Материалы и их свойства

[Валерий]

Создаем здесь библиотеку свойств материалов: физические, механические, химические. Данная информация поможет всем в создании любого снаряжения, подобрать материал для ремонта.

[Ciklop]

Где-то на форуме обсуждалось влияние изоленты на материал ресивера - не могу найти. Полезная информация, можно было бы ее добавить в эту ветку.

[Adept6]

Где-то на форуме обсуждалось влияние изоленты на материал ресивера - не могу найти

В самодельных ружьях. В обсуждении буржуйки Андрея Ланжерона.

[Валерий]

Пополняем библиотеку.

[игорь4321]

В самодельных ружьях. В обсуждении буржуйки Андрея Ланжерона.

Я зтот момент учел. Анодированный рессивер сначала обернул малярным скотчем (место крепления катушки), покрасил маркером, а наверх в два слоя обычную изоленту. К концу сезона проверим.

[Валерий01]

Пополняем библиотеку.

Краткие сведения о пластмассах

 

 

Пластические массы (пластмассы и пластики) - материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагревания и давления формироваться в изделия сложной конфигурации и затем устойчиво сохранять приданную форму.

Пластмассы являются весьма перспективным конструкционным материалом. Их используют не только как заменители металлов, не и как самостоятельный материал для различных изделий, обладающих многими положительными качествами.

Изготовление пластмассовых конструкций, как правило, менее трудоёмко и энергоёмко, чем из других материалов. Они с успехом заменяют конструкции из легированных сталей, драгоценных металлов, бетона и дерева, позволяя тем самым экономить промышленно важные материалы.

Изделия из пластмасс отличаются:

малой плотностью (малый вес) (1,0...1,8 г/см3);

высокими диэлектрическими свойствами;

хорошими теплоизоляционными характеристиками (низкая теплопроводность);

устойчивостью к атмосферным воздействиям;

стойкостью к агрессивным средам; пластмассы почти не подвергаются электрохимической коррозии и очень стойки против агрессивных химических сред - некоторые пластмассы по химической стойкости превосходят золото и платину;

стойкостью к резким сменам температуры, в частности, стабильностью размеров;

высокой механической прочностью при различных нагрузках;

меньшими затратами энергии для переработки, чем металлические материалы (это обусловлено технологическими свойствами пластмасс);

высокой эластичностью;

оптической прозрачностью;

простотой формирования изделий;

разнообразием цветовой гаммы (не требуют окраски);

Пластмассы - важнейшие конструкционные материалы современной техники. Их используют:

в машиностроении (резервуары; подшипники скольжения; зубчатые и червячные колеса; детали тормозных узлов; рабочие органы насосов и турбомашин; технологическая оснастка и др.);

в элетро- и радиотехнике (устройство телеграфных столбов; различных деталей и др.);

на железнодорожном и других видах транспорта (детали автомобилей, самолетов, ракет; кузова различного транспорта; трубопроводы и др.;

в строительстве (создание большепролетных панелей покрытия до 12 м; оболочек; в качестве отделочного материала; светопрозрачные ограждения; навесы; вентиляционные устройства; дымовые трубы;

оконные переплеты; светопрозрачные стены и др.;

в сельском хозяйстве (теплицы и др.);

в медицине (приборы; аппараты; изготовление «запасных» частей человеческого организма - костей, суставов, аорт и других крупных кровеносных сосудов);

в быту (посуда, одежда, обувь, меха и др.).

При замене металла вес детали уменьшается в 3...5 раз (при замене железобетона - в 5...10 раз), ее себестоимость падает в 3...6 раз, трудоемкость изготовления - в 3...8 раз.

Пластмассы обладают довольно хорошими механическими свойствами. Если сопоставить удельную прочность, то возникает возможность применения пластмасс для несущих конструкций, что видно из табл. 1.

Таблица 1

Материал σв, МПа γ, г/см2 Удельная прочность

σв/γ Относительно к Ст. 3

Малоуглеродистая сталь Ст. 3 440 8,0 55 1,0

Чугун 150 8,0 19 0,35

Дюралюминий 390 2,8 140 2,5

Полихлорид 300 1,7 170 3,1

Винипласт 57 1,4 41 0,75

Полиэтилен 16 0,92 17,5 0,32

Пластмассы используются практически во всех областях производства и жизни, а объем их применения в дальнейшем будет увеличиваться.

↑ наверх

 

Классификация и свойства полимеров

 

Основой пластмасс являются высокомолекулярные соединения, которые состоят из гигантских молекул. Такие вещества называются полимерами, а исходные низкомолекулярные продукты, используемые для получения полимеров, называются мономерами.

