При каких условиях происходит хрупкое разрушение?

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РФ

ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

 

Факультет вечернего  и заочного обучения

 

Кафедра оборудования технологии сварочного производства

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Материаловедение»

Вариант №14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        Выполнил:

     Проверил:

 

 

 

 

Воронеж 2011

 

ВОПРОСЫ К КОНТРОЛЬНОЙ  РАБОТЕ

 

1. При каких условиях происходит хрупкое разрушение? ……………………3
2. Чем объясняется разница в растворимости углерода в гамма-железе и альфа-железе? …………………………………………………………………….3
3. Как получить при нормальной температуре аустенитную структуру? …...4
4. Для каких деталей рекомендуется поверхностная закалка индуктором и лазером?……………………………………………………………………………4
5. Какие стали применяют для изделий, работающих в агрессивных средах?4
6. Альфа- и бета- стабилизаторы в титановых сплавах………………………..4
7. Волокнистые и дисперсно-упрочненные композиты……………………….5
8. Карбоволокниты. Их состав, свойства, применение………………………..6
9. Как меняются свойства резины под действием озона, температуры, радиации, вакуума?……………………………………………………………….7
10. Классификация клеев…………………………………………………………8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. При каких  условиях происходит хрупкое  разрушение?

 

Хрупкое разрушение происходит под действием нормальных растягивающих  напряжений, вызывающих отрыв одной  части тела от другой без заметных следов макропластической деформации.

Главной причиной хрупких  разрушений, как показали исследования, являлась низкая температура. При понижении  температуры пластичность некоторых  сталей существенно снижается, это  создает предпосылки для хрупкого разрушения.

 

 

2. Чем объясняется  разница в растворимости углерода  в гамма-железе и альфа железе?

 

Альфа-железо может растворять ничтожное количество углерода – 0,006 – 0,04%, а гамма-железо – до 2 %. Различная растворимость углерода в альфа-железе и гамма-железе объясняется следующим. В кристаллической решетке альфа-железа атомы железа располагаются таким образом, что промежутки между ними очень малы и атомы углерода не могут проникнуть в эти промежутки. В кристаллической решетке гамма-железа атомы расположены плотнее, но между некоторыми из них промежутки увеличены. Через эти промежутки атомы углерода проникают в кристаллическую решетку железа. Способность железа растворять неодинаковое количество углерода играет важную роль при термической обработке стали.

 

 

 

 

 

3. Как получить  при нормальной температуре аустенитную  структуру?

 

При нормальной температуре  (18...24°С) аустенит в простых железоуглеродистых сплавах отсутствует и его  увидеть нельзя.

 

 

4. Для каких  деталей рекомендуется поверхностная закалка индуктором и лазером?

 

Этот способ применяется  для изделий, у которых должна быть поверхность и вязкая сердцевина (шестерни, валы).

 

 

5. Какие стали применяются  для изделий, работающих в агрессивных  средах?

 

Для изделий, работающих в агрессивных средах, применяют коррозионно-стойкие стали или сплавы на основе цветных металлов.

 

 

 

6. Альфа- и бета- стабилизаторы  в титановых сплавах

 

Для получения сплавов титан легируют. Легирующие элементы оказывают большое влияние на температуры полиморфного превращения. Такие элементы, как Al, O, N, повышают температуру полиморфного превращения и расширяют альфа-область – их называют альфа-стабилизаторами (а). Такие элементы, как Mo, V, Mn, Cr, Fe, понижают температуру полиморфного превращения и расширяют область существования бета-фазы – их называют бета-стабилизаторами.

 

 

 

7. Волокнистые и дисперсно-упрочненные  композиты

 

В дисперсно-упрочненных  композитах основную нагрузку воспринимает матрица, а дисперсные частицы оказывают сопротивление движению дислокаций при нагружении материала. Чем больше это сопротивление, тем выше прочность. Механические свойства зависят от характеристик матрицы, объемного содержания упрочняющей фазы, равномерности ее распределения, степени дисперсности и расстояния между частицами. Дисперсно-упрочненные композиты изготавливают на основе алюминия, с включениями оксида алюминия и никеля, содержащего мелкодисперсные частицы сплава никеля с хромом.

