава широко используются, но техника нанесения покрытия для каждого из них разная. В частности, каждая латунь требует особой предварительной обработки, чтобы стать подходящей активностью. Если производитель пластин не знает, с каким типом сплава имеет дело, это маловероятно.
- Менее сильнодействующие масла удалить легче. В общем, масла, помеченные как органические, то есть полученные из живых источников, таких как животные и овощи, можно без особых проблем удалить с объектов, подвергшихся предварительной обработке. Однако воск и смазки из силикона сложнее удалить, и они с большей вероятностью останутся, несмотря на попытки очистки. По возможности заранее продумайте процесс нанесения покрытия и используйте масла или смазки, которые легче удалить.
- Обязательно выполняйте термообработку в инертной среде. Использование инертной среды для термообработки дороже, но компромисс состоит в том, что она требует значительно меньшей предварительной обработки и, как следствие, может уравнять или сэкономить деньги. В противном случае группе предварительной обработки может потребоваться струйная очистка, чтобы избавиться от накипи, вызванной термической обработкой. Это может привести к увеличению стоимости работ по гальванике на порядок.
- Убедитесь, что вы используете материалы высокого качества. Высококачественные материалы имеют первостепенное значение для конечного продукта работы по гальванике.Они стоят дороже, но, как это часто бывает при производстве, более высокая цена может быть легко компенсирована простотой покрытия и отсутствием дефектов. Более высокая стоимость связана с дополнительным уровнем заботы о том, чтобы на поверхности не было металлических включений или остатков.
2. Растрескивание после покрытия — водородное растрескивание
С начала современной индустриальной эры водород представляет проблему для тех, кто работает с чистовой обработкой металлов. Это делает металлы хрупкими, что приводит к их разрушению и разрушению.В гальванике водород часто проникает в детали без ведома производителя.
Поскольку водородное охрупчивание обычно проявляется после завершения процесса, когда деталь подвергается нагрузке, трудно выявить эту проблему, пока она не возникнет. Инженеры справляются с этим, принимая несколько мер на протяжении всего процесса. К ним относятся обжиг для снятия напряжения и дробеструйная обработка объекта, которые повышают прочность и сводят к минимуму вероятность водородного разрушения.
3. Мутные и мутные отложения в гальванике
Один из неприятных дефектов — тусклое или непрозрачное пятно на покрытии. Это могло иметь несколько возможных причин:
- Химический дисбаланс: При погружении объекта в ванну недостаточный уровень добавки Dura Additive или чрезмерный уровень сульфата, хромовой кислоты или загрязняющих веществ может привести к появлению тусклых или мутных отложений в конечном продукте.
- Неправильная температура: Температура ванны должна быть от 130 до 140 градусов по Фаренгейту.Используйте воздушную мешалку, чтобы поддерживать постоянную температуру в ванне, и старайтесь не выходить за пределы двух градусов по Фаренгейту.
- Неправильная плотность тока: Плотность тока должна быть два ASI, и отклонение от этого уровня может вызвать тусклость или помутнение.
- Неправильное распределение тока: Если аноды находятся на неправильном расстоянии от объекта, ток не будет течь правильно. Используйте подходящие аноды, чтобы решить эту проблему.
- Неправильная функция выпрямителя: Выпрямитель должен работать правильно, чтобы избежать тупых отложений.Выполните тесты, чтобы найти необходимый ремонт.
- Недостаточный предварительный нагрев: Недостаточно горячие детали могут выйти из строя. Убедитесь, что они полностью нагрелись до температуры ванны.
- Прерывистый ток: Детали, покрытые гальваническим покрытием без прерывания тока, обычно дают наилучшие результаты.
- Неадекватное ополаскивание: Процесс ополаскивания должен быть тщательным, чтобы гарантировать отсутствие всех чистящих средств и химикатов на объекте перед нанесением покрытия.
- Деталь слишком высока в растворе: Объект, расположенный как минимум на 4 дюйма ниже верхней части раствора, получит надлежащий ток.
- Загрязнение органическими соединениями: На поверхности ванны может образовываться накипь из органических веществ, которая затем может прилипать к поверхности объекта.
4. Вздутие в покрытии
Волдыри возникают, когда газ выходит из пор объекта. Эти газы обычно представляют собой водород или азот, и они попадают на поверхность объекта из смазки, нанесенной на матрицу.Когда объект нагревается, газы расширяются и давят на покрытие, в результате чего оно вздувается в виде пузыря. В качестве альтернативы, притирка, которая частично остается на поверхности, может вызвать отрыв покрытия.
5. Окисление покрытия
Одной из основных причин нанесения покрытия является предотвращение окисления объекта. Поэтому само собой разумеется, что сам объект способен окисляться до нанесения покрытия. Окисление на поверхности объекта может привести к плохой адгезии и снятию покрытия после завершения процесса.
Обратитесь в компанию Sharretts Plating за консультацией
Гальваника — это процесс, требующий навыков, опыта и подходящего оборудования. SPC — лидер отрасли в области консалтинга по гальванике. Имея почти вековой опыт работы в индустрии гальваники, мы готовы помочь нашим клиентам получить наилучшие результаты по оптимальной цене.
Наша аккредитация включает в себя то, что мы являемся первой компанией, удостоенной награды за лучшую производственную практику военно-морским ведомством США, первой компанией, имеющей сертификат ISO 9000, получившей аккредитацию QS и стандарты TS 16949 Tier 1 и Tier 2 по управлению качеством в автомобильной промышленности.
Если вы хотите получить опыт, обратитесь в SPC за консультацией по гальванике.
| Некоторые Наблюдения | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Холодостойкость была большой проблемой для
долгое время в изготовлении мечей. Это значит, что в холоде вещи становятся хрупкими.
Слово « короткий » старое.