Отличительной особенностью строения полимеров является наличие цепных молекул - макромолекул, в которых последовательно связано большое количество атомных группировок, называемых звеньями, В группировках атомы соединяются очень прочными химическими связями, действующими на расстоянии 1,0...1,5 Å (один ангстрем равен 10-10 м или одной десятимиллионной мм). Между звеньями (цепями) на расстоянии 3...4 Å действуют значительно более слабые (ван-дер-ваальсовые связи, имеющие электрическую природу) межмолекулярные силы. Прочностью этих связей и плотностью их в единице объема, в конечном счете, и определяется прочность высокомолекулярных систем.

Пластмассы различаются.

1. По строении макромолекул:

линейные,

разветвленные,

сетчатые пространственные.

У линейных полимеров макромолекулы представляют собой длинные зигзагообразные цепи длиной до 1,27-10 Å (0,127 мм).

Разветвленные пластмассы состоят из макромолекул с боковыми ответвлениями, число и длина которых могут варьироваться в широких пределах.

Сетчатые пластмассы построены из длинных цепей, соединенных друг с другом в трехмерную сетку поперечными химическими связями.

Следует отметить, что любой полимер неоднороден по молекулярной массе (полимолекулярен), то есть наряду с очень большими молекулами в полимере могут быть и молекулы средних и малых размеров.

2. По способу получения на изготовленные:

полимеризацией

поликонденсацией

При полимеризации молекулы мономера соединяются между собой в длинные цепные молекулы без выделения побочных продуктов, Например, этилен (мономер) под воздействием высокой температуры и давления превращается в полиэтилен (полимер), молекулы которого состоят из многократно повторявшихся остатков мономера - этилена (-СН2-СН2-)n. Если полимеризуются два или большее число мономеров разного строения, то этот процесс называется сополимеризация (или совместная полимеризация), в результате которой образуется сополимер.

Принципиально отличается от полимеризации процесс получения полимеров поликонденсацией, при котором соединение молекул одинакового или различного строения сопровождается выделением простейших низкомолекулярных продуктов. Например, при поликонденсации дикарбоновых кислот с диаминами получаются полиамиды.

3. По поведению при тепловой обработке:

термопластичные (термопласты)

термореактивные (реактопласты)

Термопласты при нагреве до определенной температуры не претерпевают коренных химических изменений. Они могут многократно нагреваться в указанном интервале температур, а затем возвращаться в исходное состояние. К термопластам относится большинство полимеризационных пластмасс.

Реактопласты под воздействием температуры подвергаются необратимым изменениям в результате соединения макромолекул друг с другом поперечными химическими связями с образованием трехмерных (пространственных) сеток. Изделия из реактопластов при нагреве не размягчаются и не .могут подвергаться повторной переработке.

Забегая несколько вперед, отметим, что соединению с помощью сварки подвергаются только термопластические пластмассы.

Полимерные вещества могут находиться только в твердом и жидком (точнее вязкотекучем) состояниях и не могут быть переведены в газообразное состояние.

Пластмассы могут находиться как в аморфном, так и в кристаллическом состояниях. Если макромолекулы перепутаны и не имеют определённой ориентации, полимер находится в аморфном состоянии. На участках, где наблюдается направленность макромолекул, они находятся в кристаллическом состоянии. Многие пластмассы ни при каких обстоятельствах не проявляют склонности к кристаллизации. Кристаллические же пластмассы не бывают закристаллизованы полностью, обычно они содержат и аморфную фазу.

Часто в полимер с различными целями вводят добавки: стабилизаторы, пластификаторы, красители и наполнители.

Стабилизаторы служат для повышения стойкости полимеров при воздействии различных факторов: света, повышенной температуры и других. Обычно они предупреждают развитие цепной реакции разложения полимеров, обеспечивая тем самым долговечность пластмасс.

Пластификаторы вводят для придания им пластичности и расширения интервала высокоэластического состояния (уменьшения температуры стеклования). Пластификаторы облегчают переработку полимерных материалов, улучшают их морозостойкость, в качестве пластификаторов применяют вещества, которые хорошо совмещаются с полимерами, обладают малой летучестью и высокой термо- и светостойкостью.

Красители служат для придания пластмассам практически любого цвета как на поверхности, так и по всей толщине изделия.

Наполнители - вещества (главным образом, тонкодисперсные порошкообразные и волокнистые), которые вводят в состав пластмасс с целью облегчения переработки, придания необходимых свойств, а также удешевления. Наполнители, улучшающие какое-либо свойство полимерного материала, называют активными или усиливающими; не изменяющими свойств - инертными; волокнистые наполнители называют также армирующими.

В качестве наполнителей для пластмасс применяют древесную муку хлопковые очесы, асбест, стекловолокно и другие вещества.

Следует подчеркнуть, что свойства пластмасс определяются, главным образом, их основой - полимером.

Свойства пластмасс резко отличаются от свойств металлов в процессе их деформирования. В частности, пластмассы имеют сравнительно маленькую твердость и у них отсутствует зависимость между твердостью и прочностью при растяжении, характерная для стали.

Любой аморфный полимер в зависимости от температуры может находиться в трех состояниях, которые принято называть физическими состояниями: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем.

