A felhasznált anyagok és az összes alkalmazás. Az anyagok szerepe a modern technológiában. Az anyagtudomány mint tudomány fejlődésének története. Fe - C állapotdiagram
Az anyagok döntő szerepet játszanak a technológiai fejlődésben. A fentiekben példát vettünk a számítástechnika területére, amikor az anyag és a berendezés elemeinek előállítása során az eszköz fejlesztése radikálisan új eredményekhez vezet. Több példát adhat a technológia más területeiről.
Például hengerek gyártása nyomás alatt lévő gázok tárolására. A henger súlyát az edény falvastagsága határozza meg, amelyet viszont az anyag mechanikai szilárdsága határoz meg. Minél kevésbé tartós az anyag, annál nehezebb az edény. Tehát egy acélból készült, kb. 100 atm nyomáson, 100 liter térfogatú nitrogén tárolására szolgáló edénynek különböző súlya van, ahol az acélgyártáshoz eltérő technológia, és ennek megfelelően különböző mechanikai szilárdsága van. Például az Egyesült Államokban a fent említett hajó súlya 40 kg, hazánkban - 80 kg, Kínában pedig 150 kg.
Mivel megérti az anyagok osztályozását, ez nagyon fontos, mivel lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy elsőként megismerjék saját körülményeiket, és felismerjék azokat, amelyek a legmegfelelőbbek az építeni kívánt épület vagy épület alapján, vagy az általuk tárgyhoz viszonyítva szándékában áll tenni.
Ez a helyzet az autóipar esetében, amely figyelmet érdemel, ha ugyanazokat a járműveket összeállítják, amelyek ismerik az anyagok tulajdonságait, hogy megismerjék azok összeegyeztethetőségét azokkal, amelyekre szánták őket. Mint értitek, a magas elméleti szempontok ezen osztályozása nagyszerű elméleti előrejelzéseket tartalmaz, mivel a valóság olyan elemeinek felépítéséből áll, ahol felhasználásuk észrevehető, ezért tömör, de stabil és meglehetősen szemléltető módon jelöljük meg, hasznos példákkal újra létrehozva, így megtudhatjuk, hogy mi a legmegfelelőbb.
Adhat példát az űrrepülőgépek anyagával.
Javított vagy új működési tulajdonságokkal rendelkező új elektromos anyagok fejlesztése elősegíti az elektromos termékek működési jellemzőinek javítását.
Egy másik példa, közelebb az energiához. Az erőteljes impulzusos energiatároló készülékek (nagy kondenzátorok, amelyekben dielektromos anyagként használják a vizet) működő elektromos mező erősségét az amerikai Jupiter meghajtóban 150 kV / cm-nél, az Angara orosz meghajtóban pedig csak 80 kV / cm-nél választják meg. Az amerikaiak jobb technológiával rendelkeznek a víz és az elektródák előállítására, tehát a hajtóműben az anyag (víz) jobb tulajdonságai vannak, így a vízben a bomlás nagyobb feszültség mellett érhető el, és magasabb munkafeszültséget választhat.
Használata szempontjából azonban ismert, hogy a fém anyagokat gyakran használják, tekintettel a nagy szilárdsági és tartóssági fokokra, amelyeket ugyanazon anyagok fent említett részecskéivel és alkotóelemeivel borítottak. A felkínált képzés teljes mértékben megfelel a textilipar igényeinek. Az ágazat munkájára támaszkodik az összes textilszakmában és minden alkalmazásban.
Speciális anyagtudományi és technológiai szakember
A termékfejlesztést követi a projektmenedzsmenttől a termelési szervezetig. A tanfolyam magas színvonalú.
Biomassza, hulladék és energetikai anyagok mestere
Minden hallgatónak van lakása a városban vagy az egyetemen, ahol akár hétvégén is sportolhatnak.Még közelebbi példa a nagyfeszültségű vezetékek szigetelői. Történelmileg a porcelán szigetelők voltak először a szigetelők. Előállításuk technológiája meglehetősen bonyolult, szeszélyes. A szigetelők meglehetősen terjedelmes és nehéz. Megtanultuk, hogyan kell dolgozni üveggel - megjelent az üvegszigetelők. Könnyebbek, olcsóbbak, diagnosztizáltak valamivel egyszerűbbek. És végül, a legújabb találmányok a szilikon gumi szigetelők. Az első gumi szigetelők nem voltak túl sikeresek. Idővel a felszínükön mikrorepedések képződtek, amelyekbe szennyeződés halmozódott fel, vezető vezetékek képződtek, majd szigetelők léptek fel. A szigetelők viselkedésének részletes vizsgálata a légvezetékek elektromos mezőjében a külső légköri behatások alapján számos olyan adalékanyagot választott ki, amelyek javították az időjárási ellenállást, a szennyezésállóságot és az elektromos kisülések hatásait. Ennek eredményeként létrehozták a könnyű, tartós szigetelők egész osztályát a működési feszültség különböző szintjeire.
A Modern Kohászati \u200b\u200bTechnika Mestere
Olyan műszaki megoldásokat szeretne kidolgozni, amelyek kielégítik az energiaigényeket, és csökkentik a megújuló források felhasználását és az üvegházhatású gázok kibocsátását? Ágazati profil A specializáció ezen területein kívül minden diplomás diplomát szerzett műszaki anyagok, ipari kemencék, színesfém és ötvözetek előállítása, a minőség megtervezésének és javításának módszerei, valamint a gazdaságirányítás területén. Az elméleti ismereteket számos laboratórium és számítások egészítik ki a modern laboratóriumi technológiát alkalmazó további gyakorlati gyakorlatokkal, valamint azokkal a feladatokkal, amelyek a fémkohászati \u200b\u200bfolyamatokhoz és azok modellezéséhez kapcsolódnak.