По-английски, что означает «иметь тенденцию ломаться или рассыпаться», как в
песочное или шортенинг.Это не значит, что все становится меньше, когда
холодный. В настоящее время мы называем более общий эффект, заключающийся в том, что свойства изменяются с пластичных на хрупкий при понижении температуры » пластичный до хрупкого переход «или DBT. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| И наоборот, если мы посмотрим на , увеличивающую температуру , хрупкие материалы могут
становятся пластичными. Переходы DBT не ограничиваются железом и его сплавами,
однако они довольно распространены.Они встречаются примерно в всех ОЦК-металлах, в некоторой степени в гексагональных (ГПУ).
металлы, во многих неметаллических кристаллах и в полимерах. Однако нет
хладостойкость для металлов с ГЦК. Они остаются более или менее пластичными до очень низкого уровня.
температуры. Решающий вопрос — какое значение мы найдем для критической температуры? T DBT , где происходит переход. Для чистого железа и некоторые стали T DBT значительно ниже «нормального» температуры, но для некоторых других сталей она может быть близка к комнатной.Если мы возьмем, например, кремний (Si), мы обнаружим, что он довольно хрупкий при комнатной температуре. температура, но пластичность выше критической температуры около 700 o C (1290 или F). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Вот пример того, что холодно короткость выглядит, когда вы измеряете поведение перелома в Удар Шарпи контрольная работа. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| A малая энергия удара означает, что ее легко
сломать материал. Другими словами: он хрупкий. Высокая энергия удара означает, что материал пластичный. В
на картинке выше критическая температура T DBT для
низкоуглеродистая сталь -50 o C (-58 o F) Энергия удара указана в «у.е.» = произвольные единицы, что означает, что цифры могут быть разными для разных кривых, но это не важно здесь. Верхняя полка «и» нижняя полка «- стальное машиностроение. сленг для высокой и низкой энергии разрушения, связанной с вязкостью или хрупкостью поведение соответственно. Их разница является мерой величины эффект. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Горячий
короткость или красная короткость , также
проклятие в раннем изготовлении мечей совершенно иное.Здесь мы рассмотрим переход из пластичного в хрупкое состояние из , когда температура
идет вверх . Вещи, которые пластичны при низком уровне
температуры становятся хрупкими при высоких температурах. Так бывает, например,
если небольшое количество серы (S) присутствует в стали и осаждается при
границы зерен. Я не смог найти ни одной фотографии красной короткости в стали, которая привязана к сера. Кажется, что его больше нет, потому что сера находится под контролем. В в отличие от морозостойкости механизм довольно ясно, и я не буду войдите в это здесь. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Переходы от пластичного к хрупкому происходит только в результате воздействия температуры. Они также могут быть вызваны температура, которая изначально намного выше критической температуры T DBT , например, излучением (основная проблема для стали в атомные электростанции) или воздействие водорода, образующегося в результате некоторой коррозии (« стресса коррозионное растрескивание «). Такие вещи, как» ползучесть «и» усталость «также могут рассматриваться как подпадают под этот заголовок. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| При переходе из пластичного в хрупкое состояние происходит в вашем материале, у вас серьезная проблема. Если ваш материал ниже какая-то механическая нагрузка, она может просто сломаться, часто внезапно и без всякого предупреждение. Крупный бедствия, о которых мы знаем, были вызваны этим. Наверняка были также множество мелких бедствий, о которых мы не знаем, например, когда какой-то воин меч внезапно сломался, потому что стал слишком холодным для его Т DBT . | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Для чугуна и стали, как я уже сказал довольно рано, красная нехватка, предположительно, вызвана серой (и фосфором, и …), и предполагается, что нехватка холода вызвана фосфором. Это все правда, но идеально чистое железо тоже показывает хладостойкость; только при более низкой критической температуры, чем железо с некоторым количеством фосфора в нем. Таким образом, фосфор только поднимает критическую температуру. T DBT перехода DBT на заметные уровни.Это на самом деле не вызывает этого. Ниже приведен рисунок, иллюстрирующий это. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Позаботились о том, чтобы «идеальная» система железо — фосфор, и ничего другого в ней нет. Удар Шарпи испытания показали перелом энергия (приведена в Джоуль [J]). Некоторые (не все) экспериментальные точки показаны, чтобы дать вам представление об экспериментальных разброс. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Выясняется несколько вещей:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Глядя на две фигуры выше,
несколько больших вопросов «почему» подсказывают
самих себя. Сразу скажу, что ответить им будет непросто:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ответ, словами Цзяньмин Хуан , который написал кандидатскую диссертацию на тему: «Переход от пластичного к хрупкому телу. Центрированные кубические металлы… «в 2004 году 1) , есть: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ненавижу это признавать, но я должен согласиться с Цзяньмин Хуанго.Я не могу дать вам быстрого и легкого объяснения. Я или лучше Цзяньмин Хуанго и ему подобные, однако кое-что знают о переходы от хрупкости к пластичности. Я могу дать вам общее представление о том, что корень «холодного шортенинга» в железе даже при том, что некоторые детали еще не Очистить. Прежде чем я это сделаю, давайте рассмотрим несколько фактов. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Вот две цифры, которые показывают основная хладостойкость чугуна и простой углеродистой стали: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Хотя кривые выглядят довольно похожими на первый взгляд они дают совершенно разные T DBT значения для чистого железа: -75 o C или -50 o C (как и раньше) соответственно.По шкале абсолютных температур ( только актуальный), который будет около -200 K или -225 K; разница 12%. Это не так уж плохо, но говорит нам о том, что такие вещи, как размер зерна, возможны нераспознанные следы других примесей, как это было при испытании на удар по Шарпи. сделано, и черт знает что еще, тоже влияет T DBT . В данном случае это могло быть различие между «зубчатым» и образец без надреза в испытании на удар по Шарпи.. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Вот несколько правил для
зависимость температуры перехода ДБТ от методики испытаний и состава.