Стеклообразное состояние характеризуется наличием колебательного движения атомов, входящих в состав цепи около положения равновесия, а колебания звеньев и перемещение цепи как единого целого практически отсутствуют.

Высокоэластическое состояние характеризуется наличием колебательного движения звеньев и групп звеньев, вследствие чего цепь полимера может распрямляться под воздействием нагрузки и возвращаться в первоначальное состояние после ее снятия, так как звенья связаны в цепи.

При вязкотекучем состоянии макромолекулы полимера путем последовательного перемещения передвигаются относительно друг друга.

При нагревании полимера сначала появляются колебания звеньев, а при более высоких температурах движение цепей. Следовательно, при повышении температуры полимер переходит из стеклообразного состояния сначала в высокоэластическое, а затем в вязкотекучее состояние.

Переход полимера из одного физического состояния в другое происходит не при какой-то определенной температуре, а в некотором интервале температур. Средние температуры областей перехода называются температурами перехода.

Температура перехода из стеклообразного состояния в высокоэластическое называется температурой стеклования - Тс, а температура перехода из высокоэластического в вязкотекучее - температурой текучести Тт. Значения критических температур некоторых пластмасс приведены в табл. 2.

Таблица 2

Материал Тс,°С Тт, °С Тр, °С

на воздухе в азоте

Полиэтилен высокого давления 20 120 220 340

Полиамид 50 160 300 -

Полистирол 80 150 220 -

Поливинилхлорид 80 190 140 240

Полиметилметакрилат 110 170 180 -

Полипропилен 120 180 250 -

Термомеханическая кривая полимеров, характеризующая зависимость деформации от температуры при постоянной нагрузке (рис. 1), имеет три участка, соответствующие трем физическим состояниям полимеров.

 

Рис. 1 Термомеханическая кривая полимеров (пластмасс)

Участок 1. 0 < Т1 < Тс соответствует стеклообразному состоянию, характеризующемуся большим значением модуля упругости и небольшими упругими деформациями. На этом участке пластмассы ведут себя как хрупкий материал, то есть при повышении температуры деформация почти не изменяется.

Участок 2. При дальнейшем повышении температуры (Тс < Т2 < Тт) вначале происходит резкое увеличение деформации до определенного предела, после которого она остается почти постоянной до температуры Тт. Этот участок соответствует высокоэластическому достоянию полимера, для которого характерны высокие, но обратимые деформации. Таким образом, в интервале от О до Тт в полимере имеют место практически только упругие деформации.

На участке 2 материал ведет себя как высокоэластичный резиноподобный материал. Если здесь придать материалу какую-либо форму, то сохранить ее можно только при охлаждении, не снимая нагрузки. Однако при повторном нагреве материал примет первоначальную форму.

Участок 3. При Тт < Т3 < Тр наступает так называемое истинное течение полимера, который переходит в вязкотекучее состояние, сопровождающееся резким увеличением деформации с ростом температуры вплоть до температуры разложения Тр, при которой (и выше) материал необратимо изменяется. На этом участке материал ведет себя как высоковязкая жидкость. Здесь имеют место полностью необратимые деформации.

Длительная выдержка полимера при температуре близкой, но ниже Тр, не говоря уже при Т > Тр, вызывает термическое разложение пластмассы - ее деструкцию. Повторные нагревания термопластов до температуры ниже Тр могут быть выполнены многократно.

Переработка полимеров в изделия осуществляется в вязкотекучем состоянии, поэтому интервал между температурами текучести и разложения полимера определяет температурный интервал его переработки и сварки.

↑ наверх

 

Термопластичные пластмассы. Свойства и область применения

 

Термопластичные пластмассы используют для изготовления различных материалов: пленок, волокон, листов, труб. Наиболее широко применяют термопласты в виде гомогенных материалов, реже в виде газонаполненных либо наполненных порошками или волокнами.

Среди термопластичных полимеров наиболее широкое применение получили полиамиды, хлорсодержащие пластмассы, полиолефины, фторсодержащие пластмассы и сопластмассы, пластмассы и сопластмассы стирола, полиакрилаты, поликарбонаты.

К полиамидам относятся гетероцепные пластмассы, содержащие в основной цепи макромолекулы амидные группы (-СО-NН-). Полиамиды в большинстве случаев - кристаллические вещества с резко выраженной температурой текучести. К полиамидам принадлежат широко известные нейлон, капрон и другие.

Большая часть полиамидов перерабатывается на волокно. Из полиамидных смол получают пленку и заменители кожи, из которых, в частности, изготавливают приводные ремни.

Благодаря высокой твердости и износоустойчивости полиамиды нашли широкое применение при изготовлении подшипников, а также деталей изделий, подверженных кавитации. Смазкой в таких подшипниках является вода, однако они могут работать и без смазки.. Из полиамидов изготавливают шестерни, мелкие детали: болты, гайки, прокладки и другое.