Összehasonlításképpen: a 1150 kV-os felsővezetékek felfüggesztési szigetelőinek tömege összehasonlítható a huzalok súlyával a támaszok közötti távolságban és több tonna. Ez arra kényszeríti a párhuzamos szigetelők további párhuzamos telepítését, ami növeli a tartóterhelést. Tartósabb, és ezért masszív támasztékot kell használni. Ez növeli az anyagfelhasználást, a tartók nagy súlya jelentősen növeli a beszerelési költségeket. Referenciaként, a beszerelés költsége az elektromos vezeték felépítésének költségeinek 70% -áig terjedhet. A példa bemutatja, hogy az egyik szerkezeti elem miként befolyásolja a szerkezetet egészében. A szilikongumi használata drámai módon csökkenti a költségeket és felgyorsítja az építkezést. Ennek a haladásnak az alapja az új elektromos anyagok fejlesztése és használata a szigetelők számára. A könnyű szigetelők lehetővé teszik a tartók megvilágítását, ezáltal csökkentve a szélterhelést, olcsóbbá téve a felsővezetékek gyártását, szállítását és telepítését.
A fejlett anyagok fizikájának és technológiai mestere
Az absztraktok elsősorban a kiválasztott kutatási területekre összpontosítanak, vagy részben kiterjednek a kapcsolódó kutatási területekre, például a hőtechnika és a kerámia anyagokra vagy az anyagokra. A Fizikai Kar alapképzést és három mesterképzést kínál, amelyek szorosan kapcsolódnak a tanárok által végzett tanulmányokhoz. A két fő program teljes mértékben képviselteti magát angolul. E programokat úgy tervezték, hogy felkészítsék a hallgatókat nem csak a fizika végzettségére, hanem a fizika és a tudomány és a technológia egyéb tudományágainak végzettségével történő foglalkoztatásra is.
Például a hőálló organikus szilícium-dielektromos elemek létrehozása lehetővé tette az elektromos gépek működési hőmérséklete növelését, és ezáltal jelentősen megnövelheti a gép teljesítményét anélkül, hogy megnövelné annak méreteit és súlyát.
VÁLASZ
Anyagtudomány. A fémek osztályozása. A fémek atomi-kristályos szerkezete. Rácsok típusai és jellemzőik.
Anyagtudományi Alkalmazott Tudományok Mestere
Az anyagkutató osztály új folyamatok és technológiai modellek fejlesztésére összpontosít, elsősorban a közlekedési ágazatban felmerülő új anyagok és biológiai anyagok gyógyászati \u200b\u200bhasználatra, a sérült testrészek helyettesítésére vagy javítására. elősegíti az iparral való szoros együttműködést az iparági kutató részlegein keresztül. Az ipar-orientált kutatást az alapkutatással kombinálják, hogy jobban megértsék a mikroszerkezet mechanizmusait és az azokból származó tulajdonságokat.
2.1. Az anyagtudomány tudományos tudományág az anyagok felépítéséről, tulajdonságairól és céljáról. A műszaki anyagok tulajdonságai a gyártásuk során alakulnak ki. Ugyanazon kémiai összetételű, de eltérő gyártási technikákkal eltérő szerkezet alakul ki, és ennek eredményeként tulajdonságai.
Az anyagtudomány célja az anyagok szerkezetének és tulajdonságainak kialakulására vonatkozó törvények tanulmányozása keményítési módszerekkel a technológiában való hatékony felhasználás céljából.
Anyagtudományi és Mérnöki Mester
Mi teszi a programot egyedivé? Intézetünk hosszú távú célja egy oktatási egység létrehozása, amely a világszínvonalú tudomány anyagát tanulmányozza.
Kvantfizika Mestere a fejlett anyagtechnológiához
Ugyanakkor a program figyelembe veszi a kvantum elektronika rendszereinek és eszközeinek fizikai alapelveit, valamint néhány fontos technológiát a kvantumszerkezetek és a kvantum anyagok fizikai és kémiai tulajdonságainak előállításához és méréséhez. A hallgatók az általános fizika egyetemi tanfolyamaiban és az elméleti fizika bevezetésében tanulmányozták alapképzés céljából, amely tanfolyamokat tartalmaz: elméleti mechanika és rugalmassági elmélet, elektrodinamika, kvantummechanika és statisztikai fizika.Az anyagtudomány fő feladata az összetétel, a szerkezet és a tulajdonságok közötti kapcsolat megteremtése, a hőkezelés, kémiai-hőkezelés és az egyéb keményítési módszerek tanulmányozása, a főbb anyagtípusok tulajdonságainak ismerete.
2.2. Az összes fémet szokásosan fekete és színesfémekre osztják. A vasfémek általában sötétszürke színűek, nagy sűrűségűek (kivéve az alkáli), magas olvadáspontúak, viszonylag magas keménységűek. Ezek közül néhány (vas, titán, kobalt, mangán, cirkónium, urán stb.) Polimorfizmussal (allotropia) rendelkezik. A legjellemzőbb vasfémek a vas.
Mester Komplex Anyagok: Hőanalízis és Reológia
Tanulási modul felépítése. Alapvető módszerek Anyagok hőmechanikai tulajdonságai. Legjobb gyakorlatok Statisztikai adatok elemzése Környezeti alkalmazások Hőkezelés és lézeres elemzés Termomechanikus fáradtság. Komplex folyadékok reofizikája Strukturált anyagok. Nanóanyagok A polimerek fizikai kémiája A polimer fizika statisztikája, a fényszórás módszerei.
Karrier lehetőségek Az ezen a gyakorlat során elsajátított gyakorlati készségek versenyképességet biztosítanak a diplomások számára a záróvizsgákra való jelentkezés során. Angol nyelvű belépési követelmények. Alapképzés, a diploma felső programjában a felsőbb vagy a nemzetközi egyenérték második szintjének minimális különbségével. megfelelő zseni.
