1.       Диаграмма состояния IV рода (с устойчивым химическим соединением). Правило отрезков, определение с его помощью химического состава фаз, фазового и структурного составов, весовой доли. Примеры построения кривых охлаждения с применением правила фаз.

Диаграмма состояний сплавов с устойчивым химическим соединением

В этих сплавах компоненты химически реагируют друг с другом, образуя химическое соединение АmВn. Это соединение представляет собой новую фазу и имеет соответствующую однородную область на диаграмме состояний (линия PF на рис. 3.4). Линия химического соединения проходит через точку Р, соответствующую содержанию компонента В в АmВn и разделяет общую диаграмму А - В на две независимые части: А - АmВn и АmВ n- В, каждую из которых можно рассматривать отдельно и для каждой из них соединение АmВn играет роль «компонента».

В каждой части тип диаграммы состояний может быть  любым. В частности, на рисунке в качестве примера приведены системы  А – АmВn  и  АmВn - В эвтектического типа.

Однофазные области этой диаграммы:

1) жидкость L – выше линии ликвидус ECFDG; 2) компонент А – линия 0HE;

3) компонент B – линия 100-N-G; 4) химическое соединение АmВn – линия РF.

 

Структурные составляющие сплавов этой системы и их области на диаграмме:

1) кристаллы А линия ОНЕ; 2) кристаллы B линия 100-N-G;

3) кристаллы АmВn линия РF; 4) эвтектика эвт1(А + АmВn) линия СС´;

5) эвтектика эвт2(АmВn + В) линия DD´.

 

Правило отрезков служит для определения:

1) фазового состава сплава в заданной точке диаграммы состояния;

2) химического состава фаз, имеющихся в сплаве;

3) весовой доли каждой фазы.

С этой целью, сначала из заданной точки на диаграмме состояний необходимо провести отрезок горизонтали влево и вправо до пересечения с границами ближайших однофазных областей, а затем на этом отрезке необходимо определить все точки его пересечения и касания с однофаз-ными областями

Примеры:

1. Задана точка а, проведен отрезок bac, определены точки b и с.

2. Задана точка d, проведен отрезок fde, отмечены точки f и е.

3.Задана точка q, проведен отрезок Нсqk, отмечены точки h, с, k.

Далее, по определенным отмеченным точкам пересечения и касания с однофазными областями можно для заданной начальной точки определить фазовый состав сплава, химический состав фаз в сплаве и весовую долю каждой фазы.

1) ФАЗОВЫЙ СОСТАВ СПЛАВА определяется по принадлежности каждой отмеченной точки к однофазной области.

В примере 1: точка b указывает фазу А, точка с – фазу L, то есть в заданной точке а сплав имеет фазовый состав А + L.

Примеры построения кривых охлаждения:

 

 

2.  Стали и сплавы, применяемые при повышенных температурах. Жаростойкие стали. Способы повышения жаростойкости.

При повышенных температурах работают жаропрочные стали и сплавы ( способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени), жаростойкие (стали и сплавы обладающие стойкостью к химическому разрушению поверхности в газовых средах при температурах выше 550 град. , работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.

Жаростойкость – это способность металлов и сплавов сопротивляться коррозионному воздействию газов при высоких температурах. Коррозионное воздействие газов приводит к окислению стали при высокой температуре. Основной процесс связан с окислением поверхности: 1 стадия-Реакция на поверхности металла с кислородом; 2 стадия- диффузия кислорода из внешней среды сквозь пленку окисла. Долговечность определяется 2-й стадией. На интенсивность окисления влияют состав и строение оксидной пленки. Если пленка пористая, то окисление происходит интенсивно, если плотная – замедленно или вообще прекращается.

Основным легирующим элементом является хром, чем выше его содержание, тем выше жаростойкость( 14% Cr-700 град., 25%- 1000 град.)

Никель способствует образованию аустенитной структуры. Такие стали обладают хорошими механическими свойствами. На повышение жаростойкости оказывают влияние кремний и алюминий, но их суммарное содержание не должно превышать 4 %, так как при дальнейшем увеличение ухудшаются технологические свойства. Церий и бериллий (до 1%) повышают жаростойкость. Молибден и вольфрам несколько повышают, но зато снижают ползучесть при высоких температурах

3. Полимерные материалы. Физические состояния, в которых они могут находиться. Классификация полимеров по отношению к нагреву и составу вводимых добавок. Влияние добавок на свойства полимерных материалов.

Полимерами называются вещества, макромолекулы которых состоят из многочисленных элементарных звеньев (мономеров) одинаковой структуры. Молекулярная масса их составляет от 5000 до 1000000. При таких размерах макромолекул свойства веществ определяются не только химическим составом этих молекул, но и их взаимным расположением и строением.

Макромолекулы полимера представляет собой цепочки, состоящие из отдельных звеньев. Длина цепочки в несколько тысяч раз больше их поперечного сечения, поэтому макромолекулам полимера свойственна гибкость, которая является одной из отличительных особенностей полимеров. 

По отношению к нагреву

Полимерные материалы изменяют свои свойства под воздействием температуры. По этому признаку различают термопластичные и терморе-активные полимеры.

Термопластичные полимеры (термопласты) при нагреве размягчают-ся, даже плавятся, при охлаждении затвердевают; этот процесс обратим, Структура макромолекул таких полимеров линейная и разветвленная.

Термореактивные полимеры (термореакты) на первой стадии обра-зования имеют линейную структуру и при нагреве размягчаются, затем вследствие протекания химических реакций затвердевают (образуется про-странственная структура) и в дальнейшем остаются твердыми. Отвержден-ное состояние полимера называется термостабильным.

По составу добавок

Пластическими массами (пластмассами) называются материалы, из-готовленные на основе полимеров. Состав композиций разнообразен: про-стые пластмассы – это полимеры без добавок, сложные – это смеси поли-меров с различными добавками (наполнители, пластификаторы, стабили-заторы и т.д.).

Наполнители добавляют для повышения физико-механических свойств, других характеристик, а также снижения стоимости.

Пластические массы на основе порошкообразных наполнителей, как правило, изотропны. Для получения высокопрочных пластмасс целесооб-разно применять наполнители с большой удельной поверхностью. Обычно размеры частиц порошкообразных наполнителей составляют 1-15 мкм.

В зависимости от характера взаимодействия с полимером, наполни-тели условно подразделяют на инертные и активные. Наполнители должны совмещаться с полимером или диспергироваться в нем с образованием од-нородной композиции, должны хорошо смачиваться расплавом или рас-твором полимера, их свойства при хранении, переработке и эксплуатации должны быть стабильными.

Стабилизаторы – различные органические вещества, которые вводят в количестве нескольких процентов для сохранения структуры мо-лекул и стабилизации свойств.

Пластификаторы добавляют, как правило, в количестве 10-20 % для уменьшения хрупкости и улучшения формуемости. Пластификаторами являются вещества, уменьшающие межмолекулярное взаимодействие и хорошо совмещающиеся с полимером. Часто в качестве пластификаторов добавляют эфиры, а иногда и полимеры с гибкими молекулами.

Специальные добавки – смазочные материалы, красители, добав-ки для уменьшения статических зарядов и горючести, для защиты от плесени, катализаторы отверждения и т. д.  – предназначены для усиления или изменения какого- либо свойства.

 Отвердители – добавляются к термореактам в количестве не-скольких процентов для отверждения. При этом между макромолекулами возникают поперечные связи, а молекулы отвердителя встраиваются в об-щую молекулярную сетку. В качестве отвердителей используют органиче-ские перекиси и другие вещества, серу (в резинах).