РефератыПромышленность, производствоПлПластмассы сталь сплавы

Пластмассы сталь сплавы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ


ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ


КАФЕДРА «Физика металлов и металловедения»


КОНТРОЛЬНО – КУРСОВАЯ РАБОТА


ВАРИАНТ № 12


Выполнил


студент группы 220761


Кузьмичев Александр


Александрович


Проверил


Мясникова Л.В.


Содержание


Термопластичные пласмассы……………………………………...…3


Сталь 12ХГТ.………………………………………..………………...11


Железоуглеродистый 1% С сплав..…………………………………..12


ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ ПЛАСТМАССЫ


В основе термопластичных пластмасс лежат полимеры линейной или разветвленной структуры, иногда в состав полимеров вводят пластификаторы. Термопласты имеют ограниченную рабочую температуру, свыше 60-70 градусов Цельсия начинается резкое снижение физико-механических свойств. Более термостойкие структуры могут работать до 150 -250 0
С, а термостойкие с жесткими цепями и циклические структуры устойчивы до 400 -600 0
С.


































































Таблица 1
. ТЕМПЕРАТУРА СТЕКЛОВАНИЯ
T

ст

И ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ
T

пл

НЕКОТОРЫХ ПЛАСТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВа


Полимер


T

ст

, °
С


T

пл

, °
С


Полиэтилен


-80


135


Полипропилен


-10


180


Полистирол


100


-


Поливинилхлорид


80


270


Поливинилиденхлорид


-20


190


Полиметилметакрилат


105


-


Полиакрилонитрил


105


310


Найлон-6 (капрон)


50


223


Найлон-6,6


57


270


Полиэтилентерефталат


69


265


Полиформальдегид (полиоксиметилен, параформ)


-85


180


Полиэтиленоксид (полиоксиэтилен)


-67


70


Триацетат целлюлозы


130


300


Тефлон (политетрафторэтилен)


-113


325


а
Ниже T
ст
пластмассы хрупки и тверды, между T
ст
и T
пл
– гибки и податливы, выше T
пл
они являются вязкими расплавами.



При длительном статическом нагружении появляется вынужденно – эластическая деформация и прочность понижается. С увеличением скорости деформирования не успевает развиваться высокоэластичная деформация и появляется жесткость, иногда даже хрупкое разрушение. Более прочными и жесткими являются кристаллические полимеры. Предел прочности термопластов составляет 10 – 100 МПа. Модуль упругости (1,8 – 3,5)103
МПА. Они хорошо сопротивляются усталости, их долговечность выше, чем у металлов. Предел выносливости составляет 0,2 – 0,3 предела прочности. При частотах нагружения свыше 20 Гц происходят разогрев материала и уменьшение прочности.














































Таблица 2
. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЛАСТМАСС


Полимер


Диэлектрическая проницаемость при 60 Гц


Электри-ческая прочность, В/см


Коэффициент потери мощности при 60 Гц


Удельное сопротивление, Ом
×
см


Полиэтилен


2,32


6×106


5×10–4


1019


Полипропилен


2,5


2×106


7×10–4


1018


Полистирол


2,55


7×106


8×10–4


1020


Полиакрилонитрил


6,5


-


0,08


1014


Найлон-6,6


7,0


3×103


1,8


1014


Полиэтилен- терефталат


3,25


7×103


0,002


1018



Термопласты делятся на неполярные и полярные.


НЕПОЛЯРНЫЕ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ ПЛАСТМАССЫ


К ним относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол и фторопласт – 4.


Полиэтилен ( -СН2
– СН2
)

n

- продукт полимеризации бесцветного газа этилена, относящийся к кристаллизующимся полимерам. По плотности полиэтилен подразделяют на полиэтилен низкой плотности, получаемый в процессе полимеризации при высоком давлении (ПЭВД), содержащий 55 – 65% кристаллической фазы, и полиэтилен высокой плотности, получаемый при низком давлении (ПЭНД), имеющий кристалличность до 74 – 95 %.






















СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ


СП


от 1000 до 50 000


Т
пл


129–135° С


Т
ст


ок. –60° С


Плотность


0,95–0,96 г/см3


Кристалличность


высокая


Растворимость


растворим в ароматических углеводородах только при температурах выше 120° С



Чем выше плотность и кристалличность полиэтилена, тем выше прочность и теплостойкость материала. Длительно полиэтилен можно применять при температуре до 60 – 100 0
С. Морозостойкость достигает – 70 0
С и ниже. Полиэтилен химически стоек и при нормальной температуре нерастворим ни в одном из известных растворителей.






















СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ


СП


от 800 до 80 000


Т
пл


108–115° С


Т
ст


ниже –60° С


Плотность


0,92–0,94 г/см3


Кристалличность


низкая


Растворимость


растворим в ароматических углеводородах только при температурах выше 80° С



Недостатком полиэтилена является его подверженность старению. Для защиты от старения в полиэтилен вводят стабилизаторы и ингибиторы(2-3% сажи замедляют процессы старения в 30 раз). Под действием ионизирующего излучения полиэтилен твердеет: приобретает большую прочность и теплостойкость.


Полиэтилен применяют для изготовления труб, литых и прессованных несиловых деталей, пленок, он служит покрытием на металлах для защиты от коррозии, влаги, электрического тока.


Полипропилен (-СН2
– СНСН3
-)

n

является производной этилена. Применяя металлоорганические катализаторы, получают полипропилен, содержащий значительное количество стереорегулярной структуры. Это жесткий нетоксичный материал с высокими физико-механическими свойствами. По сравнению с полиэтиленом этот пластик более теплостоек: сохраняет форму до температуры 150 0
С. Полипропиленовые пленки прочны и более газонепроницаемы, чем полиэтиленовые, а волокна эластичны, прочны и химически стойки. Недостатком пропилена является его невысокая морозостойкость (от -10 до -20 0
С). Полипропилен применяют для изготовления труб, конструкционных деталей автомобилей мотоциклов, холодильников, корпусов насосов, различных ёмкостей и др. Пленки используют в тех же целях, что и полиэтиленовые.






















СВОЙСТВА ИЗОТАКТИЧЕСКОГО ПОЛИПРОПИЛЕНА


СП


от 1000 до 6000


Т
пл


174–178° С


Т
ст


ок. 0° С


Плотность


0,90 г/см3


Кристалличность


высокая


Растворимость


растворим в ароматических углеводородах только при температурах выше 120° С



Полистирол (
-СН2
– СНС6
Н5
-)n
- твердый, жесткий, прозрачный, аморфный полимер. Удобен для механической обработки, хорошо окрашивается, растворим в бензоле. Полистирол наиболее стоек к воздействию ионизирующего излучения по сравнению с другими термопластами (присутствие в макромолекулах фенильного радикала).


Недостатками полистирола являются его невысокая теплостойкость. Склонность к старению, образованию трещин.


Из полистирола изготовляют детали для радиотехники, телевидения и приборов, детали машин, сосуды для воды и химикатов, пленки стирофлекс для электроизоляции.






















СВОЙСТВА ПОЛИСТИРОЛА


СП


от 500 до 5000


Т
пл


аморфен и не имеет точки плавления


Т
ст


ок. 90° С


Плотность


1,08 г/см3


Кристалличность


Отсутствует


Растворимость


легко растворим в ароматических углеводородах и кетонах при комнатной температуре



Фторопласт -4(фторлон) политетрафторэтилен
(-CF2
- CF2
-)n
является аморфно – кристаллическим полимером, до температуры 250 0
С скорость кристаллизации мала и не влияет на его механические свойства, поэтому длительно эксплуатировать фторопласт -4 можно до температуры 250 0
С. Разрушение материала происходит при температуре выше 4150
С. Аморфная фаза находится в высокоэластичном состоянии, что придает фторопласту – 4 относительную мягкость. При весьма низких температурах (до -269 0
С) пластик не охрупчивается. Фторопласт -4 стоек к действию растворителей, кислот, щелочей, окислителей. Практически он разрушается только под действием расплавленных щелочных металлов и элементарного фтора, кроме того, пластик не смачивается водой. Политетрафторэтилен малоустойчив к облучению. Это наиболее высококачественный диэлектрик. Фторопласт -4 обладает очень низким коэффициентом трения, который не зависит от температуры.


Недостатками фторопласта -4 являются хладотекучесть, выделение токсичногофтора при высокой температуре и трудность его переработки.


Фторопласт -4 применяют для изготовления труб, вентилей, кранов, насосов, мембран, уплотнительных прокладок, манжет, сильфонов, электрорадиотехнических деталей, антифрикционных покрытий на металлах.


ПОЛЯРНЫЕ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ ПЛАСТМАССЫ


К полярным пластикам относятся фторопласт-3. органическое стекло, поливинилхлорид, полиамиды, полиэтилентерефталат. Поликарбонат, полиарилаты, пентапласт, полиформальдегид.