A színesfém vörös, sárga, fehér. Nagyon rugalmasságuk, alacsony keménységük és alacsony olvadáspontjuk van. Az ónról ismert, hogy polimorfizmusa van. Egy tipikus képviselő a réz.
A vasfémek közé tartozik:
- vasfémek - vas, kobalt, nikkel, mangán;
- tűzálló fémek; olvadáspontja magasabb, mint a vasé, azaz több mint 15390С
Mester Program Fotonika
A Photonics Master's Program egy kétéves program, amelyet angol nyelven tanítanak a Kelet-Finn Egyetem Fotonikai Intézetében, Joensuu, Finnország. Ha érdekli az anyagtudomány és a mérnöki karrier, vagy többet szeretne tudni a végzős iskola ezen izgalmas területéről, akkor jött a megfelelő helyre!
Anyagtudományi Mester
Az Anyagtudományok Master of Science célja, hogy szilárd alapot biztosítson a sokféle anyag kémiai, fizikai és technológiai viselkedéséhez, összpontosítva az ezen a területen jelenleg elért eredményekre. A tanfolyam fejlett és átfogó elméleti és gyakorlati képzést kínál a következő interdiszciplináris területeken: kémia és szilárdtestfizika, anyaggyártás, gyártás és tesztelés, különös tekintettel az anyagok szerkezetének és tulajdonságainak jellemzésére és modellezésére.
Titán, vanádium, króm, cirkónium, niobium, molibdén, volfrám, technecium, hafnium, renium;
- uránfémek (aktinidák) - torium, tengeri kökörcsin, urán, neptunium, plutónium stb. (89–103 elem);
- ritkaföldfémek (57–71 elemmel), lantán, cérium, niodimum stb.
- alkáliföldfémek
Lítium, nátrium, kalcium, kálium, rubídium, stroncium, cézium, bárium, Franciaország, ródium, skandium.
Nanotechnológia és nanotudomány
A nanovilág vezérlőegysége nanométer. A nanotechnológia egy multidiszciplináris kutatási és fejlesztési terület, amely a végtelen tudásán és készségein alapul. Átcsoportosítják, vagy inkább azokat a módszereket, amelyek lehetővé teszik az anyag előállítását, kezelését és jellemzését nanométeres skálán. A nanotechnológia a fogalmak és folyamatok formalizálása a nanotudományból, azaz tudományok, amelyek célja az anyag tulajdonságainak tanulmányozása és megértése egy atom és egy molekula méretében.
A "nanoanyag" kifejezésnek sok meghatározása van. A nanomateria természetes anyag, véletlenszerűen kialakítva vagy szabad részecskékből, aggregátum vagy agglomerátum formájában, amelynek a numerikus méreteloszlásban levő részecskék legalább 50% -ának egy vagy több külső mérete van. 1 nm és 100 nm között.
A színesfémek közé tartozik:
- tüdő - berillium, magnézium, alumínium;
- nemesfémek
Ruténium, rádium, palládium, ozmium, iridium, platina, arany, ezüst és féldrágakő réz;
- olvasztható fémek - cink, kadmium, higany, gallium, indium, derék, germánium, ón, ólom, arzén, antimon, bizmut.
A fémek és ötvözetek között szerepelnek a porkohászatból nyert anyagok.
A nanoanyagok két fő családja van. Nano-tárgyak, amelyek olyan anyagok, amelyeknek egy, kettő vagy három külső mérete a nanoméretnél van, azaz körülbelül 1 és 100 nm között van. A nanoobjektumok között három kategóriát lehet megkülönböztetni. Nanorészecskék, amelyek olyan nanobjektumokat jelölnek, amelyeknek három külső mérete a nanoméretnél van: latex, cink-oxid, vas és cérium nanorészecskéi, alumínium-oxid, titán-dioxid, kalcium-karbonát stb .; nanoszálak, nanocsövek, nanoszálak vagy nanocassettek, amelyek olyan nanobjektumok, amelyekben két külső méret nanoskálán van, és a harmadik méret sokkal nagyobb. A nano-tárgyak felhasználhatók por, folyékony szuszpenzió vagy gél formájában.
Nemfémes anyagok osztályozása:
- szerves és szervetlen polimerek;
- műanyagok;
- kompozit anyagok;
- gumi és gumi;
- ragasztóanyagok és tömítőanyagok;
- festék;
- grafit;
- üveg;
- kerámia.
A rendszer állapotdiagramja, az összetevők szilárd állapotban történő teljes oldhatatlansága mellett (eutektikával).
Nanoszerkezetű anyagok, amelyek belső vagy felületi struktúrája van a nanoméretben. A nanoszerkezetű anyagok közül több családot lehet megkülönböztetni, amelyek között. A nanoobjektumok lehetnek egyedi formában vagy aggregátumok vagy agglomerátumok formájában, amelyek mérete jelentősen meghaladja a 100 nm-t. nanokompozitok. Ezeket az anyagokat a nano-objektumok egészére vagy egy részére összeállítják, amelyek javítják vagy specifikus tulajdonságokat adnak a nano-skála számára. A nano tárgyakat beillesztik a mátrixba vagy a felületre új funkciók bevezetése vagy bizonyos mechanikai, mágneses, hő tulajdonságok módosítása stb. A nanokompozitok példái a sportfelszerelési ágazatban használt szén nanocsövekkel feltöltött polimerek mechanikai szilárdságának növelése és súlyuk csökkentése érdekében. nanoporózus anyagok. A szilikon aerogelek nanoporózus anyagok, kiváló hőszigetelő tulajdonságokkal.
- Nanoobjektumok aggregátumai és agglomerátumai.
- Ezeknek az anyagoknak nanoméretű pórusai vannak.