Температура перехода, при которой происходит хрупкое разрушение, понижается на:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Второй момент скорее
интересный. Это говорит нам о том, что всегда очень быстро скорость
деформация ваш меч испытывает при ударе режущей кромкой вашего
противник, приводит к более высоким температурам перехода. Другими словами: в мече
драться ваш клинок меча может вести себя как хрупкий материал, даже если он
идеально пластичный при нормальных условиях. Последний пункт, например, говорит вам, что « желательно, поэтому использовать сталь, раскисленную или «убитую» алюминием и нормализованы для получения тонкой перлитной структуры и исключения присутствия бейнит, даже если его впоследствии отпустить и увеличить содержание марганца содержание «.Ага. Для нормальных людей это означает: сталь — это сложный действительно материал! | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Вот еще два измерили кривые перехода DBT для марганца (Mn) и серы (S). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Очевидно, марганец (Mn) хорош. для понижения критической температуры T DBT до значений что можно допустить для большинства предполагаемых применений. Но как так получилось T DBT »120 o C (248 o F) для низкоуглеродистой стали без марганца? Тот совершенно не согласуется с приведенными выше кривыми.Тем не менее, мы имеем довольно резкие переходы еще раз. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Мы видим, что сера действительно плохо для вас — даже в очень низких концентрациях.Не поднимает ДБТ температура перехода очень похожа на фосфор, но имеет тенденцию делать сталь более хрупкой при все температуры. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Последняя кривая только что чтобы прояснить, что большие изменения в ударной вязкости разрушения, наблюдаемые вокруг температура перехода BTD не имеет ничего общего с пределом прочности на разрыв или твердость. Вы можете быть хрупким и твердым или хрупким и мягким, то же самое касается пластичность. На рисунке ниже мы видим предел текучести (или твердость при правильном изменении шкалы) различных фосфорных (P) сталей в качестве функция температуры. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Показан предел текучести
те же фосфорные стали, что и на рисунке выше
как функция температуры.Совершенно очевидно, что фосфор затвердевает.
железо при более высоких температурах , так как выход
напряжение с 0,6% фосфора в 3-4 раза больше, чем у чистого железа. Мы
знаю это
уже, но мы не знали, что эффект упрочнения более или менее
исчезает при более низких температурах, потому что предел текучести чистого железа
существенно увеличивается с понижением температуры. Также становится хрупким
при указанной температуре. Обратите внимание, что температура перехода DBT составляет , а не , которую нельзя определить по пределу текучести. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| The Пояснение (вид) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| К настоящему времени вы должны полностью
смущенный. Ничего страшного, специалисты в этой области тоже несколько запутались
(они просто не признают этого). Однако стало совершенно ясно, что DBT
переходы всегда есть, и то, что именно произойдет, зависит от многих
параметры, в том числе некоторые, о которых экспериментатор мог не знать. Как я уже говорил выше, точный механизм Переходы DBT до сих пор неясны. Однако совершенно ясно, что DBT переходное поведение в ОЦК-металлах результаты образуют конкуренцию между нанотрещинами. рост и образование вывихов и движение. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Представьте кусок стали под каким-то
растягивающее напряжение с нанотрещиной на поверхности или где-либо еще. Образец
«хочет» стать длиннее и имеет два варианта сделать это схематично
показано на рисунке ниже:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Слева: Кусок материала
с нанотрещиной при растяжении. Справа вверху: Ответ — рост нанотрещины. Материал хрупкий. Справа внизу: Реакция — образование и движение дислокаций. Материал пластичный. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Оба механизма конкурируют друг с другом
другое — в конкурсе типа «победитель получает все». Либо трещина
побеждает процесс роста, то дислокации почти не образуются и не перемещаются, или
процесс дислокации побеждает, тогда трещина вообще не будет расти. Из экспериментов видно, что температура и примесь / сплав элементы влияют на физическую форму участников по-разному и хитроумно. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Если для начала, мы посмотрим на
гипотетический идеальный кристалл , главный
параметры только
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Во многих статьях к DBT указывается что движение дислокаций в кристаллах с ОЦК сложнее по сравнению с кристаллы ГЦК, потому что последние имеют больше системы скольжения или различные способы перемещения дислокаций.Это не совсем так. Это не сколько способов перемещать дислокации, но как это зависит от температура. Движение дислокаций в кристаллах с ОЦК требует большего теплового воздействия. активация, чем в кристаллах с ГЦК, конечно, связана с той же решеткой геометрия, определяющая системы скольжения, но давайте не будем путать проблему здесь. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| поведение DBT, таким образом, просто результат
из которых процесс требует меньше энергии для своего функционирования.Энергию поставляет
приложенное напряжение и температура. В процессе вывиха используются оба
вкладов, рост трещины только напряженной части. Когда температура идет
вниз, тепловая энергия, доступная для процесса дислокации, также уменьшается,
а это значит, что вам нужно больше стресса, чтобы переместить их. При критической температуре T DBT напряжение составляет достаточно большой, чтобы способствовать росту трещин, и при температурах ниже, чем T DBT механизм роста трещин берет верх полностью. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Элементы сплава, как мы знаем к настоящему времени,
может делать много разных вещей в отношении микроструктуры. Давайте
перечислите варианты, чтобы знать, о чем мы говорим дальше:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Что касается переходов DBT, мы
необходимо учитывать, как примеси в одной из этих структур будут влиять на
рост трещин и образование / движение дислокаций. Что касается механизма дислокации, то весьма вероятно, что примеси затрудняют движение дислокаций. В этом суть в конце концов, закаливание.Может быть небольшая вероятность того, что в некоторых в особых случаях создание дислокаций немного упрощается с помощью некоторых подходящие ядра вокруг, но движение все равно будет труднее. Тот будет иметь тенденцию поднять T DBT , и это то, что мы видим в большинство диаграмм выше. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Что касается роста трещин,
это может быть проще или может быть труднее с примесями вокруг.Первый
вариант выиграет, если фазы / осадки, образованные примесями, легче поддаются
трещины, чем у обычного кристалла, а это означает, что их поверхностная энергия меньше
чем у железа. Поскольку сера или фосфор не особенно сильны
материал, очевидно, что слой серы или фосфора в зерне
граница даст трещине отличную возможность пробежать по границе зерна
без особых усилий. Это наверняка случается; свежеотломленное фосфорное железо
не растрескивается по границам зерен, которые выглядят серебристо-белыми из-за
фосфор собирается там. С другой стороны, частица, которая не поддается растрескиванию, может остановить ударяющую по ней трещину; по крайней мере, это замедлит его. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Так обо всем, что можно вообразить случаются, и, как вы видели в небольшой подборке рисунков выше, взятые из огромного мира переходов DBT в стали многое действительно происходит. DBT температура перехода может повышаться или понижаться в зависимости от концентрации примесей, переход может стать менее резким и т. д. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Вы можете быть склонны верить сейчас что мы, в конце концов, неплохо понимаем, что происходит. Что это такое мы не знаем? | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Вот один из
основные моменты, горячо обсуждаемые и пока неясные: это поколение дислокаций на вершине трещины или их движение от вершины трещины, которая
слишком вялые низкие температуры? Только довольно сложные вычисления с мощными
компьютеры, которые только сейчас входят в игру, ответят на этот вопрос в
ближайшее будущее. Так что просто подождите еще немного, и переходы DBT будут полностью понятны. А пока — вот вам загадка. Показано совсем другое поведение DTB для номинально идентичная хромомолибденовая сталь: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Состав двух сталей, если присмотреться, было: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Пока есть заметный
разница в концентрации типично «хороших» легирующих элементов
как марганец (Mn) или
кремний
(Si), маловероятно, что эти элементы ответственны за огромную
различная температура перехода DTB, наблюдаемая именно для этого
сопротивление ржавчине
ферритный высоколегированный
стали.Это может быть только немного углерода и азота, которые все еще присутствуют.