Чаще всего полиамиды перерабатывают литьем под давлением, используя то обстоятельство, что полиамиды плавятся в сравнительно узком интервале температур и в расплаве имеют сравнительно низкую вязкость. Отдельные детали или части отливок могут соединяться между собой склеиванием и сваркой.

Группа хлорсодержащих пластмасс включает материалы на основе полимеров и сополимеров винилхлорида и винилиденхлорида, а также пентапласт. Наиболее широкое применение получили материалы на основе поливинилхлорида (ПВХ), представляющего собой полимер линейного строения (-СН2-СНСl-)n со степенью кристалличности до 10%. Основное количество поливинилхлорида, выпускаемого промышленностью, используется для производства пластиката и винипласта.

Винипласт представляет собой жесткий термопластичный материал, в состав которого кроме поливинилхлорида входят наполнители, стабилизаторы, модификаторы и пластифицирующие агенты; выпускается в виде листов, стержней, труб. Винипласт обладает сравнительно высокой для пластмасс прочностью, эластичностью и малым удельным весом. Он отличается высокой химической стойкостью к различным агрессивным средам. Высокая химическая стойкость винипласта сделала его одним из самых распространенных в химической промышленности антикоррозионных материалов. Значительная по сравнению с другими термопластами механическая прочность дает возможность использовать винипласт в качестве конструкционного материала. Конструкции винипласта, как правило, легче металлических, а служат не меньше, а иногда и дольше последних.

Пластикат - это техническое название термопластичных смесей пластифицированного поливинилхлорида, применяется для изготовления прокладок, трубок, лент.

Под названием полиолефины принято подразумевать группу материалов на основе высокомолекулярных соединений, образующихся при гомо- или сополимеризации олефинов. К ним относятся полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, поливинилциклогексан и другие.

Большинство полиолефинов - кристаллические пластмассы со сравнительно высокой степенью кристалличности. По масштабу промышленного производства и разнообразию областей применения первые два места среди полиолефинов принадлежат полиэтилену и полипропилену. Это обусловлено ценными техническими свойствами этих полимеров, легкостью их переработки в изделия, а также наличием дешевого сырья.

Полиэтилен (-СН2-СН2-)п получают в настоящее время несколькими способами: в зависимости от способа производства различают полиэтилен высокого давления (ПЭВД) и полиэтилен низкого давления (ПЭНД). ПЭНД отличается от ПЭВД большей плотностью, прочностью, жесткостью, повышенной теплостойкостью. Области применения полиэтилена и полипропилена очень разнообразны для изготовления пленок, труб, листов, изоляции, строительных деталей, емкостей, контейнеров и ряда других изделий. Благодаря нетоксичности и инертности полиэтилен широко применяется в качестве материала для небьющейся посуды.

Фторопласты (фторлоны) - это группа пластмасс на основе полимеров различных ненасыщенных фторсодержащих соединений. Наибольшее техническое применение среди фторсодержащих полимеров получил фторопласт - 4 (фторлон - 4) - политетрафторэтилен, не содержащий никаких добавок и модификаторов. В отличие от других термопластов фторлон-4 не переходит в вязкотекучее состояние даже при температуре разложения (выше 415 °С). Это затрудняет изготовление изделий из фторлона-4 и в ряде случаев исключает возможность практического использования его в конструкциях.

В настоящее время промышленность выпускает ряд плавких фторлонов, способных заменить политетрафторэтилен. Это фторлоны Ф-4М, Ф-40, Ф-42, Ф-3, Ф-32Л, Ф-4Н, Ф-2 и другие. Преимущество плавких фторлонов состоит в том, что они термопластичны и могут подвергаться многократной высокотемпературной переработке высокопроизводительными методами. Некоторые из плавких фторлонов обладают избирательной растворимостью в органически растворителях (Ф-42, Ф-32Л, Ф-4Н, Ф-2, Ф-2М).

Все плавкие фторлоны перерабатывают методами прессования, экструзии, литья под давлением и могут быть использованы для изготовления пленок, труб, шлангов, листов электроизоляционных и стойких к агрессивным средам изделий.

Полистирол - линейный высокомолекулярный полимер, легко перерабатываемый литьем под давлением, обладает хорошими оптическими свойствами и низким фактором диэлектрических потерь при средних частотах. С другой стороны, полистирол легко подвергается действию многих растворителей, имеет низкую атмосферостойкость, характеризуется низкой теплостойкостью и высокой хрупкостью.

Полимер стирола является одним из первых и наиболее полно изученных полимерных пластмасс. Благодаря высокой водо- и химической стойкости, хорошим электроизоляционным свойствам, прозрачности полистирол широко применяется в технике. Получают его полимеризацией стирола, который иначе называется винилбензолом. Хотя исходный материал для получения полистирола обладает токсичными свойствами, сам полистирол совершенно безвреден для организма человека.