1. ábra - Az eutektikus ötvözetek állapotdiagramja
Ezekben az ötvözetekben a szilárd halmazállapotú alkotóelemek egymásban oldhatatlanok és kémiai kölcsönhatásba nem lépnek.
A diagram egyfázisú területei:
1) L folyadék - a liquidus DCE vonal fölött;
2) A fázis - 0FD vonal;
3) B fázis - 100-G-E vonal.
A diagram jellegzetes pontja a C hármas pont, és eutektikus ötvözetnek felel meg, amely C "% B-t tartalmaz. Ezekben az ötvözetekben az eutektika A és B kristályokból áll, a rajzon szereplő régió az SS vonal". FCG vonal - eutektikus transzformációs vonal: L eut -\u003e eut (A + B). Ugyanez a vonal a solidus-nal. Ennek a rendszernek az ötvözeteinek kristályosodása a DCE vonalon kezdődik az eutektikus összetétel szempontjából redundáns komponens szilárd kristályainak felszabadulásával, és az eutektikus transzformációval az FCG vonalon fejeződik be.
Ezen elõállított nanoanyagok közül néhányat évek óta gyártanak olyan fontos mennyiségû mennyiségben, mint titán-dioxid, korom, alumínium-oxid, kalcium-karbonát vagy amorf szilícium-dioxid. A későbbi kisebb mennyiségekben készülnek, mint például szén nanocsövek, kvantum pontok vagy dendrimerek.
Vannak olyan nanoanyagok is, amelyeket az emberek véletlenül állítanak elő, és amelyeket néha ultrafinom részecskéknek neveznek bizonyos termikus és mechanikai folyamatok, például hegesztés vagy hőszórás, belső égésű motorok kibocsátása stb. Eredményeként.
Ötvözetek szerkezeti elemei (és azok ábrán látható területei):
1) A kristályok - 0FD vonal;
2) B kristályok - 100-G-E vonal;
3) eutektikus kristályok (eut (A + B)) - SS vonal. "
A grafitizálás folyamata a fehér öntött ötvözet lágyítása közben.
Rockwell módszer (GOST 9013)
Ennek alapja a csúcs felületére való nyomás egy bizonyos terhelés alatt (7.1. Ábra b)
Végül, természetes ultrafinom részecskék vannak jelen a környezetünkben, például vulkanikus gőzök vagy vírusok. Az anyag átvitele a nanoméretű méretekre olyan váratlan tulajdonságokat tár fel, amelyek gyakran teljesen különböznek ugyanazon anyagok tulajdonságaitól mikro- vagy makroszkopikus méretekben, különös tekintettel a mechanikai stabilitásra, a kémiai reakcióképességre, az elektromos vezetőképességre és a fluoreszcenciára. A nanotechnológia olyan anyagok kifejlesztéséhez vezet, amelyek alapvető tulajdonságai megváltoztathatók.
Például az arany mikrometriás skálán teljesen inaktív, miközben kiváló katalizátorává válik a kémiai reakciókhoz, amikor nanoméret-mérésre van szükség. Az összes nagyobb anyagcsalád a következőkre vonatkozik: fémek, kerámia, dielektrikumok, mágneses oxidok, polimerek, szén stb.
Belső rész lágy anyagokhoz (HB 230-ig) - acélgömb 1/16 ”(Ø1,6 mm) átmérőjű, keményebb anyagokhoz - gyémántkúp.
A rakodást két szakaszban hajtják végre. Először egy előterhelést (10 kf) kell alkalmazni, hogy szorosan megérintse a mintát a hegyével. Ezután a P 1 fő terhelést alkalmazzák, egy ideig a P általános munkaterhelést alkalmazzák. A fő terhelés eltávolítása után a keménységi értéket a h csúcs teherautó maradék bemélyedésének mélysége határozza meg.
Az anyag jellegétől függően három keménységi skálát (A, B, C) használunk.
A keménységet a lenyomat mérete határozza meg (7.1. Ábra c).
Behúzásként egy gyémánt tetraéder piramisot használunk, amelynek csúcsa 136 °.
A keménységet az alkalmazott P terhelés és az F nyomtatás felületének hányadosaként kell kiszámítani:
A P terhelés 5 ... 100 kgf. Ujjlenyomat átlója da készülékre szerelt mikroszkóppal mérve.
Ennek a módszernek az az előnye, hogy bármilyen anyag, vékony termék, felületi réteg keménységét meg lehet mérni, a módszer nagy pontossága és érzékenysége.
Mikrokeménységi módszer az ötvözet egyes szerkezeti elemeinek és fázisának keménységének meghatározására szolgál, nagyon vékony felületi rétegek (milliméter századok).
Hasonló a Vickers módszerhez. A behúzó egy kisebb méretű piramis, a behúzási terhelés 5 ... 500 gs
Scratch módszer.
Gyémántkúp, piramis vagy gömb segítségével karcolásra kerül sor, ami mérőszám. Más anyag megkarcolásakor és egy méréssel összehasonlítva megítélik az anyag keménységét.
Egy 10 mm széles karcolás alkalmazható egy bizonyos terhelés alatt. Vegye figyelembe a teher nagyságát, amely ezt a szélességet adja.
Dinamikus módszer (Shore)
A labdát egy adott magasságból a felszínre dobják, ez egy bizonyos összeget visszatér. Minél nagyobb a visszapattanás, annál nehezebb az anyag.
A speciális bemetszésű minták ütéshajlításának dinamikus tesztelése (GOST 9454) eredményeként kiértékeljük az anyagok viszkozitását, és megállapítottuk azok hajlamát a viszkózusról törékeny állapotra.
Technológiai tulajdonságok
Technológiai tulajdonságok jellemzi az anyag azon képességét, hogy hidegen és melegen dolgozzon fel különféle módszerekkel.
1. Öntödei tulajdonságok.
Ismertesse az anyag azon képességét, hogy kiváló minőségű öntvényt nyerjen belőle.
