Легированной называют сталь, содержащую специально введенные в нее с целью изменения строения и свойств легирующие элементы

4.Легированные стали: состав, свойства, классификация

Легированной называют сталь, содержащую специально введенные в нее с целью изменения строения и свойств легирующие элементы.

Легированные стали имеют целый ряд преимуществ перед углеро­дистыми. Они имеют более высокие механические свойства, прежде всего, прочность. Легированные стали обеспечивают большую прокаливаемость, а также возможность получения структуры мартенсита при закалке в масле, что уменьшает опасность появления трещин и короб­ления деталей. С помощью легирования можно придать стали различ­ные специальные свойства (коррозионную стойкость, жаростойкость, жаропрочность, износостойкость, магнитные и электрические свойства).

Классификация сталейпо различным признакам была рассмот­рена ранее (см. раздел 3.2) . Отметим только, что стали обыкновен­ного качества, могут быть только углеродистыми, т.е. легированные стали, как минимум, являются качественными.

Маркируются легированные стали с помощью цифр и букв, ука­зывающих примерный химический состав стали. Первые цифры в марке показывают среднее содержание углерода в сотых долях про­цента. Далее показывается содержание легирующих элементов. Каж­дый элемент обозначается своей буквой: Н - никель, Г - марга­нец, Ц - цирконий, Т - титан, X - хром, Д - медь, С - кремний, А - азот, К - кобальт, Р - бор, П - фосфор, Ф - ванадий, М - молибден, Б - ниобий, В - вольфрам, Ю - алюминий. Цифры, идущие после буквы, указывают примерное содержание данного ле­гирующего элемента в процентах. При содержании элемента менее 1% цифра отсутствует. Например, сталь 12Х18Н10Т содержит при­близительно 0,12 % углерода, 18 % хрома, 10 % никеля, менее 1 % титана. Для некоторых групп сталей применяют другую маркировку, которая будет указана при рассмотрении этих сталей.

 

5. Цветные металлы и сплавы

Алюминий и его сплавы

Литейные сплавы алюминия ГОСТ 1583-93 маркируются буквами и числом, показывающим содержание сплава. Чтобы сплав обладал хорошими литейными… Широко применяется силумин эвтектического состава АК12 содержащий 10…12 %… Деформируемые сплавы алюминия делятся на упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой. К сплавам, не…

Отжиг

Отжигом стали называется вид термической обработки, заклю­чающийся в ее нагреве до определенной температуры, выдержке при этой температуре и медленном охлаждении. Цели отжига - сниже­ние твердости и улучшение обрабатываемости стали, изменение формы и величины зерна, выравнивание химического состава, сня­тие внутренних напряжений. Существуют различные виды отжига: пол­ный, неполный, диффузионный, ре кристаллизационный, низкий, отжиг на зернистый перлит, нормализация. Температуры нагрева стали для ряда видов отжига связаны с положением линий диаграммы Fе-Fе₃С. Низкая скорость охлаждения обычно достигается при остывании стали вместе с печью.

Полный отжиг применяется для доэвтектоидных сталей. Нагрев стали для полного отжига осуществляется на 30…50 °С выше линии GS диаграммы Fе-Fе₃С (рис. 15). При этом происходит полная пере­кристаллизация стали и уменьшение величины зерна. Исходная струк­тура из крупных зерен феррита и перлита при нагреве превращается в аустенитную, а затем при медленном охлаждении в структуру из мелких зерен феррита и перлита. Повышение температуры нагрева привело бы к росту зерна. При полном отжиге снижается твердость и прочность стали, а пластичность повышается.

При неполном отжиге нагрев производится на 30…50 °С выше линии РSК диаграммы Fе-Fе₃С (рис. 15). Он производится, если ис­ходная структура не очень крупнозерниста или не надо изменить расположение ферритной (в доэвтектоидных сталях) или цементитной (в заэвтектоидных сталях) составляющей. При этом происходит лишь частичная перекристаллизация - только перлитной составля­ющей стали.

