Бериллиевая бронза, маркировка и применение. Термическая обработка бериллиевой бронзы.

Алюминий и его сплавы

Алюминий имеет огромное значение в промышленности из-за высокой пластичности, большой тепло и электропроводности, слабой коррозии, т.к. образующая на поверхности пленка Al2O3 защищает металл от окисления. Из него делают тонкий прокат, фольгу, любой профиль прессованием и другими видами обработки давления. Из него изготавливают разного типа провода, применяют в электроаппаратуре.
Как конструкционный материал алюминий чаще всего применяется в сплавах со следующими легирующими элементами: Cu, Zn, Mg, Ni, Fe, Mn, Ti, Si, Cr, которые формируют упрочняющие зоны и фазы.

Сплав алюминия с медью называется дуралюминием (дюраль); сплав с кремнием – силумин – только литейный сплав. Сплав с марганцем – АМц одновременно повышает коррозионную стойкость; Ni, Ti, Cr, Fe повышает жаропрочность сплавов, затормаживая процесс диффузии; литий и бериллий способствуют возрастанию модуля упругости.

Все алюминиевые сплавы можно разделить на деформируемые (получают
лист, трубы, профиль, паковки, штамповки) и литейные – для фасонного литья.
Сплавы алюминия нашли широкое применение прежде всего в авиации,
автомобилестроении, судостроении и др.отраслях народного хозяйства.

Алюминиевые сплавы подразделяются на деформируемые и литейные. Порошковые материалы, композиты деформируются, а иногда льются.

Неупрочняемые сплавы Al – Mn (АМц) и Al – Mg (АМг). Это коррозион-
ностойкие материалы, идущие на изготовление бензо -, маслобаков, корпусов
судов.

Упрочняемые сплавы Al -Mg – Si (АВ, АД31, АД33) идут для изготовления лопастей и деталей кабин вертолетов, барабанов колес гидросамолетов.

Дуралюмины Al – Cu – Mg (Д1, Д16, Д18, Д19, ВД17, В93, В95, В96 и др.).

Дюраль содержит
от 2 до 4,5 Cu и, кроме того, он часто легируется Mg (~0.5%), Mn, Fe, Be, Si, Zn. Перечисленные элементы образуют ряд химических соединений, растворяемых в алюминии – матрице (CuAl2, Mg2Si) и нерастворимых Fe, Mn, Cu. Механические свойства после закалки и старения (отпуска) зависят от температуры закалки и старения, скорости охлаждения.

Высокопрочные сплавы Al – Zn – Mg – Cu (В93, В95, В96Ц) более прочны, чем дюралюминий, обладают лучшей коррозионной стойкостью и применяются для изготовления шпангоутов, лонжеронов, стрингеров. Алюминиевые сплавы часто применяются для изготовления поковок штамповок лопастей винта самолета, рам, поясов лонжеронов, крепежных деталей. Это сплавы АК1, АК6, АК8, АК4.

Жаропрочные алюминиевые сплавы системы Al – Cu – Mn (Д20, Д21) и Al – Cu – Mg – Fe – Ni (АК – 4 – 1) применяют для изготовления поршней, головок цилиндров, дисков, лопаток компрессоров и т.д., работающих при температурах до 300°С. Жаропрочность достигается за счет легирования Ni, Fe, Ti, (Д20, Д21, АК – 4 – 1).

Литейные алюминиевые сплавы применяются для изготовления литых заготовок. Это сплавы Al – Si (силумины), Al – Cu (дюрали), Al – Mg (Амг). К силуминам относятся сплавы Al – Si (AЛ – 2), Al – Si – Mg (АЛ – 4, АЛ – 9, АЛ – 34), которые упрочняются термообработкой. Силумины хорошо льются, обрабатываются резанием, свариваются, анодируются, пропитываются лаками.

Высокопрочные и жаропрочные литейные сплавы систем Аl – Cu – Mn (АЛ – 19), Al – Cu – Mn – Ni (АЛ – 33), Al – Si – Cu – Mg (АЛ – 3, АЛ – 5). Легированные Ti, Cr, Ni, Cl, Zn жаропрочны до 300°С, хорошо термообрабатываются. Из них изготавливают поршни, головки блока, цилиндров и т.п.