Folyadékáram - az olvadt fém képessége kitölteni az öntőformát.
Zsugorodás (lineáris és térfogatú) - jellemzi az anyag azon képességét, hogy megváltoztassa lineáris méreteit és térfogatát a megszilárdulás és hűtés során. A lineáris zsugorodás megakadályozása érdekében, ha nem szabványos mérőkészülékekkel modellek készülnek, figyelembe véve egy bizonyos fém zsugorodását ...
elkülönítés - a kémiai összetétel heterogenitása térfogatban.
2. Az anyag képessége nyomáskezelésre.
Ez az anyag képessége megváltoztatni méretét és alakját külső terhelések hatására, összeomlás nélkül.
Ezt a gyártáshoz lehető legközelebbi körülmények között végzett technológiai tesztek eredményeként ellenőrzik.
A lemez anyagát gömb alakú lyuk hajlításához és rajzolásához tesztelik. A huzalt hajlításra, csavarásra és tekercsre tesztelték. A csövek eloszlását, bizonyos magasságra történő elsimítását és hajlítását megvizsgálják.
Az anyag alkalmasságának kritériuma a hibák hiánya a vizsgálat után.
3. Hegeszthetőség.
Ez az anyag azon képessége, hogy a kívánt minőségű állandó vegyületeket képezzen. A hegesztés minősége alapján értékelik.
4. A feldolgozás képessége vágással.
Ez jellemzi az anyag különféle vágószerszámokkal történő megmunkálhatóságát. A szerszám tartóssága és a felületi réteg minősége alapján értékelik.
Működési tulajdonságok
A működési tulajdonságok jellemzik az anyag azon képességét, hogy meghatározott körülmények között működjön.
Kopásállóság - az anyag azon képessége, hogy ellenálljon a felületpusztulásnak, külső súrlódás hatására.
Korrózióállóság - az anyag képessége ellenállni az agresszív savas, lúgos környezetnek.
Hőállóság - ez az anyag képessége, hogy ellenálljon az oxidációnak gáznemű környezetben magas hőmérsékleten.
Hőállóság - ez az anyag képessége megtartani tulajdonságait magas hőmérsékleten.
Hideg ellenállás - az anyag azon képessége, hogy alacsony hőmérsékleten fenntartsa a műanyag tulajdonságokat.
súrlódásmentes - az anyag képessége, hogy behatoljon egy másik anyagba.
Ezeket a tulajdonságokat speciális tesztek határozzák meg a termékek munkakörülményeitől függően.
Az anyag kiválasztásakor a szerkezet létrehozásához teljes mértékben figyelembe kell venni a mechanikai, technológiai és működési tulajdonságokat.
Az austenit képződése és szemcsés növekedése hevítéskor. Túlmelegedés és kiégés.
Az austenit képződése hevítéskor
Fe - C állapotdiagram
A perlite átalakulása az austenitré, kinetikája betartja a melegítés során bekövetkező fázis-átalakulások alapvető törvényeit.
Kísérletileg megállapítottuk, hogy az austenitmagok a ferrit és a cementit határain keletkeznek. Az austenitmagok kialakulásának kezdeti stádiumát nem vizsgálták kísérletileg, és ezekre vonatkozóan csak feltételezések vannak. Α o.c.c. átalakítása → γ g.c.c. tiszta vasban csak 911 ° C-nál alacsonyabb hőmérsékleten lehetséges. Ha a ferrit érintkezésbe kerül a cementittel, akkor az állapotdiagramnak megfelelően az α - γ-transzformációnak 727 ° C-tól kezdődő hőmérsékleten kell megtörténnie. Az austenit valamivel az A 1 pont fölötti hőmérsékleten körülbelül 0,8% C-ot tartalmaz, míg az acélban lévő ferrit százszázalék széntartalmat tartalmaz.
Hogyan történik tehát a fázisfázis a belvárosban? K. rács és viszonylag magas széntartalom?
Az austenit eredetére vonatkozó legtöbb hipotézis ingadozási reprezentációkból származik, és két szélsőséges esetet hivatalosan figyelembe vesznek. Először el lehet képzelni, hogy az austenit nukleációjának alapja a koncentráció ingadozása. A ferriten belül a kritikus méretű jelentős számú ingadozó régió kialakulásának valószínűsége elhanyagolható, mivel nagyon kevés szénatom van. A ferrit és a cementit határán a fázisok között folyamatos atomcserék (dinamikus egyensúly) és a határrétegben (a ferrit sokkal nagyobb valószínűséggel ingadozik körülbelül 0,8% C koncentrációjú kritikus méretű szakaszok előfordulásakor).
Az ilyen helyek, az A1 pont feletti legkisebb túlmelegedés mellett, a szilárd oldat polimorf α - γ transzformációján mennek keresztül, és az austenit szemcsék stabil növekedési központjaivá válnak. Az A 1 pont alatt hasonló helyek is előfordulhatnak a ferritben, de ezek nem alakulnak az austenit növekedésének stabil központjaivá, mivel az γ-rács itt termodinamikailag instabil.
Egy másik feltevés az, hogy amikor az austenit nukleátok, akkor nem a koncentráció ingadozása az elsődleges, hanem a rács ingadozásának átrendeződése. A ferrit belsejében megjelennek és eltűnnek azok a régiók, amelyek γ-rácsos, ingadozó eredetűek, és a keményfém szén belép ezekbe a régiókba A 1 feletti hőmérsékleten, A 1 feletti hőmérsékleten, és ha kritikus méretűek, akkor az austenit stabil növekedési központjává válnak.
22.2.
Ha felmelegíti a fém felső kritikus pontjába, és tovább folytatja a hőmérséklet emelését, akkor mikroszkóp alatt megvizsgálhatja a fém szemcsék növekedését.
