Материал: ТМ 1 СЕМЕСТР модуль 1

Жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы. марок 15X5, 08Х18Т1, 15Х18СЮ, 08Х20Н14С2, 09Х14Н16Б, 12Х18Н12Т, ХН78Т и др применяют для изготовления труб с температурой нагре­ва 600 °С и более; марок 40Х9С2, 40Х10С2М, 30Х13Н7С2, 55Х20Г9Н4 и 45Х22Н4МЗ — для изготовления клапанов двигателей; марок 12X13, ХН28ВМАБ, ХН70Ю и др.—для изготовления дета­лей турбин и котлов.

Жаропрочные стали и сплавы ма­рок 08X13, 12X13, 15X11МФ, 18Х12ВМБФР, ХН70ВМТЮБ, ХН70ВМТЮ ХН70ВМТЮФ и др.— для изготовления лопаток тур­бин; марок 09Х14Н16Б, 09Х16Н4Б, 09Х14Н19В2БР, 09Х16Н15МЗБ и др. — для изготовления труб пароперегревателей; марок 15Х12ВНМФ, 37Х12Н8Г8МФБ, ХН77ТЮР. и др.— для изготовления роторов и дисков турбин.

Теплоустойчивая сталь выдерживает длительное время нагруз­ку при высоких температурах нагрева, (до 600 °С) без изменения механических свойств и окисления.

В судостроении из жаростойкой, жаропрочной и теплоустойчи­вой сталей, жаростойкого и жаропрочного сплавов выполняют из­делия и детали, работающие при температуре 500—600 °С и выше: арматуру, трубы, лопатки и диски турбин, трубы котлов и паропе­регревателей, клапаны двигателей внутреннего сгорания и т.д.

58.Сталь звичайної якості. Маркування. Галузь застосування.

59.Скло, галузь застосування. Стекло — аморфный, преимущественно прозрачный материал, получаемый на основе кремнезема (белого кварцевого песка) с добавлением оксидов алюминия, бора, натрия, кальция, калия и др. Смесь плавят при температуре 1430-1530 °С и охлаждают. Стекло обладает высокой стойкостью к воздействию большинства кислот, водо- и газонепроницаемо, прозрачно для видимого света и относительно дешево. Основной недостаток его — повышенная хрупкость. Будучи расплавленным, стекло при охлаждении не сра¬зу затвердевает, а постепенно густеет и превращается в твердую однородную прозрачную массу. Его используют для изготовления стеклянных изделий.

Стекло подразделяют в зависимости от входящих в него стеклообразующих оксидов на силикатное, алюмосиликатное, боросиликатное, и др. По назначению стекло разделяют на листовое, опти-ческое, обыкновенное посудное, электро-техническое, специальное и др.

Листовое стекло применяют для остекления зданий, судовых иллюминаторов и т. п.

Оптическое стекло — для изготовления оч¬ков, луп, линз и т.п.

Обыкновенное посудное — для изготовления различной посуды (бутылки, стаканы и т.п.).

Из электротехнического стекла изготовляют лампы, электронно-лучевые трубки, кол¬бы и т.п.

60.Будова та характеристика сплавів. Металлическими сплавами называют сложные по со¬ставу твердые и жидкие системы, образованные в результате сплав¬ления двух или нескольких металлов либо металлов с различными неметаллами. Химические элементы или их устойчивые соединения, образующие сплав, принято называть компонентами. Сплавы могут состоять из двух, трех и более компонентов.

Фазой называют однородную часть неоднородной системы, от¬деленную от других ее частей поверхностями раздела. При переходе сплавов из жидкого состояния в твердое в них может образоваться несколько фаз. После затвердевания, в зависимости от природы компонентов, сплавы могут состоять из одной, двух и более твердых фаз. Могут образовываться твердые растворы, химические соедине¬ния и механические смеси, состоящие из двух или нескольких фаз.

Твердыми растворами называют сплавы, в которых атомы растворимого компонента располагают в кристаллической решетке компонента растворителя. При образовании твердого рас¬твора растворителем называют тот металл, кристаллическая ре¬шетка которого сохраняется как основа.

Различают три вида твердых растворов:

 замещения;

 внедрения;

 вычитания.

Твердый раствор замещения образуется при замене части атомов растворителя в его кристаллической решетке атомами рас¬творимого компонента. Твердый раствор внедрения образуется при размещении атомов растворенного компонента в свободных проме¬жутках между атомами кристаллической решетки растворителя.