Коррозионностойкие литейные алюминиевые сплавы систем Al – Mg (АЛ8, АЛ27) и Al – Mg – Zn (АЛ24) хорошо льются и свариваются. Легирование Be, Ti, Zn вызывает изменение зерна. Они термообрабатываются.

Спеченный алюминиевый порошок (САП) получается прессованием (700 МПа) при температуре 500 – 600°С алюминиевой пудры. САП характеризуется высокой прочностью и жаропрочностью до 500°С.

Спеченные алюминиевые сплавы систем Al-Si-Ni (СОС 1), Al-Si-Fe
(СОС 2) иногда легированные Mn,Cr, Zn, Ti, V закаливаются, стареют, жаро-
прочны до 350°С.

Композиционные алюминиевые сплавы армируются борными волокнами (АД1, АД33, ВКА – 1, ВКА – 2), стальной проволокой (КАС-1, КАС-1А) прочны, гнутся, обладают большой ударной вязкостью, жаропрочностью, усталостью, прочностью.

Б-4 Технико-экономические показатели доменной плавки

Коэффициентом полезного использования объема называют отношение полезного объема печи V в м³ к суточной ее производительности Т в m:

Так, например, доменная печь объемом V = 1300 м³, выплавляющая в сутки 1800 m чугуна, будет иметь коэффициент использования полезного объема

Коэффициент полезного использования объема доменной печи для различных печей и сортов выплавляемых чугунов колеблется в пределах — от 0,5 до 1,35 м³/m.

Технико-экономические показатели работы доменной печи зависят от ряда факторов и могут быть улучшены, если увеличить в шихте долю обогащенной руды и офлюсованного агломерата; внедрить автоматизированные процессы подготовки руды к плавке; использовать природный газ и кислородное дутье, построив крупные экономичные кислородные станции производительностью 35 000 м³/час; повысить давление под колошником на работающих печах до 1,5—1,8 аmu и для проектируемых печей до 2,5 аmu; автоматизировать все доменные процессы.

Кислород применяется не только для интенсификации горения топлива в доменной печи, но и для рафинирования жидкого чугуна непосредственно в горн. В горн печи вводится водоохлаждаемая кислородная фурма. При продувке чугуна кислородом уменьшается содержание в нем серы и повышается его температура.

30. Сверхпроводимость. Примеры сверхпроводящих материалов их применение. При каких условиях проявляется сверхпроводимость?

Сверхпроводимость металлов была открыта в 1911 г., а ее природа была выяснена в 1957 г. В теории сверхпроводимости так называемая критическая температура связывается с характеристиками самого металла. Сверхпроводимость появляется в тех случаях, когда электроны и ионы взаимно притягиваются. Это притяжение относится только к части электронов, имеющих самую большую энергию, близкую к энергии Ферми ε _F (название дано по имени выдающегося итальянского физика Энрико Ферми, построившего в 1942 г. первый ядерный реактор и сделавшего ряд открытий в области физики). При абсолютном нуле (T=0° К) в не сверхпроводящем металле все электроны проводимости имеют энергию ε, меньшую или равную ε _F.

В создании электрического тока фактически участвуют только электроны с энергией, близкой к энергии Ферми, и для возникновения сверхпроводимости необходимо притяжение между этими электронами. Если такое притяжение имеется, то электроны с противоположными направлениями импульса как бы слипаются, образуя пары электронов. Для разрыва этой пары электронов необходима некоторая энергия. В обычном, неспаренном состоянии электроны рассеиваются в примесях, вкрапленных в металл, или неоднородностях, возникающих в металле в результате теплового движения (тепловое колебание решетки). Рассеянием электронов при их упорядоченном движении и обусловлено электрическое Сопротивление металлов. Когда же электроны находятся в спаренном состоянии, они не рассеиваются на колебания решетки и электрические сопротивление исчезает появляется сверхпроводимость. При этом критическая температура Т _к соответствует энергии спаривания. По теории Бардина, Купера и Шиффера критическая температура

где е ≈ 2,72; θ _D - некоторая характерная температура, называемая дебаевской, приблизительно равная 500° К; g - постоянная, пропорциональная силе притяжения между электронами, равная ½.