Minél magasabb a hőmérséklet, annál erősebben növekszik a gabona és annál nagyobb, annál hosszabb a melegítés egy adott hőmérsékletre. A nagyon durva szemcsés fémet túlhevített fémnek nevezzük.
A kovácsolás során az erősen túlmelegedett fém hibákat és repedéseket okoz, különösen egy öntvény vagy tuskó sarkában, és a törés szerkezete jelentősen megnövekedett, amelyet viszonylag könnyen meg lehet figyelni egy egyszerű szemmel. A túlmelegedés két tényezőtől függ: hőmérséklettől és a melegítési időtől.
A kemence kovácsolásának gyakorlatából ismert, hogy ha az öntvényt vagy a tuskót kemencében magas hőmérsékleten tartják (például egy kemence hegesztési részében), akkor egy ilyen öntvény vagy tuskó kovácsolásakor a túlmelegedés hibákat okoz. Éppen ellenkezőleg, a kemencében ugyanabban a hőmérsékleten, de rövidebb ideig elhelyezkedő öntvényt normál módon kovácsolják.
Így a fém túlmelegedése bármilyen, a kritikus pontot meghaladó hőmérsékleten lehetséges, de a túlmelegedés mértéke ezen a hőmérsékleten az expozíciós időtől függ.
A túlhevített fém kijavítható későbbi izzításokkal, azaz lassú melegítéssel 10-30 ° C hőmérsékletre a pont fölött, és ezt követő lassú hűtéssel.
Ha a hevített fém hosszabb ideig magas hőmérsékleten marad a kemencében, akkor az kiég. Az égés azért következik be, mert a kemencegázokban levő oxigén a felszínről mélyen behatol a fémbe, a fém szemcséjének határjai oxidálódnak, és a nagy szemcsék között képződött anyag megolvad. Ennek eredményeként folyékony fóliák képződnek a fém szemcséi között, a szemcsék közötti kötés megszakad, és a fém törékenyé válik, nagy repedések jelennek meg a munkadarabon, és darabokra bomlik. A további hevítés a munkadarab egyes részeinek megolvadásához vagy megsemmisüléséhez vezet. Az égés elsősorban a hevítési hőmérséklettől, a kemencegázok összetételétől és a fém magas hőmérsékleten történő hevítési idejétől függ.
Az égetett fém nem rögzíthető, a tuskó általában elveszik, és a tartósított fém csak nyitott kandalló kemencében történő olvasztással használható fel.
A fém kiégésének megakadályozása érdekében a hevítés során figyelembe kell venni a következő alapvető feltételeket:
1. Égesse el az üzemanyagot a legalacsonyabb felesleges levegő-együtthatóval, hogy a kemencegázokban ne legyen szabad oxigén.
2. Ne töltsön ömlesztve a kemence alá a lemezeket, hanem rendezze el úgy, hogy a kemencegázokkal mossák őket, ha lehetséges, és hogy a fáklyaégők vagy fúvókák ne (nyalják el) a felmelegített üregek felületét.
3. Olyan sok fémet tölthet be a kemencébe, hogy a kovácsdarab egyidejűleg kovácsolhatja azt a munkadarab kovácsolási hőmérsékletre melegítéséhez szükséges idő alatt. Jobb a kemence darab módszerrel történő betöltése, azaz egy vagy két melegített tuskó kiürül a kemencéből, és a hideg tuskókat betáplálják a helyükre stb. Darabbetöltés esetén a fém magas hőmérsékleten tartásának időtartamát kell figyelembe venni a melegítéshez. És ez lehetővé teszi a fém túlmelegedésének és kiégésének elkerülését.
Önmotorosodás.
A fűtött termékeket hűtőközegbe helyezik, és a teljes lehűlésig tartják. A termék eltávolítása után a felületi rétegeket a belső hő hatására a kívánt hőmérsékletre melegítik fel, vagyis ön-edzést végeznek (lásd: Acél-edzés). Olyan termékekhez használják, amelyeknek a felület nagy keménységét és a mag viszkozitását össze kell kapcsolniuk (ütőszerszámok: kalapácsok, vésők).
A feldolgozási technológia a következő: Alkatrészek betöltése acéldobozba légmentesen zárható homokszárakkal. Az alkatrészek oly módon vannak elrendezve, hogy mindkét oldalukkal karburátorral legyenek borítva, és ne érintkezzenek egymással és a doboz falával. Ezenkívül a dobozt hermetikusan lezárják homok redőnyökkel, vagy tűzálló agyaggal borítják, és behelyezik a kemencébe.
Normál üzemmód: 900-950 fok, 1 órás expozíció (a doboz felmelegítése után) a cementált réteg vastagságának 0,1 mm-jén. 1 mm réteg eléréséhez - expozíció 10 órán keresztül.
"Gyorsított" módban a cementálást 980 fokon hajtják végre. Az expozíciót felére csökkentik, és 5 órát vesz igénybe, hogy 1 mm-es réteget kapjon. Ugyanakkor egy cementit háló alakul ki, amelyet a fém többszörös normalizálásával el kell távolítani
Ezt a folyamatot széntartalmú gázok atmoszférájában hajtják végre. A gázcementnek számos előnye van a szilárd porlasztóban történő cementáláshoz képest, ezért széles körben használják az ömlesztett alkatrészeket gyártó gyárakban.
Gázcementálás esetén a szén adott koncentrációját kaphatja a rétegben; a folyamat időtartama lerövidül, mivel nem szükséges melegíteni az alacsony hőhatású porlasztóval töltött dobozokat; biztosítva van a folyamatok teljes gépesítésének és automatizálásának lehetősége, és az alkatrészek ezt követő hőkezelése jelentősen egyszerűsödik, mivel az edzést közvetlenül a cementáló kemencéből lehet elvégezni.