Пластмассы и сопластмассы стирола используют для изготовления пленок, нитей, пенопластов, деталей светотехнической арматуры, деталей холодильников, облицовочных листов и плиток.

Группа акриловых пластиков включает пластмассы и сополимеры акриловой и метакоиловой кислот и их производных. Наибольшее значение среди акриловых пластмасс имеет полиметилметакрилат, представляющий собой аморфный прозрачный полимер, обладающий высокой проницаемостью для излучения видимого и ультрафиолетового спектра. При нагревании выше температуры 120 °С полиметилметакрилат размягчается, переходит в высокоэластическое состояние и легко формуется, выше температуры 200 °С начинается заметная деполимеризация полимера.

Промышленностью полиметилметакрилат поставляется, главным образом в виде листового органического стекла.

Достаточно широкое применение получили сопластмассы метилметакрилата с акрилонитрилом. По сравнению с полиметилметакрилатом эти сопластмассы обладают более высокой твердостью и прочностью, применяются главным образом для изготовления безосколочного ударопрочного органического стекла для автобусов и различных сооружений.

К поликарбонатам относятся сложные полиэфиры угольной кислоты с общей формулой (-О-R-О-СО-)n. Промышленное применение нашел, главным образом поликарбонат на основе бисфенола А, благодаря доступности и дешевизне исходного сырья. Это оптически прозрачный материал, обладающий хорошими прочностными свойствами, высокой теплостойкостью и хорошими диэлектрическими свойствами.

Поликарбонат характеризуется более высокой вязкостью расплава, чем другие термопласты, однако может перерабатываться всеми широко распространенными методами. Благодаря низкой склонности полимера к ползучести изделия из поликарбоната характеризуются высокой стабильностью размеров.

По масштабу промышленного производства и разнообразию областей применения одно из первых мест среди термопластичных полимерных материалов занимают пленки. Наибольшее распространение получили пленки из полиамидов, поливинилхлорида, полиолефинов, полистирола, поливинилиденхлорида, полиэтилентерефталата, поливинилового спирта, фторлонов.

Полимерные пленки находят широкое применение в качестве упаковочных, электроизоляционных, кинофотоматериалов, декоративно-отделочных материалов, для сооружения искусственных водоемов, каналов, парниковых крыш, теплиц.

 

Хромистые нержавеющие стали. В большинстве случаев содержание хрома в таких сталях не ниже 13 % и находится в пределах 13…18 % (реже 25…30 %).

 

Количество углерода в сталях с 13 % хрома может быть от 0,1 до 0,45 % (стали 0Х13, 10Х13, 20Х13, 30Х13, 40Х13). Более высокохромистые сплавы имеют пониженное количество углерода (0,1…0,15 %) (стали Х17, Х25, Х28).

 

Значительным недостатком ферритных хромистых сталей является их повышенная хрупкость из-за крупнокристаллической структуры.

 

После закалки и отпуска при 180…250 ° С стали 30Х13, 40Х13 имеют твердость до 50…60 HRC и используются для изготовления режущего инструмента (хирургического), пружин для работы при температурах до 400…450 ° С, карбюраторных игл, предметов домашнего обихода. Для повышения механических свойств ферритных хромистых сталей к ним добавляется 2…3 % никеля. Стали марок 1Х13Н3, 1Х17Н2 используются для изготовления тяжелонагруженных деталей, работающих в агрессивных средах.

 

Хромоникелевые стали аустенитного класса. Хромоникелевые стали в равновесном и в наклепанном состоянии и при высоких температурах имеют более высокие механические свойства и кислотостойкость, чем хромистые стали.

 

По химическому составу хромоникелевые стали являются высоколегированными. В большинстве случаев находят применение стали, содержащие 18 % Cr и 9…10 % Ni. Стали марок Х18Н9, 12Х18Н9Т, 00Х18Н10 являются сталями аустенитного класса. Для уменьшения дефицитного никеля часть его в аустенитных сталях заменяют марганцем (сталь 40Х14Г14Н3Т).

 

Из всех нержавеющих сталей наибольшее применение находят аустенитные нержавеющие стали. Они имеют высокую антикоррозионные свойства, достаточно высокую прочность.

 

Термическая обработка аустенитных сталей заключается в закалке с температур нагрева 1000…1050 ° С в воду.

 

Стали типа 10Х15Н9Ю (≤0,09 % C, 14…16 % Cr, 7…9 % Ni, 0,7…1,3 Al) являются аустенитно-мартенситными и могут подвергаться интенсивному упрочнению закалкой и старением при 450…500 ° С.

 

Аустенитные стали имеют очень низкий порог хладоломкости и поэтому с успехом используются для конструкций, работающих при температурах до –200 ° С (сталь Х21Г7АН5).

 

[Валерий01]

Углеродистая инструментальная сталь поставляется кованой или горячекатаной в виде круглого или квадратного, листового, полосового, шестигранного проката, а также холоднотянутой (калиброванной) в виде круглого, квадратного, шестигранного, профильного прутка для напильников.