Электроны при своем движении в кристалле возбуждают колебания решетки. И, наоборот, колебания решетки могут воздействовать на электроны, рассеивая их или сообщая им энергию. Квантовая физика объясняет это явление совокупностью фононов - квантов механических колебаний. Электрон в твердом теле при определенных условиях способен порождать фононы, а также способен их поглощать и рассеивать. Возможен процесс, когда один из электронов испускает фонон, а другой его поглощает. Подобное взаимодействие соответствует взаимному притяжению электронов. Кроме того, на электроны действуют электростатические силы отталкивания, ослабленные из-за наличия электронов и ионов, образующих металл- Если электростатическое отталкивание сильнее притяжения, то спаривания электронов не происходит и в металле не может возникнуть сверхпроводимость. И, наоборот, если притяжение превалирует, то металл становится сверхпроводником. Тепловое движение в металле, усиливающееся с ростом температуры, разрывает электронные пары, и при температурах выше Т _к сверхпроводимость исчезает.

Явление сверхпроводимости родственно явлению сверхтекучести. Для поддержания в сверхпроводнике электрического тока не требуется внешней разности потенциалов. Носителем электрического тока в металле являются электроны. Свойство сверхпроводимости есть, поэтому не что иное, как свойство сверхтекучести электронной жидкости. Но для электронной жидкости в металле изменение ее плотности связано со значительной затратой энергии, поскольку этому препятствуют кулоновские силы, действующие между электронами и решеткой и между самими электронами. Изменение плотности электронной жидкости нарушает условие электронейтральности, поэтому соответствующий спектр длинноволновых колебаний, подобно тому как это имеет место в плазме, начинается с некоторой конечной частоты. При постоянном токе "нормальные" электроны не ускоряются, так как в сверхпроводнике отсутствует электрическое поле. При постоянном токе электрическое поле вызывает появление "нормального" тока 1 _н, подчиняющегося закону Ома, с выделением джоулева тепла. Этот эффект становится заметным только при частотах ω/2π, δостаточно высоких для того, чтобы глубина проникновения стала сравнимой с длиной волны λ, и наблюдается в диапазоне сантиметровых волн. На еще более высоких частотах ток I _н начинает полностью превалировать над током сверхпроводимости I _s. Переход из сверхпроводящего в нормальное состояние будет осуществляться на частотах, для которых hν ≈ kT _K.

При постоянном и переменном токе частотой меньше 10 Мгц наблюдается резкое падение сопротивления до нуля. При более высоких частотах сопротивление сверхпроводника при температуре ниже Т _к сохраняет конечное значение, тем большее, чем выше частота.

В чистых металлах переход в сверхпроводящее состояние сопровождается уменьшением теплопроводности. Это указывает на то, что в условиях сверхпроводимости электроны перестают взаимодействовать с решеткой и не участвуют в переносе тепла. Переход из обычного состояния в сверхпроводящее является фазовым переходом П-рода и сопровождается малыми изменениями других свойств сверхпроводника. Сверхпроводящее (основное) состояние отдалено от нормального (возбужденного) до состояния при температуре ниже Т _к энергетической щелью шириной ΔE ≈ 10- ⁴эв. Утрата связи электронов с решеткой в сверхпроводящей области приводит к быстрому уменьшению затухания. Согласно микроскопической теории отношение коэффициентов затухания сверхпроводящей и обычной фаз определяется формулой

Сверхпроводимость наблюдается в ряде металлов, которые занимают определенные области в периодической системе элементов Менделеева. В табл. 1-1 приведены сверхпроводящие металлы и численные значения их критической температуры.

Сверхпроводимость обнаружена также в огромном числе сплавов и более чем в 50 соединениях. Сплавы, т. е. сверхпроводники с примесью атомов других элементов и другими нарушениями решетки, представляют большой практический интерес.

Сверхпроводимость наблюдается в сверхпроводящих металлах и сплавах ниже некоторой критической температуры Т _к. При этом проходящий через сверхпроводник ток и соответствующая ему напряженность магнитного поля должны быть ниже критических значений I _к и T _к. Значения I _к и T _кзависят от температуры Т и стремятся к нулю при возрастании Т до Т _к. Существование критических температур, токов и напряженностей магнитного поля Т _к, I _к и H _к ограничивает техническое использование сверхпроводимости. Так, критическая температура свинца равна 7,3° К, а сплава ниобия с оловом (Nb ₃ Sn) 18,1° К (самая высокая известная критическая температура). Для получения температуры ниже 18° К используются жидкие водород и гелий (температуры кипения которых при атмосферном давлении равны соответственно 20,4 и 4,2°К).