Nagysebességű acélok
A nagysebességű acélokat széles körben használják olyan vágószerszámok gyártására, amelyek jelentős erőterhelés és a vágóélek melegítése (600-640 ° C-ig) körülmények között működnek. Ez az acélcsoport magában foglalja az erősen ötvözött volfrámot és más karbidképző elemeket (molibdén, króm, vanádium), amelyek kettős kikeményedés eredményeként nagy keménységet, szilárdságot, hő- és kopásállóságot mutatnak: a) martenzitikus az edzés során; b) diszperziós keményedés egy viszonylag magas hőmérsékleten (500-620 ° C), ami kikeményedési fázisokat enged fel.
A nagysebességű acélokat "P" betűvel (gyors - gyors) és egy számmal jelöljük, amely a W átlagos tartalmát jelöli, valamint az azt követő betűkkel és számokkal, amelyek az egyéb ötvözőelemeket és azok mennyiségét jelzik, az ötvözött acélok szabványos jelölése szerint. A szén és a króm nem jelent nagysebességű acélokat (tömegszázalékuk 1% és 4%), valamint a P-1, P9, P9K5, P6M5 stb. Acélokban a molibdén legfeljebb 1% -át tartalmazza és a vanádium.
A nagy sebességű acélok kémiai összetételét a táblázat tartalmazza. 6.7.
A fő tulajdonságok szerint a nagysebességű acélokat öt alcsoportra osztják: 1) közepes hőálló acél (P9, P6M5 típus); 2) fokozott kopásállóság (R12F3, R6M5F3 típus); 3) fokozott hőállóság (P6M5K5, P9K5 típus); 4) nagy kopás- és hőállóság (R18K5F2 típus); 5) nagy keménység és hőállóság, javított őrlési képességgel (P9M4K8, V11M7K23 típus).
Ezeknek az acéloknak azonban sok közös jellemzőjük van. Ezért a szerkezeti jellemzők, tulajdonságok és a hőkezelési módok figyelembevételének egyszerűsítése érdekében ezeket a feldolgozási teljesítmény szerint három csoportra lehet osztani:
· Normál teljesítményű acél (közepes hőállóságú acél);
· Fokozott termelékenységű acél (fokozott hő- és kopásállóságú acél);
· Nagyteljesítményű acélok (nagy hő- és kopásállóságú acélok).
· Keményfémkeményedéssel rendelkező acélok szerkezete ("P" típusú acél) minden csoportban nagyjából megegyezik. Az utolsó hőkezelés után (oltás + edzés) szerkezetük martenzitet tartalmaz, főleg M6 C és MS típusú ötvözött karbidok diszpergált részecskéinek felszabadulásával. Egy ilyen szerkezet 600–640 ° С-ig biztosítja a szerszám hőállóságát.
· A legnagyobb hőállóság (700–720 ° C-ig) az erősen ötvözött Fe-Co-W-Mo ötvözetekben, fémek közötti edzéssel (V4M12K23 és V11M7K23 fokozat). A végső hőkezelés után ezen ötvözetek szerkezete alacsony keménységű (30–40 HRC E) szénmentes (vagy alacsony széntartalmú) martenzitből és finoman eloszlatott fémközi vegyületekből (Fe, Co) 7 (W, Mo) 6, Fe 3 W 2 (Fe 3 Mo 2) áll. , (Fe, Co, Ni) 7 (W, Mo) 6.
· A nagy keménységet (HRC E 68–70) és a hőállóságot (720 ° C) a következők biztosítják: a) a fázistranszformációk kezdetének magasabb hőmérséklete (900–950 ° C), amely 100 ° C-kal magasabb, mint a keményfém keményedésű acélé; b) nagy mennyiségű keményedési fázis, nagy diszperzióval (2-3 mikronig) és egyenletes eloszlással jellemezve a fő mátrixban.
· A nagysebességű acélok a ledeburit (karbid) osztályba tartoznak, szerkezetük nagyjából megegyezik. Ezen acéldarabok karbid-eutektikát tartalmaznak rács formájában az austenit szemcsék határain (6.1. Ábra, a), amely élesen csökkenti a szokásos mechanikai tulajdonságokat, különösen a rugalmasságot. A forró nyomáskezelés (kovácsolás, hengerlés) során a keményfém eutektikumot összetörik, és a zúzott karbidok egyenletesebben oszlanak el a fő mátrixban (6.1. Ábra, b).
· Hengerlés vagy kovácsolás után a nagysebességű acélokat izotermikus izzításnak vetik alá, hogy csökkentsék a keménységet és megkönnyítsék a megmunkálást. Az acélt 800–850 ° C hőmérsékleten tartják, amíg az austenit teljesen felesleges karbidokkal gyöngy-szorbit szerkezetűvé alakul.
Hőkezelés.Nagy keménység és hőállóság, kielégítő szilárdsággal és keménységgel rendelkező szerszámok a nagy sebességű acélokból megkeményedés és ismételt edzés után szerezhetők be.
keményedés . Kioltás közben történő hevítés során biztosítani kell a volfrám, molibdén és vanádium oldhatatlan karbidjainak maximális oldódását az austenitben. Egy ilyen szerkezet növeli a keményedhetőséget, és lehetővé teszi az erősen ötvözött martenzit előállítását, amelynek hőállósága a lehűtés után nagy. Ezért a hűtési hőmérséklet nagyon magas és 1200–1300 ° С
A szerszám repedésének és deformációjának megakadályozására az acélok alacsony hővezető képessége miatt az oltást egy vagy két olvadt só melegítésével hajtják végre: az első 400–500 ° C-on, a második 800–850 ° C-on. A végső melegítést sófürdőben (BaCl 2) is végezzük, nagyon alacsony zársebességgel T c-nél: 10–12 s / 1 mm szerszámvastagságban, „P” acélokból és 30–60 s a B11M7K23 típusú acélnál. Ez elkerüli az austenit szemcsék növekedését (legfeljebb 10. számú), az oxidációt és a dekarbonizációt.