Xимические соединения образуются при строго опре¬деленном количественном соотношении компонентов сплава, и ха¬рактеризуются кристаллической решеткой, отличной от решеток исходных компонентов. Химические соединения обладают характер¬ными физико-механическими свойствами: высокой твердостью, по¬вышенной хрупкостью, высоким электросопротивлением. Химичес¬кие соединения в сплавах образуются между металлами и неметал¬лами. Некоторые соединения металлов с неметаллами (карбиды, нитриды, оксиды, фосфиды и др.) получили в технике самостоятельное применение.

Механические смеси образуются при одновременном выпадении из жидкого расплава (после охлаждения кристаллов) составляющих его компонентов (эвтектические смеси). В кристал¬лах, которые входят в состав механической смеси, сохраняется кри¬сталлическая решетка исходных компонентов сплава. Механические смеси могут состоять из чистых компонентов, твердых растворов, химических соединений и т. д.

Зависимость агрегатного или фазового состояния сплавов от их состава и температуры определяют экспериментально при определе¬нии критических точек превращений в сплавах по кривым нагрева (охлаждения).

61.Теплостійка сталь, відмінності від жаростійких і жароміцних сталей. Теплостойкие стали

Стали этой группы делятся на стали повышенной и высокой теплостойкости.

Это дисперсионно-твердеюшие стали и сплавы. Основная упрочняющая фаза сталей повышенной теплостойкости — карбиды на основе хрома, а сталей высокой теплостойкости — карбиды на основе вольфрама (молибдена), для аустенитных сталей и сплавов с решеткой ГЦК — интерметаллиды.

Стали повышенной теплостойкости

Это наиболее широко применяемые стали для большинства инструментов горячего деформирования и пресс-форм для литья под давлением. Отличительной особенностью их от полутеплостойких сталей является повышенное содержание карбидообразующих элементов (хрома, молибдена, вольфрама, ванадия) при 0,3—0,4 %С (табл. 4.12).

Применение сталей повышенной теплостойкости. Стали 4Х5МФС, 4Х5В2ФС и 4Х5МФ1С с повышенным содержанием хрома и углерода, т. е. с карбидами, в основном, на основе хрома, обладают среди рассматриваемых наименьшей теплостойкостью (см. табл. 4.12).

Одна из областей их применения — молотовые вставки при обработке углеродистых сталей и цветных металлов, т. е. то же назначение, что и полутеплостойких сталей с 0,55 % С (5ХНМ и др.). При этом достигается существенное повышение стойкости штампового инструмента в 1,5—2 раза вследствие более высокой твердости и теплостойкости. Однако высокую ударную вязкость, на уровне сталей 5ХНМ и др., можно получить только в сечениях до 100—150 мм, это ограничивает размеры инструмента.

Эти стали широко применяют для изготовления пресс-форм литья под давлением алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов. Для уменьшения налипания жидкого металла на стенки пресс-формы подвергают азотированию или цианированию.

Стали 4ХЗВМФ и особенно 4Х4ВМФС (ДИ-22) обладают большей теплостойкостью. Их целесообразно применять для деформировании нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов, в условиях повышенных удельных усилий (800—1500 МПа) и разогрева (до 650— 660 °С). Стойкость инструмента из сталей 4Х5МФС и 4Х5В2ФС в этих условиях эксплуатации недостаточна. Жаропрочные стали способны противостоять механическим нагрузкам при высоких температурах (400 – 850 °С) . Стали 15Х11МФ, 13Х14Н3В2ФР, 09Х16Н15М3Б и другие применяют для изготовления пароперегревательных устройств, лопаток паровых турбин, трубопроводов высокого давления. Для изделий, работающих при более высоких температурах, используются стали 15Х5М, 16Х11Н2В2МФ, 12Х18Н12Т, 37Х12Н8Г8МБФ и др. Жаростойкие стали способны сопротивляться окислению и окалинообразованию при температурах 1150 – 1250 °С. Для изготовления паровых котлов, теплообменников, термических печей, аппаратуры, работающей при высоких температурах в агрессивных средах используются стали марок 12Х13, 08Х18Н10Т, 15Х25Т, 10Х23Н18, 08Х20Н14C2, 1Х12МВСФБР, 06Х16Н15М2Г2ТФР-ИД, 12Х12М1БФР-Ш.

62.Титан та його сплави. Титан не магнитен, имеет малую плотность (ρ=4,5 г/см³), высокую темпера-туру плавления 1160 °С и пластичность, высокую стойкость против корро-зии в пресной и морской воде, а также во многих кислотах. По своим антикоррозионным свойствам титан превосходит цветные металлы (кроме благородных) и легированные стали. При взаимо¬действии с агрессивной средой на поверхности титана образуется нерастворимая пленка, которая защищает металл от коррозии.