Б-5) 5. Производство стали в кислородных конверторах. Суть процесса, исходные материалы, достоинства и недостатки. Продукция и её применение.

Производство стали в кислородных конвертерах. Сталь отличается от чугуна меньшим содержанием углерода (до 2,1 %), кремния (до 0,4 %), марганца (до 0,8 %), примесей серы (до 0,04 %) и фосфора (до 0,04 %). Исходными материалами для получения стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап). Сутью передела чугуна в сталь является уменьшение содержания углерода и других входящих в чугун элементов. В настоящее время сталь получают преимущественно в кислородных конвертерах, мартеновских и электрических печах. Кислородно-конвертерным и мартеновским способами выплавляют около 80 % всей стали.

Б-6) 6. Исходные материалы сталеплавильных производств: кислородно-конверторного, мартеновского и электросталеплавильного. Сравнить качество получаемой стали.

Характерной особенностьюкислородно-конвертерного производства является неравномерность окисления углерода как по объему ванны, так и в течение продувки. С наибольшей интенсивностью окисляется углерод на поверхности внедряющегося газового факела. Это объясняется сравнительно низкой температурой ванны и интенсивным окислением кремния и марганца. Далее при снижении содержания кремния и марганца в металле и повышении температуры зона кипения увеличивается и распространяется на весь объем ванны, скорость окисления углерода возрастает. Максимальная скорость окисления углерода 0 3 - 0 5 % / мин достигается в середине плавки. К этому времени температура металла составляет 1400 - 1450 С. К концу продувки скорость окисления углерода вновь снижается вследствие уменьшения содержания углерода в металле. Более равномерное окисление углерода и газовыделение достигаются применением рассредоточенного дутья, а именно применением многоструйных фурм

Одной из важных задач дальнейшего развитиякислородно-конвертерного производства является расширение сортамента выплавляемого металла. В связи с этим ведутся работы по освоению выплавки в кислородных конвертерах легированных сталей различных марок. Предпосылками для этого являются: I) возможность получения низких конечных содержаний азота; 2) возможность получения низких содержаний фосфора при остановке продувки на заданном содержании углерода; 3) значительные резервы теплового баланса плавки, позволяющие расплавлять легирующие добавки; 4) малая загрязненность металла нежелательными элементами (медь, хром и никель в электротехнических сталях) и другие. Последнее связано с использованием относительно небольших количеств скрапа и возможностями его полного исключения как охладителя при замене железной рудой, не содержащей этих элементов

Мартеновское производство

производство в мартеновских печах (См. Мартеновская печь) металлургических или машиностроительных заводов литой стали заданного химического состава. Сталь получается путём окислительной плавки загруженных в печь железосодержащих материалов — чугуна, стального лома, железной руды и флюсов в результате сложных физико-химических процессов взаимодействия между металлом, шлаком и газовой средой печи. М. п. наряду с другими видами производства стали (см. Кислородно-конвертерный процесс, Электросталеплавильное производство) —второе звено в общем производственном цикле чёрной металлургии (См. Чёрная металлургия); два других основных звена — выплавка чугуна в доменных печах и прокатка стальных слитков или заготовок.

Благодаря преимуществам, которыми мартеновский процесс отличался от других способов массового получения стали (большая гибкость и возможность применять его при любых масштабах производства; менее строгие требования к исходным материалам; относительная простота контроля и управления ходом плавки; высокое качество и широкий ассортимент выплавляемой стали; сравнительно небольшая стоимость передела), в конце 19 века и 1-й половины 20 века он был основным сталеплавильным процессом (в 1940—55 этим способом изготовлялось около 80 % производимой в мире стали). Однако в связи с бурным развитием в 60-х годах 20 века кислородно-конвертерного производства строительство мартеновских цехов практически прекратилось; относительная доля мартеновской стали непрерывно уменьшается. В 1970 в мартеновских печах выплавлено в мире Мартеновское производство240 млн. т стали (Мартеновское производство40 %), в СССР — 84 млн. т (Мартеновское производство72 %). М. п. — основной потребитель стального лома (около 50 %).

ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНОЕ производство - производство стали в электрических (главным образом дуговых) печах. Позволяет получать стали широкого сортамента (от рядовых до высококачественных) при массе плавки от нескольких десятков килограмм до 200 т и выше. Электросталеплавильное производство в дуговых печах делится: по химическому составу огнеупорной футеровки печей и применяемого шлака - на основное и кислое; по шлаковому режиму (по числу наводимых шлаков) - на одношлаковое и двухшлаковое; по характеру процесса - на переплав, имеющий главной целью расплавление металла и ограниченное его рафинирование, и плавку с полным окислением, сопровождающимся дефосфорацией и кипением жидкой стали, в ходе которого из нее удаляются газы и другие нежелательные примеси. Электросталеплавильное производство имеет существенные преимущества перед другими способами получения стали, и его удельный вес в мировом производстве стали непрерывно возрастает.

32. Материалы для резисторов и нагревательных приборов. Привести марки и указать применение. Проводниковые материалы с высоким сопротивлением бывают металлические, получившие наибольшее распространение, и неметаллические. Металлические проводниковые материалы можно разделить на три группы: 1 — для точных электроизмерительных приборов и образцовых резисторов; 2 — для резисторов и реостатов; 3 — имеющие высокую рабочую температуру и предназначенные для нагревательных приборов и нагрузочных реостатов.

Основным материалом 1-й группы является медно-марганцевый сплав — манганин. Манганин изготовляется двух марок: МНМцЗ-12 (3% Ni, 12% Mn, 85 % Си) и МНМцАЖЗ-12-0,3-0,3 (3 % Ni, 12 % Mn, 0,3 % А1, 0,3 % Fe, 84,4 % Си). Из первого сплава изготовляют твердую и мягкую (отожженную) проволоку, из второго — только мягкую.

К материалам 2-й группы относится константан (40 % Ni, 60 % Си). Удельное сопротивление мягкой константановой проволоки 0,465*10-6, а твердой 0,49*10-6 См*м. Его температурный коэффициент сопротивления близок к нулю.

К материалам 3-й группы относятся сплавы никеля, хрома и железа (нихром); хрома, алюминия и железа (фехраль). Проволока из этих сплавов делится по применению на марки Н (для нагревательных приборов) и С (для реостатов).

В электронной аппаратуре широко применяют металлопленочные резисторы МЛТ, С2-22 и др. Токопроводящим элементом этих резисторов является тонкий слой сплава с высоким удельным сопротивлением, нанесенный на поверхность керамического стержня и покрытый защитным слоем эмали.

Б-7

Б-9

9. Пластическая деформация металлов. От каких факторов зависит пластичность металлов. Холодная и горячая обработка металлов давлением. Дать понятие о наклепе и рекристаллизации

Пластическая деформация - сложный физико-химический процесс, в результате которого наряду с изменением формы и строения исходного металла изменяются его механические и физико-химические свойства. Рассмотрела физическую сущность процесса пластической деформации.

Как известно, металлы и сплавы имеют кристаллическое строение, характеризующееся тем, что атомы в кристаллах располагаются в местах устойчивого равновесия в строго определенном для каждого металла порядке.

При особых условиях охлаждения металл затвердевает в виде большого кристалла правильной формы, называемого монокристаллом. Строение монокристалла определяется соответствующей кристаллической решеткой.

B промышленных условиях затвердевание металла начинается одновременно во многих центрах кристаллизации. Поэтому после затвердевания такой металл состоит не из одного кристалла, а из большого числа прочно сросшихся друг с другом кристалликов неправильной формы, называемых кристаллитами или зернами. Металлы такого строения называются поликристаллическими.

Рассмотрим холодную пластическую деформацию монокристалла. Под действием внешних сил в монокристалле возникают напряжения. Пока эти напряжения не превысили вполне определенной для данного металла величины (называемой пределом упругости), происходит упругая деформация. При упругой деформации атомы отклоняются с мест устойчивого равновесия на расстояния, не превышающие межатомные. После снятия нагрузки под действием межатомных сил атомы возвращаются в прежние места устойчивого равновесия, форма тела восстанавливается, при этом изменений в строении и свойствах металла не происходит. Упругая деформация сопровождается незначительным обратимым изменением объема тела, которое, например, для меди при напряжениях сжатия 100 кг/млti2 (980 Мн/м2) составляет 1,3%.