У7, У7А — зубила, обжимки, гладилки, кувалды, молотки, отвертки, кузнечные штампы, ножницы для резки жести, буравы по мягким породам и др.

У8, У8А — матрицы простой формы, пробойники, ножницы и пилы для мягкого металла и дерева, лезвия, ножи, бурова, губки тисков, зубил для угля и обтески камня и пр.

У9, У9А — сегменты и вкладыши для режущего аппарата уборочных машин, дыропробивные штемпеля, кернера, инструменты для обработки дерева.

У10, У11, У10А, У ПА — сверла, метчики, развертки, плашки, резцы, фрезы, ножовочные полотна.

У12, У13, У12А, У13А — резцы, напильники, шабера, развертки, калибры, сверла, граверные инструменты и пр.

 

Легированная инструментальная сталь

Легированная инструментальная сталь поставляется горячекатаной, кованой, калиброванной, холоднокатаной и шлифованной (серебрянка). Марки сталей для режущего и измерительного инструмента, их свойства, температурный интервал

11X — метчики и другой режущий инструмент диаметром до 30 мм, закаливаемый в горячих средах.

13Х — бритвенные ножи и лезвия, острый хирургический инструмент, шабера, гравировальный инструмент.

ХВ5 — резцы, фрезы для обработки твердых металлов на малых скоростях, гравировальные резцы.

В1 — метчики, спиральные сверла, развертки и т. п.

Ф — штампы для чеканки монет, ударный инструмент для холодного изготовления болтов, гаек, заклепок.

X — зубила для насечки напильников, токарные, строгальные и долбежные резцы," кулачки, эксцентрики, пальцы, от которых требуется высокая твердость и износоустойчивость поверхности.

9ХС — фрезы, сверла, развертки, метчики, плашки и гребенки.

ХВСГ, ХВГ, 9ХВГ — измерительные и режущие инструменты, не допускающие коробления при закалке, резьбовые калибры, протяжки, длинные метчики, плашки, развертки и др.

9Х5Ф, 9ХВФ, 8Х4В4Ф1 — ножи для фрезерования древесины, фрезы, пилы и другой деревообрабатывающий инструмент.

Низколегированные стали марок 7ХФ, 8ХФ, 9ХФ, 11Х, 13Х, ХВБ, В1 и Ф по своим свойствам незначительно отличаются от углеродистой. Они имеют несколько лучшую закаливаемость и прокаливаемость.

 

Рессорно-пружинная сталь поставляется в виде горячекатаного профиля, холоднокатаной ленты, проволоки.

Для изготовления пружин, навиваемых в холодном состоянии из проволоки диаметром от 0,14 до 8,0 мм и не подвергающихся закалке, употребляется сталь марок У7А—У13А. Из этих же сталей изготовляют холоднокатаную ленту для ленточных пружин и пружинных деталей.

Области применения:

65, 55ГС, 55СГ, 65Г, 60СГ и 60СГА — пружины и рессоры, пружинные кольца, шайбы Гровера, тормозные ленты и др.

50С2, 55С2, 60С2, 60С2А и 70СЗА — пружины и рессоры для автомобильного, тракторного и транспортного машиностроения, торсионные валы, пружины независимой подвески, пружины передней подвески автомобиля и др.

50ХГ, 50ХГА, 50ХФА — рессоры легковых автомобилей, ответственные клапанные пружины, секционные кольца поршней, сальников и другие пружины.

60С2ХА — высоконагруженные ответственные пружины и рессоры.

Шарикоподшипниковая сталь

Шарикоподшипниковая сталь поставляется в виде горячекатаного, холоднотянутого прутка, труб, полос и проволоки.

Содержание серы в шарикоподшипниковой стали всех марок не более 0,02%, фосфора — 0,027, никеля — 0,3, меди — 0,25%. Она выдерживает высокие контактные знакопеременные напряжения, обладает большой износоустойчивостью. Употребляется для изготовления колец и тел качения шариковых и роликовых подшипников, а также для изготовления игл распылителя форсунок, обратных клапанов топливных насосов, пальцев и др.

3. Инструментальные стали и сплавы

По назначению инструментальные стали делятся на шесть групп: 1) режущие углеродистые и легированные стали; 2) быстрорежущие стали; 3) штамповые стали для холодного деформирования; 4) штамповые стали для горячего деформирования; 5) стали измерительного инструмента; 6) режущие и штамповые стали, устойчивые против коррозии.

Стали для режущего инструмента характеризуются высокой износостойкостью и твердостью, не снижающимися при высоких температурах (теплостойкость), имеют достаточную вязкость.

Стали для измерительного инструмента должны обладать высокой твердостью, износоустойчивостью и стабильностью размеров, а также хорошей обрабатываемостью и малой чувствительностью к перегреву.