Титан удовлетворительно обрабатывается давлением (ковкой, штамповкой, прессованием, прокаткой), резанием, сваривается электродуговой сваркой в атмосфере защитных газов (аргона или гелия), он обладает низкой электропроводностью, малочувстви¬телен к хрупким разрушениям, при низких температурах сохраняет механические свойства при нагреве до 400 °С.

Недостатки чистого титана — низкая прочность, высокая чувст-вительность к надрезу, воспламеняемость и взрывоопасность в пылеобразном состоянии. Тонкая стружка, образующаяся при обработке титана резанием, может самовозгораться в результате нагрева. Пыль, образующаяся в процессе шлифования в воздухе, при определенной концентрации взрывоопасна.

Химическая активность титана при обычной температуре низкая, но с повышением температуры значительно возрастает и становится наивысшей при температуре плавления. Даже в азоте титан может гореть.

В промышленности применяют технический титан марок ВТ1-00, ВТ1-1, и ВТ1-2, содержащий от 0,1 до- 0,74 % примесей кислорода, азота, водорода, железа, крем¬ния, никеля и др. Кислород, азот, углерод и водород— вредные примеси. Кислород и азот снижают пластичность, а при низких температурах вызывают хладноломкость титана. Углерод также способствует хладноломкости. Водород повышает чувствительность титана к надрезу и снижает сопротивляемость ударным нагрузкам. Примеси железа, кремния и никеля способствуют улучшению меха¬нических свойств титана.

При нагреве прочность титана понижается, а пластичность по¬вышается. При температуре 450 °С он теряет упругие свойства. При охлаждении прочность титана увеличивается, а пластичность пони¬жается; он становится хрупким при температуре —196 °С. При об¬работке заготовок давлением в холодном состоянии титан получает упрочнение (наклеп) и теряет пластичность. Наклеп снимают отжигом при температуре нагрева 600 °С.

63.Ущільнюючі матеріали, прокладочні, набивки, герметизуючі. Замазки. Уплотняющие материалы делят на прокладочные, набивочные и герметизирующие составы. Они должны обладать достаточной упругостью для восприятия давления и устойчивостью против разъедающего действия уплотняемой среды, а также стойкостью при изменении температуры. Уплотняющие материалы выбирают в зависимости от свойств уплотняемой среды и ее параметров (дав¬ления и температуры).

Прокладочные материалы применяют в судостроении и судоремонте для уплотнения соединений трубопроводов, крышек горловин и люков, иллюминаторов, водогазонепроницаемых две¬рей и т.п. Изделия изготовленные из этих материалов называют прокладками. В качестве прокладочных материалов применяют бумагу, картон, прессшпан, резину, фибру, клингерит, паронит, пластмассу асбометаллическое полотно, металлы и др.

Бумага — листовой, эластичный материал, изготовленный из растительных волокон. Плотную бумагу, например ватман, испо¬льзуют в качестве прокладок в соединениях трубопроводов, пере¬качивающих масло, керосин и нефть без давления при нормальной температуре.

Картон, — толстая твердая бумага, используют в соединениях трубопроводов для перекачки нефти, мазута, масла, и соляра при давлении до 0,6 МПа и температуре до 90 °С.

Резину применяют для изготовления прокладок в чистом виде и с тканевой прослойкой, обыкновенной, маслостойкой и бензостойкой. Прокладки из резины устанавливают в соединениях тру¬бопроводов воды, масла, бензина, нефти и других при давлении до 1 МПа и температуре до 150 °С, а также используют в качестве прокладок крышек горловин и люков, иллюминаторов, водогазоне¬проницаемых дверей и т. п.

Прокладки из плотных тканей (парусины, холста, грубого по¬лотна) перед установкой пропитывают замазкой из цинковых белил или суриковой. Их устанавливают в соединениях труб вентиляции, трюмного и балластного трубопроводов, а также при монтаже из¬делий непосредственно на опорные поверхности и палубных меха¬низмов на деревянные прокладки.

Фибру — листы прессованной бумаги, обработанные хлористым цинком — применяют в соединениях трубопроводов, перекачиваю¬щих углекислоту, нефть, бензин, керосин и воздух с давлением до 6 МПа при температуре до 100 °С.

Клингерит — прорезиненый и вулканизированный асбестовый картон, предназначен для изготовления прокладок в соединениях водопроводов и паропроводов невысокого давления и температуры.