C увеличением внешней нагрузки увеличиваются и отклонения атомов. При определенных для данного металла напряжениях (пределе текучести) атомы смещаются в новые места устойчивого равновесия на расстояния, значительно превышающие межатомные. После снятия нагрузки форма монокристалла не восстанавливается, он получает пластическую деформацию.

Необратимые смещения атомов в монокристалле происходят в основном в виде скольжения и в меньшей степени, в виде двойникования.

Скольжение представляет собой смещение атомов в тонких слоях монокристалла. Смещения происходят по особым кристаллографическим плоскостям, причем расстояние между плоскостями скольжения составляет 100 200А. При определенных условиях следы скольжения можно наблюдать в виде полос на поверхности деформируемого металла.

Двойникование, которое в основном происходит при ударных нагрузках, состоит в стройном смещении группы атомов относительно особой плоскости - плоскости двойникования.

Смещенная часть монокристалла будет являться зеркальным отображением (двойником) недеформированной его части.

Пластическая деформация монокристалла сопровождается искажениeм кристаллической структуры, образованием осколков и возникновeниeм остаточных напряжений в кристалле.

Эти явления, затрудняя процесс дальнейшей деформации, вызывают изменения механических и физико-химических свойств исходного металла: прочность, твердость, электросопротивление и химическая активность увеличиваются, при oдноврeменном уменьшении пластичности, ударной вязкости, магнитной проницаемости и т. д.

Совокупность изменений механических и физико-химических свойств в результате холодной пластической деформации называют упрочнением (или наклепом).

Необходимо иметь в виду, что при пластической деформации никакого изменения плотности металла практически не происходит, его объем остается постоянным.

Как указывалось выше, применяемые в промышленности металлы и сплавы имеют поликристаллическое строение.

При обработке давлением таких металлов происходит пластичecкая деформация отдельных зерен путем скольжения и двойникования (аналогично монокристаллу) и смещение их относительно друг друга. Деформация сопровождается раздроблением зерен и их удлинением в направлении наибольшего течения металла.В результате этого,последиий приобретает строчечную мелкозернистую структуру, отчетливо наблюдаемую под микроскопом (рис. 1, а).

Одновременно в зернах, так же как и при холодной деформации монокристалла, искажается кристаллическая структура, oбpазуются кристаллитныe осколки и возникают остаточные напряжения. Рассмотренные явления вызывают упрочнение поликристаллического металла.

B большинстве сплавов всегда присутствуют нeметалличeские примеси (окислы, карбиды и т. д.), которые располагаются между зернами в виде пленок или отдельных шариков. При обработке давлением эти включения раздробляются и вытягиваются, придавая металлу волокнистое строение (рис. 1, б), котоpoе при соответствующей обработке поверхности наблюдается невооруженным глазом.

Величина пластической деформации металлов ограничена их пластическими свойствами. При некоторой, вполне определенной для каждого металла, величине деформации в нем образуются микротрещины, которые при дальнейшем деформировании интенсивно развиваются и вызывают его разрушение.

Рис. 1. Схемы скольжения (а) и двойникования (б) атомов при пластической деформации монокристалла

Большинство металлов обрабатываются давлением в нагретом состоянии. Объясняется это тем, что с повышением температуры пластичность увеличивается, сопротивление деформации уменьшается (рис. 2).

Если пластическая деформация оказывает упрочняющее влияние на металл, то повышение температуры вызывает его разупрочнение. При незначительном нагреве, увеличивающем подвижность атомов, в холоднодеформированном металле уменьшаются остаточные напряжения и, в некоторой степени, устраняется искажение кристаллической решетки. При этом форма и размеры деформированных зерен не изменяются, строчечная и волокнистая структура металла полностью сохраняются. В результате рассмотренных явлений, называемых возвратом, прочностные свойства металла уменьшаются, пластические - увеличиваются.

Рис. 1. Микроструктура холоднодеформированного металла (а), волокнистое строение деформированного металла (б), микроструктура деформированного металла после рекристаллизации (в)

Возврат у чистых металлов происходит при температурах Тв = (0,25? 0,3) Тпл, где Тпл - абсолютная температура плавления металла. Сплавы же имеют температуру возврата более высокую, чем чистые металлы. Чем выше температура нагрева, тем подвижнее атомы и тем активнее протекает возврат. При температуре выше температуры возврата в деформированном металле происходит рекристаллизация - процесс зарождения и роста новых равноосных зерен неискаженной кристаллической структурой взамен деформированных. В результате рекристаллизации остаточные напряжения снимаются, восстанавливаются исходные его свойства и, таким образом, полностью снимается упрочнение, полученное металлом в процессе его деформирования.