 

Углеродистые качественные стали с содержанием углерода до 0,3% характеризуются сравнительно невысокой прочностью при большой пластичности и вязкости. Марки этих сталей частично используются для изготовления цементуемых деталей и широко применяются для изготовления деталей, не подвергающихся термообработке. Эти стали хорошо куются и свариваются. Углеродистые качественные стали с содержанием углерода 0,3—0,5% и свыше отмечаются повышенной прочностью, относительно меньшей вязкостью, а также хорошей свариваемостью при содержании углерода 0,3—0,4%, умеренной— при 0,4—0,5% и низкой при содержании углерода свыше 0,5%. Стали этих марок хорошо куются и для получения высоких механических свойств подвергаются обычно улучшению.

Стали марганцовистых марок обладают повышенной прочностью и износоустойчивостью при одинаковом содержании штамповкой и пр. (детали кузова автомашины, тяги, вилки, трубки, прокладки, шайбы и пр.).

 

Стали марок 15, 20 и 25 находят применение при изготовлении деталей, не подвергающихся высоким напряжениям, но требующих большой вязкости, а также для цементируемых или цианируемых деталей, работающих на трение при невысоком напряжении. Так, например, из стали 15 изготовляются цементируемые или .планируемые болты, винты, гайки, вилки, ключи и пр.; из стали 20 — кованые, штампованные тяги, серьги, крюки, рычаги, втулки, зубчатые колеса и червяки при малых нагрузках; из. стали 25 — оси, валы, соединительные муфты, болты, гайки, винты и шайбы.

Марки стали 15Г, 20Г используются как для цементируемых, так и для нецементируемых изделий (кулачковые валы, поршневые пальцы, зубчатые колеса, тяги рулевого управления, крылья вентиляторов и др.).

Стали 30 и 35,обладают значительной прочностью и относительно высокой вязкостью и используются как для деталей, не подвергающихся термической обработке, так и для улучшенных (кованые и штампованные валы, оси, тяги, серьги, станины станков и пр.).

Стали марок 40, 45, 40Г и 45Г являются лучшими углеродистыми конструкционными сталями, обладающими высокой прочностью и хорошей вязкостью. Из этих сталей изготовляют детали, воспринимающие ударные нагрузки (коленчатые валы, шатуны, зубчатые колеса, болты, шпильки, валы и др.).

Стали 50, 55, 60 и 50Г обладают повышенной прочностью и упругостью. Из них изготовляют прокатные валки, эксцентрики, бандажи, шпиндели, пружины амортизаюров, диски главного сцепления автомобилей и др. Применяются они после закалки и отпуска, а также после нормализации.

Стали 65, 70, 75, 80, 85, 60Г, 65Г и 70Г характеризуются высокой прочностью, твердостью и износоустойчивостью, применяются в основном для пружин, рессор, плужных лемехов, дисков посевных и почвообрабатывающих машин, лап культиваторов и т. п.

[Валерий01]

Виды сталей наиболее распространенной аустенитной группы обозначаются дополнительным номером, который указывает на химический состав и применяемость в пределах этой группы:

• A1- используется, как правило, в механических и подвижных узлах. Из-за высокого содержимого серы стали этого типа менее всего способны сопротивлению коррозии, чем другие типы.

• A2 - нетоксичная, немагнитная, незакаливаемая, устойчивая к коррозии сталь. Легко поддается сварке и не становится при этом хрупкой. Может проявлять магнитные свойства в результате механической обработки (шайбы и некоторые виды шурупов). Наиболее распространенная группа нержавеющих сталей. Крепеж и изделия из стали A2 не подходят для использования в кислотах и средах содержащих хлор (например, в бассейнах и соленой воде). Пригодна для температур вплоть до -200 C. Ближайший аналог AISI 304 и AISI 304L с еще более низким содержанием углерода.

• A3 - имеет похожие свойства, как и сталь A2 и дополнительно стабилизирована титаном, ниобием или танталом. Это улучшает ее сопротивление коррозии при высоких температурах.

• A4 - похожа на стали A2, но с добавлением 2-3% молибдена. Это делает ее в значительной степени более способной сопротивляться коррозии и кислоте. Крепеж и такелажные изделия из A4 рекомендуются для использования в судостроении. Пригодна для температур вплоть до -60 C. Ближайший аналог AISI 316 и AISI 316L с низким содержанием углерода.

• A5 - имеет свойства сталей A4 и дополнительно стабилизирована титаном, ниобием или танталом как и A3, но сразличным процентным содержанием легирующих добавок. Это также повышает ее сопротивляемость высоким температурам.