в «грязном» варианте. Можно предположить, что у нас есть «Котрелл-Билби» облако »снова на работе (посмотрите!), но я этого точно не знаю. Что я точно знаю, так это то, что вот одна из причин, почему «чистая сталь» и «без межстраничных» сталь »привлекают все большее внимание. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Хрупкое разрушение | Инспекционная
Хрупкое разрушение — это внезапное, очень быстрое растрескивание оборудования под напряжением, когда материал демонстрирует незначительные признаки пластичности или пластической деградации или вообще не проявляет их до того, как произойдет разрушение.В отличие от большинства других разрушений при растяжении, когда материал пластически деформируется в условиях перегрузки и становится тоньше до точки разрыва, когда часть оборудования подвергается хрупкому разрушению, утонения или образования шейки не происходит. Скорее, этот механизм повреждения часто вызывает трещины без предупреждения, иногда разбивая оборудование на множество частей.
Хрупкое разрушение часто вызывается низкими температурами. Если температура стали равна или ниже ее температуры перехода от хрупкости к пластичности, то она будет подвержена хрупкому разрушению.Добавьте к этому дефект критического размера и высокую нагрузку на этот дефект (существующую или остаточную), и тогда вы, вероятно, испытаете хрупкий перелом.
Другие факторы, которые могут увеличить склонность к хрупкому разрушению, включают:
Металлургическая деградация
Металлургическая деградация некоторых сталей может происходить при более высоких температурах и может включать такие вещи, как охрупчивание при отпуске, графитизация , , сигма-фазовое охрупчивание и охрупчивание 885.
Чистота стали и структура зерна
Что касается чистоты стали и структуры зерна, большие размеры зерна и загрязнения стали могут снизить ударную вязкость стали, поэтому важно помнить об этом при выборе материала и контроля качества / контроля качества.
Большая толщина материала
Что касается толщины материала, более толстые компоненты имеют более высокую степень подверженности хрупкому разрушению, поскольку они имеют более высокие трехосные напряжения. Кроме того, более толстые материалы создают состояние с более высокими ограничениями и, следовательно, с меньшей вероятностью деформируются под напряжением, в отличие от зарождения и распространения трещин.
Существует два основных типа хрупких переломов: межкристаллитный и межкристаллитный. При трансгранулярных переломах трещина проходит через зерно материала. Он меняет направление от зерна к зерну из-за разной ориентации решетки атомов в каждом зерне, следуя по пути наименьшего сопротивления. С другой стороны, межзеренный разрыв происходит, когда трещина движется вдоль границ зерен, а не через сами зерна. Межкристаллитное разрушение обычно происходит, когда фаза на границе зерен является слабой и хрупкой.
Чтобы снизить риск хрупкого разрушения, необходимо следить за тем, чтобы материалы работали при температуре перехода от хрупкого к пластичному состоянию или выше во время эксплуатации и испытаний. Аналогичным образом при проведении ремонта принятие мер по выявлению и обнаружению дефектов, которые могут ослабить материал во время эксплуатации или во время испытаний под давлением, снизит вероятность хрупкого разрушения. Эта тема более подробно рассматривается в API RP 571 — Механизмы повреждения, влияющие на стационарное оборудование в нефтеперерабатывающей промышленности .
Связанные темы
Инструменты темы
Поделиться темой
Внести вклад в определение
Мы приветствуем обновления этого определения Integripedia от Inspectioneering сообщество.Щелкните ссылку ниже, чтобы отправить любые рекомендуемые изменения для Inspectioneering’s команда редакторов для обзора.
Способствовать определениюСтруктурные иерархии определяют прочность и устойчивость к дефектам, несмотря на простые и механически невысокие хрупкие строительные блоки
Rho, J. Y., Kuhn-Spearing, L. & Zioupos, P. Механические свойства и иерархическая структура кости. Медицинская инженерия и физика 20, 92–102 (1998).
CAS Статья Google Scholar
Сарикая М. Введение в биомиметику: структурная точка зрения. Микроскопические исследования и техника 27, 360–375 (1994).
CAS Статья PubMed Google Scholar
Айзенберг, Дж.и другие. Скелет Euplectella sp .: структурная иерархия от наномасштаба до макроуровня. Science 309, 275–278 (2005).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Losic, D., Pillar, R.J., Dilger, T., Mitchell, J. G. & Voelcker, N.H. Определение характеристик пористой наноструктуры кремнезема двух центральных диатомовых водорослей методом атомно-силовой микроскопии (АСМ). Журнал пористых материалов 14, 61–69 (2007).