Рис. 2. Влияние температуры на Рис.3. Микроструктуры металла

пластичность? и предел прочности коленчатых валов, изготовленных по разным

при растяжении?b стали. технологиям.

Если рекристаллизация ликвидирует строчечную структуру деформированного металла (рис. 1, в), то его волокнистое строение сохраняется, так как примеси между зернами являются неметаллическими веществами и рекристаллизация в них не происходит.

Итак, обработка давлением металлов при повышенных температурах сопровождается одновременным действием как упрочняющих, так и разупрочняющих процессов. В зависимости от того, какие из этих процессов преобладают, обработка давлением подразделяется на холодную, неполную горячую и горячую деформацию. Холодная деформация характеризуется интенсивным упрочнением, строчечной микроструктурой и отсутствием каких-либо следов возврата и рекристаллизации. Прочность при холодной деформации резко увеличивается, а пластичность существенно уменьшается.

При неполной горячей деформации рекристаллизация отсутствует, но протекает процесс возврата. Чем больше скорость деформирования и ниже температура металла, тем в меньшей степени происходит разупрочнение. Поэтому, необходимо помнить, что такой деформации нельзя подвергать малопластичные металлы и сплавы.

При горячей обработке давлением упрочнение, полученное металлом в процессе пластической деформации, полностью снимается рекристаллизацией, а металл получает Равноосную микроструктуру, причем волокнистое строение сохраняется.

Прочность и ударная вязкость волокнистого металла вдоль волокон выше, чем поперек волокон и это свойство деформированного металла используется при разработке технологического процесса изготовления деталей. Заготовку для будущей детали деформируют таким образом, чтобы направление волокон совпадало с направлением максимальных растягивающих напряжений, возникающих в детали при работе, а сами волокна огибали контур детали и не перерезывались при окончательной механической обработке изделия.

Например, в коленчатом вале, изготовленном путем вырезания напуска 1 (рис. 3, а), рабочие напряжения в щеках 2 направлены поперек волокон. Наоборот, в вале, изготовленном путем гибки (рис. 3, б), волокна огибают контур детали и возникающие при работе напряжения совпадают с направлением волокон. Очевидно, что второй вал будет более прочным, чем первый.

35. Проводниковые материалы применяемые для силовых кабелей. Электрическая изоляция их. Привести примеры.

Проводниковые материалы, применяемые при изготовлении трансформаторов

 

В качестве проводниковых материалов чаще всего применяют медь и алюминий, кроме того, используют и латунь. Медь имеет сравнительно высокую электропроводность, т. е. малое удельное электрическое сопротивление постоянному току (при 20° С оно равно 0,01724 Ом·мм2/м), сравнительно высокие механическую прочность и стойкость по отношению к атмосферной коррозии. Медь хорошо поддается механической обработке (обточке, строжке, сверловке, штамповке, ковке, сварке и пайке). Температура плавления равна 1065—1080° С, плотность 8,9 кг/дм3. Алюминий по электропроводности уступает меди. Он хорошо поддается обработке прокаткой, протяжкой и ковкой. При опиловке алюминия употребляют напильники с острой насечкой, фрезы затачивают острее, чем при обработке других металлов. Удельное электрическое сопротивление алюминия при 20° С равно 0,0283 Ом·мм2/м. Температура плавления 657° С. Плотность 2,71 кг/дм3. Алюминий устойчив к атмосферной коррозии. На воздухе поверхность алюминиевых изделий всегда покрыта тонкой оксидной пленкой, которая предохраняет металл от дальнейшего окисления. Паять и сваривать алюминий значительно сложнее, чем медь. Латунь — сплав меди с цинком. Латунь лучше обрабатывается, чем медь, и значительно дешевле ее, поэтому, если не нужна высокая электропроводность, а необходима значительная твердость, целесообразно применять латунь для изготовления контактов в переключающих устройствах трансформаторов, крепежных деталей и др. В трансформаторостроении широко применяют латунь Л62 (содержит 35—40% цинка) и ЛС59 (содержит 38—42% цинка и 0,8— 2% свинца). Температура плавления 920° С, плотность 8,5 кг/дм3.