Паронит — смесь асбеста с каучуком. Выпускают паронит мар¬ки. У (универсальный), после обработки не вулканизируется и марки УВ (универсальный вулканизированный), после обработки дополнительно вулканизируется. Вулканизированный паронит прочнее и обладает большей теплостойкостью. Прокладки из паронита устанавливают в соединениях трубопроводов воды, пара, воздуха, масла, бензина, керосина, инертных газов, выхлопных га¬зов и других сред при давлении до 7 МПа и температуре до 250 °С.

Пластмассовые прокладки применяют в соединениях трубопро¬водов нефти, мазута, масла, воды и других сред при давлении до 2,5 МПа и при температуре от -30 до + 60 °С.

Асбометаллическое полотно — асбестовое полотно, с проложен¬ной внутри красно-медной или латунной проволокой, которая уве¬личивает прочность прокладки. Такие прокладки устанавливают в соединения трубопроводов, работающих при высоких давлениях и температуре.

Металлические прокладки изготовляют из меди, алюминия, ста¬ли и других металлов и сплавов; применяют в качестве прокладок в соедине¬ниях трубопроводов, работающих при высоких давлениях и темпе¬ратурах. Медные прокладки ставят в соединениях трубопроводов пара, воды, нефти при давлении до 4,5 МПа и температуре до 350 °С, алюминиевые прокладки — в соединениях трубопроводов пара, нефти и масла при давлении до 6 МПа и температуре до 430 °С, свинцовые прокладки — в соединениях трубопроводов для перекачки агрессивных кислот при давлении до 5 МПа и темпе¬ратуре до 100 °С, стальные прокладки — в соединениях трубопрово¬дов пара и воды при давлении до 10 МПа и температуре до 480 °С.

Набивочными называются материалы, применяемые для уплотнения вращающихся валов, подвижных штоков и тяг. В ка¬честве набивочных материалов используют бумажные, пеньковые и другие шнуры круглого или квадратного сечения. Материал их выбирают в зависимости от вида, давления и температуры уплотня¬емой среды.

Бумажная сухая набивка служит для уплотнения сальником на трубопроводах пресной воды при давлении по 0,6 МПа и темпера¬туре до 60 °С, бумажная пропитанная набивка — для уплотнения сальников на трубопроводах масла, морской воды, топлива и воз¬духа при давлении до 1,5 МПа и температуре до 60 °С. Пеньковую набивку применяют в тех же случаях, что и бумажную пропитан¬ную, но при давлении до 2,5 МПа и температуре до 60 °С.

Асбестовая пропитанная набивка служит для уплотнения саль¬ников на трубопроводах пара и горячей воды .при давлении до 4 МПа и температуре до 300 °С, асбестовая сухая прографиченная набивка — для уплотнения сальников на трубопроводах пара при давлении до 3,2 МПа и температуре до 40 °С. Асбестовую прово¬лочную набивку применяют, если уплотняемой средой являются вы¬хлопные газы под давлением до 10 МПа и с температурой до 40°С.

Герметизирующие составы (герметики) предназначе¬ны для уплотнения заклепочных, болтовых, фитинговых, штуцерных и других соединений. В качестве герметизирующих применяют составы, обеспечивающие герметичность и непроницаемость сое¬динений при их контакте с воздухом, газом, жидким топливом, маслами, водой и т. п.

Они представляют собой тестообразные массы, приготовляемые из тиокола, вулканизирующей пасты и других элементов. После применения масса затвердевает при обычной температуре. В судостроении распространены герметизи¬рующие составы следующих марок: УТ-32; УТ-37; У-ЗОМ и др.

В судостроении и судоремонте для дополнительных уплотнений соединений применяют также различные замазки, из которых на¬иболее широко распространена замазка из цинковых белил и су¬риковая.

Суриковая замазка состоит из смеси свинцового сурика и свинцовых белил, взятых в равных пропорциях и размешанных в вареном масле. Она предназначена для дополнительных уплотне¬ний соединений, не подверженных действию пламени и газов с вы¬сокой температурой. В замазке uз цинковых белил свинцовый сурик заменен цинковыми белилами. Эта замазка высыхает меньше, чем суриковая, и соединения, выполненные на ней, разбираются легче.

Замазку приготовляют густую и жидкую. Первую используют в соединениях, которые редко разбираются (при установке горло¬вин отсеков, при соединении, фланцев в труднодоступных местах, при монтаже палубных механизмов на деревянных прокладках и т. п.). Жидкая замазка предназначена для пропитывания прокла¬док из парусины и картона. Для уплотнения трубных соединений с металлическими прокладками применяют густую специальную замазку, состоящую из свинцового глета (45 %), железных опилок (21 %), охры (17 %), мела (12 %) и графита (5%).Эти вещества тщательно перемешиваются в льняном масле.