CAS Статья Google Scholar
Тиль, Б.Л., Угадай, К. Б. и Вини, С. Непериодические решетчатые кристаллы в иерархической микроструктуре шелка паука (большая ампуляция). Биополимеры 41, 703–719 (1997).
CAS Статья PubMed Google Scholar
Keten, S., Xu, Z., Ihle, B. & Buehler, M. J. Наноконфайнмент контролирует жесткость, прочность и механическую вязкость кристаллов листового шелка. Материалы природы 9, 359–367 (2010).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google Scholar
Чжан, К., Дуан, Х., Карихалоо, Б. Л. и Ван, Дж. Иерархические, многослойные клеточные стенки, усиленные переработанными шелковыми коконами, улучшают структурную целостность пчелиных сот. Proc Natl Acad Sci U S A 107, 9502–6 (2010).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed PubMed Central Google Scholar
Камат, С., Су, Х., Балларини, Р. и Хойер, А. Х. Структурные основы вязкости разрушения оболочки раковины Strombus gigas.Nature 405, 1036–1040 (2000).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google Scholar
Фратцл П. и Вейнкамер Р. Иерархические материалы природы. Progress in Materials Science 52, 1263–1334 (2007).
CAS Статья Google Scholar
Launey, M. E., Buehler, M. J. & Ritchie, R.O. О механистических источниках прочности кости. Annual Review of Materials Research 40, 25–53 (2010).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Woesz, A. et al. Микромеханические свойства биологического кремнезема в скелетах глубоководных губок. Journal of Materials Research 21, 2068–2078 (2006).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Налла, Р. К., Крузич, Дж. Дж., Кинни, Дж. Х. и Ричи, Р. О. Механистические аспекты перелома и поведения R-кривой кортикальной кости человека.Биоматериалы 26, 217–231 (2005).
CAS Статья PubMed Google Scholar
Гао, Х., Джи, Б., Йегер, И. Л., Арц, Э. и Фратцл, П. Материалы становятся нечувствительными к дефектам в наномасштабе: уроки природы. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки 100, 5597 (2003).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed PubMed Central Google Scholar
Гао, Х.J. Применение концепций механики разрушения к иерархической биомеханике кости и костноподобных материалов. International Journal Of Fracture 138, 101–137 (2006).
Артикул МАТЕМАТИКА Google Scholar
Лейкс, Р. Материалы со структурной иерархией. Nature 361, 511–515 (1993).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Гао, Х. Применение концепций механики переломов к иерархической биомеханике костей и костноподобных материалов.In :: Advances in Fracture Research (Springer, New York, 2006), 101–137 (2006).
Карпинтери А. и Пуньо Н. М. Механика иерархических материалов. International Journal of Fracture 150, 221–226 (2008).
Артикул МАТЕМАТИКА Google Scholar
Бехтл С., Энг С. Ф. и Шнайдер Г. А. О механических свойствах иерархически структурированных биологических материалов. Биоматериалы (2010).
Яо, Х.И Гао, Х. Механика прочной и высвобождаемой адгезии в биологии: иерархические структуры геккона, спроектированные снизу вверх. Журнал механики и физики твердого тела 54, 1120–1146 (2006).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ МАТЕМАТИКА Google Scholar
Яо, Х. и Гао, Х. Многомасштабные законы когезии в иерархических материалах. Международный журнал твердых тел и структур 44, 8177–8193 (2007).
Артикул МАТЕМАТИКА Google Scholar
Ричи Р.О., Бюлер М. Дж. И Хансма П. К. Пластичность и прочность кости. Phys. Сегодня 62, 41–47 (2009).
CAS Статья Google Scholar
Эспиноза, Х. Д., Рим, Дж. Э., Бартелат, Ф. и Бюлер, М. Дж. Слияние структуры и материала в перламутре и кости — Перспективы биомиметических материалов de novo. Прогресс материаловедения 54, 1059–1100 (2009).
CAS Статья Google Scholar
Акбаров Т.И Бюлер, М. Дж. Альфа-спиральные белковые домены объединяют прочность и надежность за счет иерархических наноструктур. Нанотехнологии 20, 075103 (2009).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS PubMed Google Scholar
Чжао, К., Крэнфорд, С., Акбаров, Т. и Бюлер, М. Дж. Показатели прочности и прочности иерархических альфа-спиральных белковых филаментов. Международный журнал прикладной механики 1, 85–112 (2009).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Акбаров Т.И Бюлер, М. Дж. Иерархическое сосуществование универсальности и разнообразия контролирует надежность и многофункциональность белковых материалов. Журнал вычислительной и теоретической нанонауки 5, 1193–1204 (2008).
CAS Статья Google Scholar
Бюлер М. Дж. Сила в цифрах. Nat. Нанотехнология 5, 172–174 (2010).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google Scholar
Бюлер, М.J. Tu (r) ning слабость к силе. Нано сегодня 5, 379–383 (2010).
CAS Статья Google Scholar
Гриффит А.А. Явления разрыва и течения в твердых телах. Философские труды лондонского королевского общества. Серия A, содержащая статьи математического или физического характера 221, 163–198 (1921).
ADS Google Scholar
Каннинен, М.Ф. и Попелар, К. Л. Продвинутая механика разрушения. (Издательство Оксфордского университета, Нью-Йорк, 1985).
Базант, З. Масштабирование структурной прочности (Hermes Penton Science, Лондон, 2002).
Hamm, C.E. et al. Архитектура и свойства материала раковин диатомовых водорослей обеспечивают эффективную механическую защиту. Nature 421, 841–3 (2003).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google Scholar
Гарсия, А.P. & Buehler, M.J. Нанопористый кремний с биоинспекцией обеспечивает большую прочность при большой деформируемости. Вычислительное материаловедение 48, 303–309 (2010).
CAS Статья Google Scholar
Гарсия, А. П., Сен, Д. и Бюлер, М. Дж. Иерархические наноструктуры кремнезема, вдохновленные диатомовыми водорослями, обеспечивают превосходную деформируемость, прочность и прочность. Металлургические операции и материалы A, 10.1007 / s11661-010-0477-y (2011).