 

Сейчас вместо силового кабеля, который имеет изоляцию из пропитанной бумаги и из поливинилхлоридного пластиката выпускают силовой кабель со сшитым полиэтиленом. В связи с этим, производители силового кабеля осваивают именно этот вид. Рассмотрим преимущества и недостатки разных видов изоляции силового кабеля.

ПВХ-пластикат - полярный полимер, он имеет пониженные диэлектрические характеристики в сравнении с неполярным полиэтиленом или бумагой, а это приводит к увеличению показателя потерь в изоляции. Но, ПВХ-пластикат – это материал, не распространяющий горение.

Кабель с бумажной изоляцией должен иметь металлическую оболочку, для того чтобы защитить изоляцию и предотвратить проникновение воды к силовому кабелю. Кабель с изоляцией из полиэтилена для защиты от проникновения влаги предполагает специальный металлический слой из алюмополимерной ленты.

У кабеля с бумажной изоляцией есть еще одно преимущество. Он производится с бронепокровом из стальных проволок, защищающих кабель. Кроме того такой кабель имеет токопроводящие жилы, что позволяет значительно уменьшить размеры изделия, в сравнени с кабелями, у которых жилы круглой формы. Но существует значительный недостаток: при прокладке кабелей на крутонаклонных трассах маслоканифольный состав, который пропитывает бумажную изоляцию, может стекать. Для уменьшения этого эффекта используют кабель с нестекающим составом. Силовой кабель в полимерной изоляции подобного недостатка не имеет.

Одна из самых главных характеристик изоляционных материалов – допустимая температура нагрева жил. Чем выше этот параметр, тем выше допустимая нагрузка, которую можно пропускать в течение длительного времени. Допустимая температура нагрева полиэтиленовой изоляции значительно выше, других материалов, т.к. это термореактивный материал.

У различных конструкций кабелей есть свои достоинства и недостатки. Поэтому при использовании силовых кабелей должны учитываться требования, которые предъявляются к надежности кабельных линий и условия установки и эксплуатации.

Б-10

10. Сортопрокатное производство. Суть, технология, продукция и её применение.

36. Проводниковые материалы применяемые для высоковольтных линий электропередач. Перечислить требования предъявляемые к ним.

Б-11

11. Листопрокатное производство. Суть, технология. Горячекатаные и холоднокатаные листы: Различие их по толщине и механическим свойствам.

Листопрокатное производство обеспечило сегодня прирост выпуска алюминиевого листа в 1 8 раза без увеличения численности работающих и производственных площадей, досрочно освоена мощность нового производства лакированной ленты. В результате самоотверженного труда рабочих, инженерно-технических работников и служащих завода, коллективов строительных и монтажных организаций, большой организаторской и массово-политической работы партийных, профсоюзных и комсомольских организаций, широко развернутого социалистического соревнования внесен большой вклад в выполнение задач, поставленных XXV съездом КПСС, по повышению эффективности и качества работы. [ 1 ]

Листопрокатное производство развивается одновременно с совершенствованием прокатных станов путем применения многовалковых станов для холодной прокатки тонких и тончайших листов, станов для прокатки с натяжением, непрерывных станов в сочетании с современным вспомогательным оборудованием для обрезки, правки, отделки и транспортировки листов. [ 2 ]

Особенностью развитиялистопрокатного производства является непрерывное увеличение холоднокатаного листового и ленточного проката. Это связано с интенсивным развитием ряда отраслей народного хозяйства, потребляющих тонколистовой прокат с высокими механическими свойствами. [ 3 ]

Из отделочных операцийлистопрокатного производства следует отметить правку листов (толщиной до 50 мм) и обрезку - поперечную и продольную. Правка производится обычно в многовалковых правильных машинах. Обрезка производится на ножницах самых разнообразных конструкций - гильотинных, дисковых и др. Обрезка листов толщиной более 20 мм может производиться с помощью огневой резки. [ 4 ]

Слябы служат заготовкой длялистопрокатного производства, а блюмы - для сортопрокатного производства различных профилей. Трубопрокатное производство получает исходные заготовки от блюмингов и сляб