Диффузионный отжиг (гомогенизация) заключается в нагреве ста­ли до 1000…1100 °С, длительной выдержке (10…15 часов) при этой температуре и последующем медленном охлаждении. В результате диффузионного отжига происходит выравнивание неоднородности стали по химическому составу. Благодаря высокой температуре на­грева и продолжительной выдержке получается крупнозернистая струк­тура, которая может быть устранена последующим полным отжигом.

 

 

 

Рекристаллизационный отжиг предназначен для снятия наклепа и внутренних напряжений после холодной деформации и подготов­ки структуры к дальнейшему деформированию. Нагрев необходимо осуществлять выше температуры рекристаллизации, которая для железа составляет 450 °С. Обычно для повышения скорости рекристаллизационных процессов применяют значительно более высокие температуры, которые, однако, должны быть ниже линии РSК диаграммы Fе-Fе₃С. Поэтому температура нагрева для рекристаллизационного отжига составляет 650…700 °С. В результате рекристаллизационного отжига образуется однородная мелкозерни­стая структура с небольшой твердостью и значительной вязкостью.

Низкий отжиг применяется в тех случаях, когда структура стали удовлетворительна и необходимо только снять внутренние напряже­ния, возникающие при кристаллизации или после механической обработки. В этом случае сталь нагревают значительно ниже линии РSК диаграммы Fе-Fе₃С (200…600 °С).

Отжиг на зернистый перлит (сфероидизацию) применяют для сталей близких к эвтектоидному составу или для заэвтектоидных. Такой отжиг осуществляют маятниковым способом (температуру несколько раз изменяют вблизи линии РSК, то перегревая выше нее на 30…50 °С, то охлаждая ниже на 30…50°С) или путем длительной выдержки (5-6 часов) при температуре несколько выше линии РSК и последующего медленного охлаждения. После такого отжига це­ментит, обычно присутствующий в структуре в виде пластин, приоб­ретает зернистую форму. Сталь со структурой зернистого перлита обладает большей пластичностью, меньшей твердостью и прочнос­тью по сравнению с пластинчатым перлитом. Отжиг на зернистый перлит применяется для подготовки сталей к закалке или для улуч­шения их обрабатываемости резанием.

Нормализация состоит из нагрева стали на 30…50 °С выше линии GSE диаграммы Fе-Fе₃С (рис. 15), выдержки при этой температуре и последующего охлаждения на воздухе. Более быстрое охлаждение по сравнению с обычным отжигом приводит к более мелкозернис­той структуре. Нормализация - более дешевая термическая опера­ция, чем отжиг, так как печи используют только для нагрева и вы­держки. Для низкоуглеродистых сталей (до 0,3% С) разница в свойствах между нормализованным и отожженным состоянием прак­тически отсутствует и эти стали лучше подвергать нормализации. При большем содержании углерода нормализованная сталь обладает большей твердостью и меньшей вязкостью, чем отожженная. Иногда нормализацию считают самостоятельной разновидностью термичес­кой обработки, а не видом отжига.

Закалка и отпуск стали

Диаграмма строится в координатах температура - логарифм времени. Выше температуры 72 °С на диаграмме находится область устойчивою аустенита. Ниже…   В зависимости от степени переохлаж­дения образуются структуры, называемые перлит, сорбит и трос­тит. Это структуры…

Понятие о полимерах

Классифицируются полимеры по различным признакам: составу, форме макромолекул, фазовому состоянию, полярности, отношению к нагреву и т.д. По природе все полимеры можно разделить на две группы – природные и… По способу получения полимеры делят на полимеризационные и поликонденсационные.