Сен, Д., Гарсия, А. П. и Бюлер, М. Дж. Механика наноразборных структур из диоксида кремния: переход от хрупкого состояния к пластичному в зависимости от размера. Журнал наномеханики и микромеханики (2011).
Ostlund, F. et al. Переход от хрупкого состояния к пластичному при одноосном сжатии кремниевых столбов при комнатной температуре. Современные функциональные материалы 19, 2439–2444 (2009).
Артикул CAS Google Scholar
Сен, Д.И Бюлер, М. Дж. Мезомасштабная модель деформации и разрушения биовпитанных иерархических кремнеземных нанокомпозитов на основе атомной информации. Международный журнал прикладной механики 2, 699–717 (2010).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Berman, A. et al. Интеркаляция белков морского ежа в кальците: исследование кристаллического композиционного материала. Наука 250, 664 (1990).
CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ PubMed Google Scholar
Айзенберг, Дж.Наномеханика биологических монокристаллов. Наномеханика материалов и конструкций, 99–108 (2006).
Брайтон, К. Т. и Хант, Р. М. Ранние гистологические и ультраструктурные изменения костной мозоли при переломе костного мозга. Журнал костной и суставной хирургии 73, 832 (1991).
CAS Статья PubMed Google Scholar
Берр, Д. Б., Мартин, Р. Б., Шаффлер, М. Б. и Радин, Е. Л. Ремоделирование костей в ответ на микроповреждения от усталости in vivo.Журнал биомеханики 18, 189–200 (1985).
CAS Статья PubMed Google Scholar
Верборгт, О., Гибсон, Дж. Дж. И Шаффлер, М. Б. Нарушение целостности остеоцитов в связи с микроповреждениями и ремоделированием костей после утомления in vivo. Journal of Bone and Mineral Research 15, 60–67 (2000).
CAS Статья PubMed Google Scholar
Ван Дуин, А.К. Т., Дасгупта, С., Лорант, Ф. и Годдард III, В. А. ReaxFF: поле реактивных сил для углеводородов. J. Phys. Chem. А 105, 9396–9409 (2001).
CAS Статья Google Scholar
Van Duin, A.C.T. et al. Реактивное силовое поле ReaxFFSiO для кремния и оксидных систем. J. Phys. Chem. А 107, 3803–3811 (2003).
CAS Статья Google Scholar
Бюлер, М.Дж., Танг, Х., ван Дуин, А. С. Т. и Годдард III, В. А. Пороговая скорость трещины контролирует динамическое разрушение монокристаллов кремния. Physical Review Letters 99, 165502 (2007).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS PubMed Google Scholar
Сен, Д., Таулов, К., Шиффер, С. В., Коэн, А., Бюлер, М. Дж. Атомистическое исследование перехода от скола вершины трещины к эмиссионному переходу дислокаций в монокристаллах кремния. Physical Review Letters 104, 235502 (2010).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS PubMed Google Scholar
Поляк Б. Т. Метод сопряженных градиентов в экстремальных задачах * 1. Вычислительная математика и математическая физика СССР 9, 94–112 (1969).
Артикул МАТЕМАТИКА Google Scholar
Райс, Дж. Р. Интеграл, не зависящий от траектории, и приближенный анализ концентрации деформации по выемкам и трещинам.Журнал прикладной механики 35, 379–386 (1968).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Бенчер, К. Д., Сакаида, А., Рао, К. Т. В. и Ричи, Р. О. Механизмы упрочнения в пластичных армированных ниобием алюминидах ниобия (Nb / Nb 3 Al) in situ. Металлургические операции и операции с материалами A 26, 2027–2033 (1995).
Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Крогер, Н.Определение морфологии диатомовых водорослей: к генной инженерии биологических наноматериалов. Current Opinion in Chemical Biology 11, 662–669 (2007).
Артикул CAS PubMed Google Scholar
Хрупкое разрушение — обзор
4.08.1.2 LME и механические свойства
Хотя охрупчивание жидким металлом (LME) наблюдается в течение многих лет, механизм еще не полностью понят из-за сложности явления.LME был описан Rostoker et al. 50 как снижение пластичности металла, вызванное контактом с жидким металлом. Он характеризуется преждевременным хрупким разрушением пластичного материала при контакте с определенными жидкими металлами. LME может зависеть от многих параметров, таких как металлургическое состояние, состояние поверхности, температура, скорость деформации и концентрация кислорода в жидком металле. 51–54
Было предложено несколько моделей для объяснения феномена LME. 51 Все модели основаны на экспериментальном наблюдении, что LME возникает в результате зарождения трещины на смоченной поверхности твердого тела и последующего распространения в объеме до полного разрушения. Что касается системы металл-свинец / LBE, одной из наиболее авторитетных теорий является модель на основе хрупкого разрушения, предложенная Stoloff-Johnson-Westwood-Kamdar (SJWK). 51 Это основано на уменьшении поверхностной энергии за счет поглощения атомов жидкого металла на вершине трещины твердого тела.Процесс адсорбции зависит от конкретных атомов жидкости и твердого вещества и часто называется хемосорбцией; но поле напряжений в вершине трещины должно влиять на адсорбцию. Эта модель согласуется с соображениями, сделанными в отношении металлургических параметров, влияющих на охрупчивание для ферритных / мартенситных сталей и аустенитных нержавеющих сталей, контактирующих со свинцом или LBE.