        В волокнистых композитах армирующими элементами служат волокна или нитевидные кристаллы чистых материалов и тугоплавких соединений (В, С, Al2O3, Si, C и др.), а также проволока из металлов и сплавов (Мо, W, Ве, высокопрочная сталь и др.). Для армирования используют непрерывные и дискретные волокна диаметром от долей до сотен микрометров. В качестве матриц используют металлы: Al, Mg, Ta, Ni и сплавы на их основе; для неметаллических композитов – полимерные, углеродистые, и керамические материалы.

 

 

8. Карбоволокниты. Их состав, свойства, применение.

 

Карбоволокниты (углепласты) представляют собой композиции, состоящие  из полимерного связующего (матрицы) и упрочнителей (наполнителей) в виде углеродных волокон (карбоволокон).

Углеродные волокна  получают термообработкой органических волокон. В качестве полимерных связующих применяют эпоксидные, фенолоформальдегидные смолы, полиимиды и др.

 Карбоволокниты отличаются высоким статистическим и динамическим сопротивлением усталости, сохраняют это свойство при нормальной и очень низкой температуре (высокая теплопроводность волокна предотвращает саморазогрев материала за счет внутреннего трения). Они водо- и химически стойкие. После воздействия на воздухе рентгеновского излучения почти не изменяются.

Карбоволокниты с полимерной матрицей используют в судо- и автомобилестроении (кузова машин, шасси, гребные винты, подшипники, панели отопления), а также для изготовления деталей аппаратуры химической, радио- и электронной промышленности, рентгеновского оборудования и др. Карбоволокниты с углеродной матрицей заменяют различные типы графитов для тепловой защиты, изготовления дисков авиационных тормозов, химически стойкой аппаратуры.

 

 

9. Как меняются  свойства резины под действием  озона, температуры, радиации, вакуума?

 

Температура оказывается важнейшим параметром, влияющим на все протекающие процессы.

При повышенной температуре  протекает процесс старения, резина теряет свои эластичные свойства.

Воздействие на резину отрицательных  температур вызывает снижение и даже полную утрату высокоэластичных свойств, переход в стеклообразное состояние и возрастание ее жесткости в тысячи и десятки тысяч раз.

Под действием озона  происходят химические реакции окисления, старения и другие изменения каучука, вакуум также способствует ускорению окисления из-за более «интенсивной» прокачки воздуха через резину.

Также существенно влияет на скорость изменения свойств резин в атмосферных условиях солнечная радиация, ускоряя, в некоторых случаях, процесс в пять и более раз. Под действием радиации в резине протекают разнонаправленные процессы радиационного сшивания и деструкции пространственной сетки каучука, что приводит к ухудшению эксплуатационных свойств резинотехнических изделий. При действии радиации на напряженные резины наблюдается химическая релаксация напряжения и накопление остаточной деформации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Классификация клеев

 

Клеи классифицируются по ряду признаков. Различают следующие  клеи: по пленкообразующему веществу – смоляные и резиновые; по адгезионным свойствам – универсальные, склеивающие различные материалы (например, клеи БФ) и с избирательной адгезией (белковые, резиновые); по отношению к нагреванию – обратимые (термопластичные) и необратимые (термостабильные) пленки; по условиям отверждения – холодной склейки и горячей склейки; по внешнему виду – жидкие, пастообразные и пленочные; по назначению – конструкционные силовые и несиловые.

Чаще используют классификацию  по пленкообразующему веществу. Смоляные клеи могут быть термореактивными и  термопластичными. Термореактивные  смолы  (фенолоформальдегидные, эпоксидные и др.) дают прочные, теплостойкие пленки, применяемые для склейки силовых конструкций из металлов и неметаллических материалов. Клеи на основе термопластичных смол (поливинилацетата, акрилатов и др.) имеют невысокие прочностные характеристики, особенно при нагревании, и применяются для несиловых соединений неметаллических материалов.

Резиновые клеи, в которых  основным пленкообразующим является каучук, отличаются высокой эластичностью  и применяются для склеивания резины с резиной или резины с  металлами.

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Барышев Г.А. Материаловедение: конспект лекций, 2007;
2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П., «Материаловедение»;
3. Селиванов В.Ф., Железный В.С., Жалдак Н.И., Усачева Л.В., «Материаловедение», Воронеж – 2005;
4. Сорокин В.Г., Гервасьев М.А, – Стали и сплавы, справ. изд., 2004.