Состав и классификация пластмасс

Пластическими массами (пластмассами) называются материалы, получаемые на ос­нове природных или синтетических полимеров. Пластмассы являют­ся важнейшими современными конструкционными материалами. Они обладают рядом ценных свойств: малой плотностью (до 2 г/см³), высокой удельной прочностью, низкой теплопроводностью, хими­ческой стойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами, звукоизоляционными свойствами. Некоторые пластмассы обладают оптической прозрачностью, фрикционными и антифрикционными свойствами, стойкостью к истиранию и др. Кроме того, пластмассы имеют хорошие технологические свойства: легко формуются, прес­суются, обрабатываются резанием, их можно склеивать и сваривать. Недостатками пластмасс являются низкая теплостойкость, низкая ударная вязкость, склонность к старению для ряда пластмасс.

Основой пластмасс являются полимерные связующие вещества. Кроме связующих в состав пластмасс входят: наполнители для повы­шения прочности и придания специальных свойств; пластификаторы для повышения пластичности, что необходимо при изготовлении из­делий из пластмасс; отвердители, ускоряющие переход пластмасс в неплавкое, твердое и нерастворимое состояние; стабилизаторы, пре­дотвращающие или замедляющие процесс старения; красители.

По поведению при нагреве все пластмассы делятся на термопластичные и термореактивные. Термопластичные при неоднократном нагревании и охлаждении каждый раз размягчаются и затвердевают. Термореактивные при нагревании размягчаются, затем еще до ох­лаждения затвердевают (вследствие протекания химических реак­ций) и при повторном нагревании остаются твердыми.

По виду наполнителя пластмассы делятся на порошковые, волок­нистые, слоистые, газонаполненные и пластмассы без наполнителя.

По способу переработки в изделия пластмассы подразделяются на литьевые и прессовочные. Литьевые перерабатываются в изделия методами литьевого прессования и являются термопластичными. Прессовочные перерабатываются в изделия методами горячего прессования и являются термореактивными.

По назначению пластмассы делятся на конструкционные, химически стойкие, прокладочные и уплотнительные, фрикционные и антифрикционные, теплоизоляционные и теплозащитные, электроизоляционные, оптически прозрачные, облицовочно-декоративные и отделочные.

Слоистые пластмассы получают прессованием (или намоткой) слоистых наполнителей, пропитанных смолой. Они обычно выпускаются в виде листов, плит, труб, из которых механической обработкой получают различные детали. Текстолит - это материал, полученный прессованием пакета кусков хлопчатобумажной ткани, пропитанной смолой. Обладает хорошей способностью поглощать вибрационные нагрузки, электроизоляционными свойствами. Теплостоек до 80°С. Стеклотекстолит отличается от текстолита тем, что в качестве наполнителя использу­ется стеклоткань. Более прочен и теплостоек, чем текстолит, имеет лучшие электроизоляционные свойства. В асботекстолите напол­нителем является асбестовая ткань. Кроме электроизоляционных, он имеет хорошие теплоизоляционные и фрикционные свойства. Гетинакс представляет собой материал, полученный прессованием нескольких слоев бумаги, пропитанной смолой. Он обладает электроизоляционными свойствами, устойчив к действию химикатов, может применяться при температуре до 120-140°С. Стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ) получают прессованием листов стеклошпона, пропитанных смолой. Стеклошпон изготовля­ется из стеклянных нитей, которые склеиваются между собой сразу после изготовления. Листы стеклошпона располагаются в материале так, чтобы волокна соседних листов располагались под углом 90°. СВАМ обладает высокой прочностью, хорошими электроизоляци­онными свойствами, теплостоек до 200…400 °С.

Волокнистые пластмассы представляют собой композиции из волокнистого наполнителя, пропитанного смолой. Они делятся на волокниты, асбоволокниты и стекловолокниты.

В волокнитах в качестве наполнителя применяется хлопковое волокно. Они используются для относительно крупных деталей обще­технического назначения с повышенной стойкостью к ударным нагрузкам. Асбоволокниты имеют наполнителем асбест- волокнистый минерал, расщепляющийся на тонкое волокно диаметром 0,5 мкм.

Обладают теплостойкостью до 200 °С, устойчивостью к ударным воздействиям, химической стойкостью, электроизоляционными и фрикционными свойствами. Стекловолокниты имеют в качестве наполнителя короткое стекловолокно или стеклонити. Прочность, электроизоляционные свойства и водостойкость стекловолокнитов выше, чем у волокиитов. Применяются для изготовления деталей, обладающих повышенной прочностью.