Потеря пластичности твердых металлов при контакте с жидким металлом, по-видимому, ограничивается определенным температурным диапазоном, известным как впадина пластичности.Это обнаруживается после изменения предельного напряжения растяжения или энергии разрыва в зависимости от температуры. Для стали F / M T91 в жидком свинце было обнаружено падение пластичности между 350 ° C и 425 ° C. 55 Для T91 в LBE более поздние исследования показали, что минимальная пластичность находится в диапазоне от 160 ° C до 425 ° C. В течение последних нескольких лет нижний предел постепенно снижался до 160 ° C в результате последовательных изменений используемых экспериментальных условий и процедур. В 2006 году Dai et al. с использованием образцов на растяжение с микротрещинами в LBE с 10 –6 мас.% Растворенного кислорода и при скорости деформации 10 –5 с –1 , был обнаружен диапазон от 300 ° C до 425 ° C. 56 Позже желоб пластичности был увеличен до 200–425 ° C. 57 Наконец, исследования распространения трещин Hadjem-Hamouche et al. зафиксировал нижний предел на уровне 160 ° C. 58 Они выполнили испытание на растяжение на образцах, показывающих центральное растрескивание в геометрии растяжения, и рассчитали площадь хрупкой фракции на основе анализа поверхности излома.Режим хрупкого разрушения преобладал при низких температурах.
В 2008 году та же группа авторов провела испытания на одноосное растяжение для изучения влияния LBE как на сталь T91, так и на сталь 316L. 59 В частности, испытание на медленную скорость деформации (SSRT) было выполнено на образцах с трещинами в центре растяжения путем изменения скорости деформации с 10 −7 с −1 до 10 −2 с −1 . Для стали Т91 они обнаружили, что растрескивание и разрушение происходят быстрее при низкой скорости деформации, в то время как при высокой скорости смещения эффекты LME не обнаруживаются.Другими словами, охрупчивание до LBE уменьшалось с увеличением скорости деформации. Такое восстановление пластичности может быть связано с существованием инкубационного периода, необходимого для зарождения и распространения трещин. Аналогичные результаты были получены Лонгом. 60 Несмотря на то, что скорость деформации максимальной восприимчивости материала неизвестна, часто считается, что она возникает в результате достаточно быстрого баланса деформации, способствующего разрушению оксида и зарождения трещин во многих местах, и достаточно медленного, чтобы обеспечить взаимодействие жидкости металл с участками трещин.На рис. 6 показано влияние скорости деформации и температуры на восприимчивость стали T91 к LBE.
Рис. 6. Влияние температуры и скорости деформации на сталь Т91, контактирующую с LBE. (а) Кривые напряжение-деформация при различных скоростях деформации при 160 ° C. (b) Зависимость полного удлинения от температуры испытания для стали T91, отпущенной при 500 ° C в Ar и LBE.
Воспроизведено из (a) Hamouche-Hadjem, Z., Auger, T., Guillot, I., Gorse, D., 2008. J. Nucl. Матер. 376, 317–321. (b) Лонг, Б., Тонг, З., Грёшель, Ф., Дай, Ю., 2008. J. Nucl. Матер. 377, 219–224.Помимо температуры и скорости деформации, состояние поверхности имеет решающее значение для определения восприимчивости к LME данной пары твердое тело-жидкость. Поверхность должна быть такой, чтобы обеспечивать тесный контакт между сталью и жидким металлом. Во-первых, образование оксидных слоев, например, на поверхности металла может быть очень эффективным для защиты стали от LME. 61 Тонкий оксидный слой может блокировать начало любого вида деградации, включая LME, поскольку он предотвращает прямой контакт между тяжелым жидким металлом и сталью.С другой стороны, длительное воздействие жидких металлов или термоциклов и механических воздействий может привести к повреждению и разрушению оксидных слоев. Как следствие, либо сталь способна восстановить повреждение за счет дальнейшего роста оксидов, либо повреждение начинается локально, и наблюдается LME. В связи с этим было разработано несколько методов обеспечения прямого контакта жидкого металла со сталью. Как сообщалось, оксидный слой на стали T91 был удален распылением пучка в камере сверхвысокого вакуума с последующим физическим осаждением LBE. 62 Последующее испытание на растяжение, проведенное при 340 ° C и скорости деформации 10 -4 с -1 , показало снижение прочности и удлинение до разрыва. Кроме того, поверхность разрыва показала смешанный профиль пластичного / хрупкого разрушения, и на измерительной длине наблюдались множественные трещины.
Смачивание стали Т91 методом HLM также осуществлялось химическим флюсом. Недавно Hojná et al. изучал восприимчивость стали T91 к жидкому свинцу путем медленного нагружения вплоть до разрыва в испытательной камере CALLISTO. 63 В частности, скорость деформации и температура были выбраны для того, чтобы способствовать LME на гладких и надрезанных образцах на растяжение. SSRT-эксперименты были выполнены в широком диапазоне скоростей деформации (от 10 -2 до 10 -6 с -1 ), и температуры испытаний были выбраны для отображения ожидаемого диапазона LME, то есть около точки плавления Pb (от 327 ° С до 450 ° С). Кроме того, образцы были обработаны химическим потоком для удаления с поверхности слоев естественного оксида.Удивительно, но только образцы с надрезом показали LME. Отсутствие эффектов LME в гладких образцах может быть связано с влиянием химических примесей, которые были вызваны химическим потоком и были обнаружены на границе раздела сталь-Pb. 64
Поверхностные трещины, образованные электроэрозионным резанием или пластической деформацией обработанного паза 16 , сильно увеличивают восприимчивость стали T91 к LME из-за свинца и LBE. В частности, испытания SSRT со скоростью деформации 10 −5 с −1 были выполнены на образцах с трещинами в статической LBE при температурах от 250 ° C до 425 ° C. 56,65 Здесь результаты показали, что в диапазоне температур 300–425 ° C сталь T91 была восприимчива к LBE-охрупчиванию, и что общее удлинение уменьшалось с повышением температуры.