Фторопласт 3(фторло

н -3)- полимер трифторхлортилена,
имеет формулу (-СF2
–CFCl -)n
. Введение атома хлора нарушает симметрию звеньев макромолекул, материал становится полярным, диэлектрические свойства снижаются, но появляется пластичность и облегчается переработка материала в изделия. Фторопласт -3, медленно охлажденный после формования, имеет кристалличность около 80 -85%. А закаленный – 30-40%. Интервал рабочих температур от -150 до 70 0
С. При температуре 315 0
С начинается термическое разрушение. Хладотекучесть у полимера проявляется слабее, чем у фторопласта -4. По химической стойкости он уступает политетрафторэтилену, но всё же обладает высокой стойкостью к действию кислот, окислителей, растворов щелочей и органических растворителей.


Фторопласт -3 используют как низкочастотный диэлектрик, кроме того, из него изготовляют трубы, шланги, клапаны, насосы, защитные покрытия металлов и др.


Органическое стекло –
это прозрачный аморфный термопласт на основе сложных эфиров акриловой и метакриловой кислот. Чаще всего применяется полиметилметакрилат, иногда пластифицированный дибутилфталатом. Материал более чем в 2 раза легче минеральных стекол 91180кг/м3
, отличается высокой атмосферостойкостью, оптически прозрачен (светопрозрачность92%), пропускает75% ультрафиолетового излучения. При температуре 800
С органическое стекло начинает размягчаться; при температуре 105 -1500
С появляется пластичность, что позволяет формовать из него различные детали. Критерием, определяющим пригодность органических стекол для эксплуатации, является не только их прочность, но и появление на поверхности и внутри материала мелких трещин, так называемого серебра. Этот дефект снижает прозрачность и прочность стекла. Причиной появления «серебра» являются внутренние напряжения, возникающие в связи с низкой теплопроводностью и высоким коэффициентом расширения. Органическое стекло стойко к действию разбавленных кислот и щелочей, углеводородных топлив и смазочных материалов. Старение органического стекла в естественных условиях протекает медленно. Недостатком органического стекла является невысокая поверхностная стойкость. Увеличение термостойкости и ударной вязкости органического стекла достигается ориентированием. Органическое стекло используется самолетостроение, автомобилестроение.


Поливинилхлорид
является аморфным полимером. Пластмассы имеют хорошие электроизоляционные характеристики, стойкие к химикатам, не поддерживают горение. Непластифицированный твердый поливинилхлорид называется винипластом. Винипласты имеют высокую прочность и упругость. Из винипласта изготовляют трубы детали вентиляционных установок теплообменников и т.д.






















СВОЙСТВА ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА


СП


от 500 до 5000


Т
пл


аморфен и не имеет точки плавления


Т
ст


ок. 20° С


Плотность


1,60 г/см3


Кристалличность


очень низкая


Растворимость


растворим при комнатной температуре в небольшом числе растворителей



Полиамиды
– это группа пластмасс с известными названиями: капрон, нейлон, амид. Полиамиды – кристаллизирующиеся полимеры. При одноосной ориентации получают полиамидные волокна, нити, пленки. Из полиамидов изготовляют шестерни, втулки, подшипники, гайки, шкивы. Полиамиды используют в электротехнической промышленности, медицине и, кроме того, как антифрикционные покрытия.


Полиуретаны
– содержат уретановую группу. Кислород в молекулярной цепи сообщает полимерам гибкость, эластичность; им присуща высокая атмосферостойкость и морозостойкость (от -60 до -70 о
С). Верхний температурный предел составляет 120-170 о
С. Из полиуретана вырабатывают пленочные материалы и волокна, которые малогигроскопичны и химически стойки.


Полиэтилентерефталат
– сложный полиэфир, выпускается под названием лавсан. Полиэтилентерефталат является диэлектриком и обладает высокой химической стойкостью. Из полиэтилентерефталата изготовляют шестерни, кронштейны, канаты, ремни, ткани.


Сталь 12ХГТ






















Ковка


Охлаждение поковок, изготовленных


Из слитков


Из заготовок


Вид полуфабриката


Температурный интервал ковки, С


Размер сечения, мм


Условия охлаждения


Размер сечения, мм


Условия охлаждения


Шток


1220-800


До 100


В яме с закрытой крышкой


До 250


На воздухе



Легирующие элементы, вводятся в сталь для получения требуемой структуры и свойств. Все элементы, за исключением углерода, азота, водорода образуют с железом твердые растворы замещения. Сталь 12ХГТ относится к сталям хромомарганцевым с добавлением титана. Марганец – сравнительно дешевый элемент, применяется, как заменитель в стали никеля. Как и хром, марганец растворяется как в феррите и цементите. Повышая устойчивость аустенита, марганец снижает критическую скорость закалки и повышает прокаливаемость, особенно доэвтектоидной стали. Введение небольшого количества титана, образующего труднорастворимые в аустените карбиды TiC, уменьшает склонность хромомарганцевых сталей к перегреву. При нагреве стали 12ХГТ до 1000 о
С с последующим подстуживанием до 870 о
С,для закалки величина зерна сохраняется на уровне 8-го балла. Сталь 12ХГТ применяется: в зубчатых колесах коробок передач.







































