Экзаменационный билет № 15

1. Основные свойства пластмасс.

Пластмассы имеют ряд ценных свойств: высокую элект­роизоляционную и химическую стойкость, малую звуко- и теплопроводность, хорошую водо-, морозо- и свето­стойкость. Большинство пластмасс стойко к различным минеральным маслам и бензину. Они в среднем в два раза легче алюминия (удельный вес от 0,9 до 1,8), об­ладают высоким сопротивлением истиранию, хорошо работают в условиях вибрационных нагрузок, имеют высокую механическую прочность. Пластические массы хорошо обрабатываются и способны легко соединяться с металлами, тканями, древесиной.

B зависимости от поведения пластических масс при нагревании они разделяются на два класса: термореак­тивные и термопластичные пластмассы (термопласты).

Термореактивными называются пластмассы, которые под действием температуры и давления претерпевают существенные химические изменения и переходят в не­плавкие и практически нерастворимые продукты,

Термопластичными называются пластмассы, которые при нагревании становятся пластичными и затвердевают при охлаждении, не претерпевая при этом химичес­ких изменений.

2. Поверхностное упрочнение и диффузионные покрытия.

К основным способам упрочнения металлов и сплавов относятся: легирование с образованием твердых растворов; пластическое деформирование; создание дисперсных выделений; упрочнение термическими методами; упрочнение химико-термическими методами. Среди методов поверхностного упрочнения наибольшее распространение получили поверхностная закалка, обработка лазером и электроискровое легирование. При поверхностной закалке на некоторую заданную глубину закаливается только верхний слой, тогда как сердцевина изделия остается незакаленной. Основное назначение поверхностной закалки: повышение твердости, износостойкости и предела выносливости обрабатываемого изделия. Сердцевина изделия остается вязкой и воспринимает ударные нагрузки. Поверхностную закалку осуществляют несколькими методами: нагревом токами высокой частоты; нагревом Диффузионные покрытия по назначению и свойствам делят на: коррозионно-стойкие; износостойкие; жаростойкие; пленки-смазки, с особыми электрическими свойствами на металлических и неметаллических материалах; декоративные и др. 

Диффузионные покрытия к настоящему времени получены на деталях, изготовленных из конструкционных металлов и сплавов, из неорганических материалов (графита, кварца, стекла, керамики), из органических (пластмасс, тканей и т. д.), на порошках и волокнах. Наиболее распространенными типами диффузионных покрытий являются покрытия, связанные с диффузией неметаллических элементов: цементация, азотирование, цианирование, борирование, сульфоцианирование - и покрытия, связанные с диффузией металлических элементов: хромирование, алитирование, силицирование и т. д.

3. Основные законы пластической деформации.

1.1. Условие постоянства объема

Этот закон формулируется следующим образом: объем тела до деформации, во время деформации и после деформации остается постоянным:

V0=v1=const

где V₀ и V₁ – соответственно, объемы тела до деформации и после деформации;

В действительности объем тела в процессе и в результате пластической деформации не остается постоянным.

При горячей обработке литого металла происходит его уплотнение, так как завариваются раковины, пустоты, микротрещины. При этом объем тела уменьшается, а плотность увеличивается. При холодной обработке давлением, наоборот, происходит некоторое увеличение объема в результате образования микротрещин. Однако эти изменения объема незначительны (доли процента) и ими можно пренебречь.

1.2. Условие постоянства секундных объемов

С его помощью устанавливают взаимосвязь между скоростью движения металла и изменениями размеров поперечного сечения деформируемой заготовки при непрерывном режиме обработки. закон постоянства секундных объемов выражается соотношением: Vi  Fi = const, где Vi – средняя скорость движения металла в i-ом сечении очага деформации площадью Fi.

1.3. Закон подобия Принцип подобия можно сформулировать следующим образом: если осуществлять в подобных условиях одинаковые процессы пластического деформирования геометрически подобных тел из одинакового материала, то необходимые удельные усилия деформирования будут равны между собой

1.4. Принципы наименьшего сопротивления, кратчайшей нормали и наименьшего периметра Для практического применения закона наименьшего сопротивления необходимо знать направление траектории, по которой для точек, на ней расположенных, сопротивление течению будет наименьшим. Для случая сжатия призматических и цилиндрических тел между параллельными плитами при наличии трения по плоскостям контакта эти траектории определяются по принципу кратчайшей нормали, заключающемуся в том, что перемещение любой точки тела в плоскости, перпендикулярной к направлению действия внешней силы, происходит по кратчайшей нормали к периметру сечения.

1.5. Закон неравномерности деформации. Деформация будет равномерной, если во всех точках деформируемого тела в каждый момент времени деформации будут одинаковы по величине и направлению в реальных процессах равномерная деформация маловероятна. Неравномерность деформации неизбежна, если мы хотим получить из простой по форме заготовки сложную форму готового изделия. Но даже если такая задача не ставится, неравномерность деформации все равно проявляется в связи с влиянием конкретного трения и неоднородностью физических свойств металла. Частным случаем неравномерности деформации является неравномерность деформации при прокатке.

4. Чугун

Чугу́н — сплав железа с углеродом (и другими элементами). Содержание углерода в чугуне не менее 2,14 % В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют белый, серый, ковкий и высокопрочный чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок.

Температура плавления чугуна — от 1 150 до 1 200 °C (от 2 100 до 2 190 °F), то есть примерно на 300 °C (572 °F) ниже, чем у чистого железа.

Белый чугун

В них весь углерод находится в связанном виде (Fe₃C). В зависимости от количества углерода делятся на:

— эвтектические (4,3 % углерода);

— заэвтектические (4,3-6,67 % углерода).

Цементит в изломе — светлый, поэтому такие чугуны назвали светлыми.

Белые чугуны применяются в основном для изготовления ковких чугунов, которые получают путём отжига.

Серый чугун

Серый чугун — это сплав железа, кремния (от 1,2- 3,5 %) и углерода, содержащий также постоянные примеси Mn, P, S. В структуре таких чугунов большая часть или весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Излом такого чугуна из-за наличия графита имеет серый цвет.

Ковкий чугун

Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна, в результате которого образуется графит хлопьевидной формы. Металлическая основа такого чугуна: феррит и реже перлит. Ковкий чугун получил своё название из-за повышенной пластичности и вязкости (хотя обработке давлением не подвергается). Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару. Из ковкого чугуна изготавливают детали сложной формы: картеры заднего моста автомобилей, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.

Высокопрочный чугун

Высокопрочный чугун имеет в своей структуре шаровидный графит, который образуется в процессе кристаллизации. Шаровидный графит ослабляет металлическую основу не так сильно, как пластинчатый, и не является концентратором напряжений.

5.Химический состав материала Х18Н9, Г13Л.

12Х18Н9

Химический элемент % Кремний (Si), не более 0.8  Марганец (Mn), не более 2.0  Медь (Cu), не более 0.30  Никель (Ni)  8.0-9.5  Сера (S), не более 0.020  Титан (Ti)  0.6-0.8  Углерод (C), не более 0.12  Фосфор (P), не более 0.035  Хром (Cr)  17.0-19.0 

Г13Л Сталь Гадфильда — сталь (11-14,5 % Mn, 0,9-1,3 % С)