Исследования сопротивления ползучести, повреждений при ползучести и скорости роста трещин ползучести были проведены недавно, большинство из которых было сосредоточено на ферритно-мартенситной стали T91, контактирующей с текущим LBE. Испытания на одноосную ползучесть до разрыва стали T91 на воздухе и в проточном LBE (550 ° C, расход 0.5 м / с, 10 –6 мас.% Растворенного кислорода) были выполнены в 2009 г. Jianu 61 et al. и в 2012 году Weisenburger. 66 Испытания проводились при различных рабочих температурах и значениях приложенного напряжения. 61 Перед приложением напряжения образцы поддерживали в контакте с LBE, чтобы обеспечить образование оксидного слоя на поверхности стали. Для образцов, испытанных в LBE и для значений приложенного напряжения ниже 140 МПа, скорости деформации на вторичных стадиях ползучести были в том же порядке, что и для образцов, оцененных на воздухе при значениях напряжения 140 МПа.Когда применялись высокие уровни напряжения (выше 140 МПа), вредное воздействие LBE на сталь T91 было особенно очевидным: время разрушения было значительно сокращено, а скорость деформации вторичной стадии ползучести увеличилась до 53 раз. Авторы предположили, что зависимость сопротивления ползучести от приложенного напряжения может быть связана со стабильностью оксидного слоя. При низких значениях напряжения оксидный слой предотвращал и задерживал прямой контакт между сталью и жидким металлом, и это показало образование нескольких трещин.Вместо этого при высоком напряжении количество и глубина трещин увеличивались, что способствовало проникновению и прямому контакту LBE и стали. Чтобы улучшить сопротивление ползучести стали T91 в LBE, Weisenburger и др. Провели эксперименты на разрыв при ползучести. на стали T91 с модифицированной поверхностью в проточной LBE при различных нагрузках. 66 В частности, они испытали сталь Т91, покрытую слоем, обогащенным алюминием, имеющим толщину в десятки микрон, в диапазоне температур от 500 ° C до 550 ° C. Если сравнивать со сталью T91 без покрытия, испытанной на воздухе, не было отмечено различий во вторичных скоростях ползучести или времени разрушения для поверхностной стали T91 с алюминиевым покрытием.Также сообщалось о характеристиках ползучести стали Т91 при контакте с застойным свинцом с 10 –6 мас.% Растворенного кислорода и при 650 ° C. 67 Авторы заявили, что ухудшение ползучести стали T91 в застойном свинце было незначительным. Действительно, время разрыва, а также структура поверхности разрушения образцов, испытанных в свинце и на воздухе, были практически одинаковыми.
Что такое водородная хрупкость? — Причины, последствия и профилактика
Водородное охрупчивание происходит, когда металлы становятся хрупкими в результате введения и диффузии водорода в материал.На степень охрупчивания влияет как количество поглощенного водорода, так и микроструктура материала. Микроструктуры, которые придают высокую прочность, часто контролируемую уровнем твердости или имеющие определенное распределение частиц или включений по границам зерен, могут привести к повышенной склонности к охрупчиванию. Явление обычно становится значительным, когда оно приводит к растрескиванию. Это происходит, когда к объекту, охрупченному водородом, прикладывается достаточное напряжение. Такие напряженные состояния могут быть вызваны как наличием остаточных напряжений, связанными операциями изготовления, такими как формовка и сварка, так и приложенными эксплуатационными напряжениями.Степень водородной хрупкости зависит от температуры: большинство металлов относительно невосприимчивы к водородной хрупкости, превышающей примерно 150 ° C.
Нажмите здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .Обычно водород может проникать в металлы только в форме атомов или ионов водорода. Таким образом, газообразный водород не поглощается металлами при температуре окружающей среды, поскольку он находится в молекулярной форме, в которой пары атомов прочно связаны друг с другом.Однако при повышении температуры молекулы стремятся диссоциировать на отдельные атомы, обеспечивая абсорбцию при температурах, которые, например, связаны с процедурами очистки нефти или термообработки. Более высокие скорости абсорбции наблюдаются в расплавленном материале, и это означает, что операции литья и сварки могут предоставить особые возможности для проникновения водорода в металлические материалы. Ионы водорода также образуются в результате реакций, связанных с такими процессами, как коррозия, гальваника и катодная защита.Следовательно, есть широкие возможности для проникновения водорода в металлические компоненты.
Растрескивание, связанное с водородным охрупчиванием, получило множество названий в зависимости от ситуаций, в которых оно происходит. Обычно используемые термины включают:
Холодное растрескивание и замедленное растрескивание
Эти термины часто связаны с водородными трещинами, которые могут образовываться при охлаждении металла шва и заготовок после сварки сталей.
Растрескивание под действием водорода (HIC) или растрескивание под давлением водорода (HPIC)
Помимо общего значения, это жаргонный термин, обозначающий особую морфологию растрескивания, происходящего в стальных трубопроводах и резервуарах, которые поглощают водород во время эксплуатации.
Водородное растрескивание под напряжением (HISC)
Изначально это выражение применялось к растрескиванию при эксплуатации в дуплексных нержавеющих сталях, но теперь оно используется более широко.
Экологический крекинг (EAC)
Относится к взлому, который может произойти из-за взаимодействия между компонентом и окружающей средой обслуживания. Водород — только один из агентов, которые могут быть причиной этого типа крекинга.
Отсоединение
Помимо общего значения, его жаргонное употребление относится к растрескиванию внутренней наплавленной оболочки сосудов, используемых для обработки высокотемпературными водородосодержащими газами.
Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)
Некоторые специфические механизмы этого явления связаны с взаимодействием с водородом.
Сульфидное растрескивание под напряжением (SSC)
Коррозия в средах, содержащих сероводород, может вызвать поглощение водорода и растрескивание.
Особая кристаллическая структура металлов важна, поскольку она влияет на скорость диффузии водорода и механизмы деформации. Исходя из этого, ферритная сталь считается более восприимчивой к водородной хрупкости, чем сплавы с другой кристаллической структурой, такие как аустенитные нержавеющие стали, сплавы никеля и алюминиевые сплавы.Однако очевидно, что водород в некоторой степени может охрупчивать большинство технических сплавов. Является ли это практической проблемой, зависит от того, как приложение влияет на микроструктуру и доступность водорода.
Когда это действительно происходит, водородное охрупчивание может вызвать снижение пластичности и снижение несущей способности, что может привести к растрескиванию и хрупкому разрушению ниже ожидаемого предела прочности или предела текучести восприимчивых материалов.
.