Массовая доля элемента, %, по ГОСТ 4543-71


Температура критических точек, С


C


Si


Mn


S


P


Cr


Ni


Mo


N


W


Ti


Cu


Ac1


Ac3


Ar1


Ar3


0.l7


0.37


0.8


0.035


0.305


1


0.3


-


0.008


-


0.03


0.3


740


825


650


730
























































































Режим термообработки


Сечение,


Мм


σ02
,


H/мм2


σВ,


H/мм2


δ,


%


ψ,


%


KCU,


Дж/см2


HRC


HB


Операция


t, C


Охлаждаю-


щая среда


Не менее


Отжиг или отпуск


Свыше 5 до 250


Не определяются


≤ 217


Нормализация


880-950


Масло


До 80


885


980


9


50


78


-


Закалка


855-885


Масло


Свыше 80 до 150


885


980


7


45


70


Отпуск


150-250


Воздух или вода


Свыше 150 до 250


885


980


6


40


66


В термически обработанном состоянии


До 100


395


615


18


45


59


Цементация


Закалка


Отпуск


920-950


820-860


180-200


Воздух


Масло


Воздух


До 20


950


1200


10


50


80


Повер-хности


56-62


Сердцевины


≥ 341


20-60


800


1000


9


50


80


Повер-хности 56-62


Сердцевины240-300


Закалка


Отпуск


Азотирование


910


570


500-520


Масло


Воздух


С печью до 150 С


Повер-хности 55-59



Механические свойства при комнатной температуре


Железоуглеродистый 1% С сплав


Сплав железа с углеродом (количество углерода 1%) при температуре 1200о
С.


Фазовые превращения.


С = К + 1 – Ф


К = 1


Ф = 1


С = 1 +1-1=1


T(˚c) Жидкая фаза + феррит 1% C


1600


А D


H В Жидкая фаза


феррит J


1400


Nжидкая фаза жидкая фаза


феррит + +


+ аустенит аустенит цементит(первичный)


1200


1147


Аустенит E аустенит + цементит C F


(вторичный)


1000 +


аустенит ледебурит Цементит (первичный)


G + (аустенит + цементит) +


феррит феррит аустенит ледебурит


800 +


S цементит


феррит 727 K


+ Pцементит перлит + цементит


цементит 600 (вторичный) (вторичный) цементит


(третичный) + + (первичный)


перлит ледебурит +


(феррит + (перлит + цементит) ледебурит


400 Q цементит) (перлит + цементит) L


феррит


+ 0.02 0.08 (2.14) 3 4 4.43 5 6 6.67


перлит Стали Чугуны


Содержание углерода,(%)





0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Содержание цементита (Fe3C), (%).


Диаграмма состояния железо – карбид железа.


Кривая охлаждения в интервале температур от 0˚ до 1600˚с


(с применением правил фаз) для сплава, содержащего 1,0% С.


T (˚c)


0


1600 I


1490 ˚с


1290 ˚с


1200 ІІ


III


800 ІV 800 ˚с


727˚с


V


400


0 t (c)


время


0-I- жидкая фаза;


I- точка линии ликвидус (начало кристаллизации);


I-II- жидкая фаза + аустенит;


II- точка линии солидус (окончание кристаллизации);


II-III- сплав приобретает однофазную структуру - аустенит;


III- точка линии предельной растворимости С в γ-Fe;


III-IV- фаза равновесия аустенита и феррита;


IV- точка линии эвтектоидных превращений сплавов;


IV-V-эвтектоидное превращение (феррит + цементит);


V-VI - область фазового равновесия перлита и цементита(вторичного).


Список использованной литературы


1. М.М. Колосков, Ю.В. Доибенко-М, " Марочник сталей и сплавов ". Издательство " Машиностроение ".


2. Ю.М Лахтин, В.И Леонтьева, " Материаловедение".


Издательство “Машиностроение”,1972.


3. Б.Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, " Материаловедение"


Издательство “Машиностроение”,1986.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Пластмассы сталь сплавы

Слов:3057
Символов:29614
Размер:57.84 Кб.