Az egyszerű formájú szerszámokat olajban, a komplex eszközöket sóoldatokban (KNO 3) 250–400 ° C-on oltjuk le.
Az oltás után a nagysebességű acél szerkezete (6.1. Ábra, c)) erősen ötvözött martenzitból áll, amely 0,3–0,4% C-t tartalmaz, és nem oldódik fel a felesleges karbidok melegítése során, és körülbelül 20–30% maradék austenitből áll. Ez utóbbi csökkenti a szerszám keménységét, vágási tulajdonságait, rontja az összetarthatóságot, jelenléte nemkívánatos.
Vakáció. Többszörös edzéssel diszpergált karbidok képződnek a maradék austenitből, az austenit dopping mennyisége csökken, és martenzites átalakuláson megy keresztül. Általában a hármas edzést 550–570 ° C hőmérsékleten használják 45–60 percig. A P18 nagysebességű acélból készült szerszám hőkezelési módját a 2. ábra mutatja. 6.2. A lehűlés utáni hideg kezeléssel csökkenthető a levelek száma, ez csökkenti a maradék austenit tartalmát. A hidegfeldolgozó szerszámoknak viszonylag egyszerű formája van. A keménység keménysége a HRC E 62–63 megszilárdulása után, és az edzés után HRC E 63–65-re növekszik.
Felületkezelés. A vágószerszámok felületi rétegének keménységének, kopásállóságának és korrózióállóságának további növelése érdekében olyan technológiai műveleteket alkalmaznak, mint például cianidálás, nitridálás, szulfidálás, gőzkezelés és egyéb felületkeményítő technológiák. Ezeket a végső hőkezelés, a szerszámok őrlése és élezése után hajtják végre.
az ionizálást 550–570 ° C-on 5–30 percig folyékony közegben és 1,5–3,0 órán keresztül gáz atmoszférában hajtják végre. A folyékony cianidáláshoz olvadt NaCN-oldattal (90 vagy 50%), Na2C03-nal, NaOH-val (KOH) készült fürdőket használunk. A gáz cianizálását ammónia és karburáló gáz keverékében hajtják végre.
A műszerek titrálását 550–660 ° C hőmérsékleten végezzük 10–40 percig ammónia atmoszférában. A gáz nitridálását 20% ammónia és 80% nitrogén keverékében is végezzük; ez utóbbi előnyös, mivel ebben az esetben a réteg kisebb törékenysége biztosított.
A szulfidálást 450–560 ° C hőmérsékleten végezzük, 45 perc és 3,0 óra között folyékony olvadékban, például 17% NaCl, 25% BaCl2, 38% CaCl2, 3-4% K 4 Fe (CN) 6, amelyek kéntartalmú FeS, Na2S04, KCNS vegyületeket adnak hozzá.
Párolás közben a szerszámokat egy lezárt sütőbe helyezik, és 300–350 ° C hőmérsékleten tartják 1–3 MPa nyomáson 20–30 percig a levegő eltávolításához. Ezután a hőmérséklet 550–570 ° C-ra emelkedik, 30–60 percig tartva, a gőz atmoszférában 300–350 ° C-ra hűtve, ezután a gőzellátás leáll. A hűtés kemencében vagy levegőben végződik, majd a készüléket azonnal forró orsóolajjal öblítik.
Alkalmazás. Egy adott szerszám acélminőségének kompetens megválasztása, a működési körülményektől és a feldolgozandó anyagtól függően, lehetővé teszi a kiválasztott acél tulajdonságainak maximális felhasználását és ennek eredményeként ésszerűen ötvözött anyagok fogyasztását, valamint meghatározza bizonyos bevonatok, felületkezelési és egyéb felületkeményítési módszerek szükségességét. A táblázatban. 6.9. A leggyakoribb nagysebességű acélok ajánlott alkalmazási területeit a feldolgozott anyagok típusától és a feldolgozás típusától függően mutatjuk be. Ez a megközelítés a szerszámacélok bármilyen célra történő kiválasztásához hozzájárul a termelékenység és a termelés hatékonyságának növeléséhez.
VÁLASZ
Az anyagok szerepe a modern technológiában. Az anyagtudomány mint tudomány fejlődésének története
Az anyagtudomány a fizika és a kémia azon ágainak tulajdonítható, amelyek az anyagok tulajdonságait vizsgálják. Ezenkívül ez a tudomány számos módszert alkalmaz az anyagok szerkezetének tanulmányozására. Az ipari csúcstechnológiás termékek gyártásakor, különösen mikroszkópokkal és nanoméretű tárgyakkal végzett munkák során, részletesen meg kell ismerni az anyagok tulajdonságait, tulajdonságait és szerkezetét. Ezeknek a problémáknak a megoldására, és úgynevezett tudomány - anyagtudomány.
Az anyagtudomány fejlődésének kezdete abban a pillanatban tekinthető, amikor az ember először választotta, hogy mit vegyen a kezébe - botot vagy kőt, vagyis az anyagtudomány születése egybeesik a kőkorszak kezdetével.
Ezért az anyagtudomány az alkalmazott tudomány egyik legrégebbi formája, amely az emberiséggel együtt hosszú utat tett meg a primitív kőfeldolgozástól és az egyszerű kerámia előállításától a modern szuperpopuláris nanotechnológiáig. A régóta a kohászat és a fém tudomány uralkodott az anyagtudományban, azaz az anyagtudományt valójában a fémek tudományához hasonlították.
A modern anyagtudomány a fémtudományon is alapul, azonban a fémek és ötvözeteik mellett az anyagtudomány számos más különféle anyagot tanulmányoz, mind rendeltetés (műanyagok, félvezetők, biológiai anyagok), mind összetételük szerint (szénanyagok, kerámiák, polimerek stb.)