Таблица характеристик и рекомендации по применению для изделий из нержавеющей стали

DIN EN АISI Характеристики Примеры применения

A2 1.4301 304 Сталь с низким содержанием углерода, аустенитная незакаливаемая, устойчивая к воздействию коррозии, немагнитная в условиях слабого намагничивания, (если была подвергнута холодной обработке). Легко поддается сварке, устойчива к межкристаллической коррозии. Высокая прочность при низких температурах. Поддается электро-полировке. Установки для пищевой, химической, текстильной, нефтяной, фармацевтической, бумажной промышленности; используется также в производстве пластмасс для ядерной и холодильной промышленности, оснащение для ку-хонь, баров, ресторанов; столовых приборов; в кораблестроении, электронике и т.д.

1.4306 304L Сталь аустенитная незакаливаемая, особенно пригодная для сварных конструкций. Отличается высокой устойчивостью к воздействию межкристаллической коррозии, используется при температуре до 425°С.По химическому составу отличается от 304 почти вдвое меньшим содержанием углерода. Находит те же применения, что и AISI 304, для изготовления сварных конструкций и в отраслях, где необходима устойчивость к воздействию межкристаллической коррозии.

A4 1.4401 316 Сталь аустенитная незакаливаемая, наличие молибдена (Мо) делает ее особенно устойчивой к воздействию коррозии. Также и технические свойства этой стали при высоких температурах гораздо лучше, чем у аналогичных сталей, не содержащих молибден. Химическое оборудование, подвергающееся особенно сильным воздействиям, инструмент, вступающий в контакт с морской водой и атмосферой, оборудование для проявления фотопленки, корпусы котлов, установки для переработки пищи, емкости для отработанных масел для коксохимических установок.

1.4404 316L Сталь, аналогичная AISI 316, аустенитная незакаливаемая, с очень низким содержанием углерода С, особенно подходит для изготовления сварных конструкций. Обладает высокой устойчивостью к межкристаллической коррозии, используется при температуредо 450°С. По химическому составу отличается от 316 почти вдвое меньшим содержанием углерода. Находит те же применения, что и AISI 316, для изготовления сварных конструкций, где необходима высокая устойчивость к воздействию коррозии. Особенно пригодна для производства пищевых продуктов и ингридиентов (майонез, шоколад и т.д.)

A5 1.4571 316Ti Наличие титана (Ti), в пять раз превышающего содержание углерода С, обеспечивает стабилизирующий эффект в отношении осаждения карбидов хрома (Cr) на поверхность кристаллов. Титан (Ti), действительно, образует с углеродом карбиды, которые хорошо распределяются и стабилизируются внутри кристалла. Обладает повышенной устойчивостью к межкристаллической коррозии. Детали, обладающие повышенной устойчивостью к воздействию высоких температур и к среде с присутствием новых ионов хлора. Лопасти для газовых турбин, баллоны, сварные конструкции, коллекторы. Применяется в пищевой и химической промышленности.

[Валерий01]

Полиацеталь, полиформальдегид (ПОМ)

 

 

Ацеталь, Полиацеталь, Полиоксиметилен, Полиформальдегид, полиметиленоксид, сополимеры формальдегида, ПФ, ПФЛ, ПОМ, СТД, СФД, ПМО, Poly(methylene oxide), Polyoxymethylene, POM, POM CO, POM HO, POM-HI общей формулы -[-CH2-О-]- n-[-CH2-CH2О-]- m; гранулы молочно-белого цвета. Плотность 1,40-1,41 г/см3, водопоглощение 0,2%, усадка~2%, температура плавления 165оС, модуль упругости 2600 МПа.

 

Полиацеталь - это высококристалличный термопластичный материал, сочетающий высокий модуль упругости при растяжении и изгибе с достаточно большой ударной вязкостью, хорошими антифрикционными характеристиками, высокой стойкостью по отношению к органическим растворителям. Температура эксплуатации от -60оС до 100-135оС.

 

Полиацеталь сочетает высокую жесткость и твердость со стойкостью к ударным нагрузкам (в том числе при низких температурах). Имеет отличные пружинные свойства. Отличается высокой усталостной прочностью при динамических и знакопеременных нагрузках. Также полиацеталь имеет низкую ползучесть при высокой температуре. Износостойка. Обладает низким коэффициентом трения. Имеет высокую размерную стабильность, в том числе при высокой влажности. Химически стойка к автомобильному топливу, маслам, органическим растворителям, слабым кислотам и щелочам. К минеральным маслам полиацетали стойки при температурах до 100оС, при более высоких температурах происходит набухание и растворение полимера. Обладает отличной стойкостью к растрескиванию. Не стойка к радиации. Дает отличную блестящую, твердую поверхность. Хорошо окрашивается. Допускает лазерную маркировку.

 

Различают гомополимер и сополимер полиацеталя, которые отличаются способом получения, но имеют очень близкие эксплуатационные свойства:

• Гомополимер имеет меньшую термическую стабильность, чем сополимер.

• Степень кристалличности гомополимера: 70-100%, сополимера 60-80%.

• Температура плавления гомополимера: 173-180оС, сополимера: 164-172оС.

• Температура хрупкости: ок. -60оС.