Порошковые пластмассы в качестве наполнителя используют органические порошки (древесная мука, порошкообразная целлюло­за) и минеральные порошки (молотый кварц, тальк, цемент, графит). Эти пластмассы обладают невысокой прочностью, низкой ударной вязкостыо, электроизоляционными свойствами. Пластмассы с органи­ческими наполнителями применяются для ненагруженных деталей общетехнического назначения - корпусов приборов, рукояток, кно­пок. Минеральные наполнители придают порошковым пластмассам химическую стойкость, водостойкость, повышенные электроизоляци­онные свойства.

Рассмотренные выше пластмассы со слоистыми, волокнистыми и порошковыми наполнителями имеют чаше всего термореактивные свя­зующие, хотя имеются пластмассы с термопластичными связующими.

 

9.Характеристика видов пластмасс: термопласты и реактопласты, виды пластмасс по структуре (порошковые, волокнистые, газонаполненные)

Пластмассы без наполнителя чаще всего являются термоплас­тичными материалами. Свойства некоторых термопластов приведены в табл. 1.

Рассмотрим наиболее важные из них.

Полиэтилен (ПЭ) (-СН₂-СН₂-)_n - продукт полимеризации бесцветно­го газа - этилена. Один из самых легких материалов (плотность 0,92 г/см³), имеет высокую эластичность, химически стоек, морозостоек.

Структурная формула:

Неполярен, получается полимеризацией газа этилена при низком или высоком давлении.
По плотности полиэтилен подразделяют на полиэтилен низкой плотности, получаемый в процессе полимеризации при высоком давлении (ПЭВД), содержащий 55–65% кристалли­ческой фазы, и полиэтилен высокой плотности, получаемый при низком давлении (ПЭНД), имеющий кристалличность до 74–95%. Чем выше плотность и кристалличность полиэтилена, тем выше прочность и теплостойкость материала. Длительно полиэти­лен можно применять при температуре до 60–100 °С. Морозо­стойкость достигает -70 °С и ниже. Полиэтилен химически стоек и при нормальной температуре нерастворим ни в одном из извест­ных растворителей.

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) имеет более разветвленные макромолекулы. Полиэтилен способен длительно работать при температуре 60–100°С. Морозостоек до -70°С, химически стоек в растворителях, при 20 °С - эластичный диэлектрик. Подвержен старению, т.е. изменению свойств со временем. Для защиты от старения вводят сажу (2–3%). Выпускается в виде пленки, листов, труб, блоков.

Недостатком полиэтилена является его подверженность старе­нию. Для защиты от старения в полиэтилен вводят стабилизаторы и ингибиторы (2–3% сажи замедляют процессы старения в 30 раз). Под действием ионизирующего излучения полиэтилен твер­деет: приобретает большую прочность и теплостойкость. Невысокая теплостойкость (до 60 °С). Используется для изготовления пленки, изоляции проводов, изготовления коррозионно-стойких труб, уплотнительных деталей, прокладок, оболочек контейнеров. Занимает первое место в общем объеме производства пластмасс.

Полипропилен (-СН₂-СНС₆Н₅-)_n - продукт полимеризации газа пропилена. По свойствам и применению аналогичен полиэтилену, но более теплостоек (до 150 °С) и менее морозостоек (до 10 °С).

Поливинилхлорид (-СН₂-СНС₁-)_n – линейный аморфный полимер, структурная формула:

 

Полярен, существует в двух видах – блочный винипласт и пластикат. Винипласт содержит стабилизаторы. Винипласт представляет собой твердый листовой материал, полученный из поливинилхлорида без добавки пластификаторов. Обладает высокой прочностью, химической стой­костью, электроизоляционными свойствами. Пластикат получают при добавлении в поливинилхлорид пластификаторов, повышающих его пластичность и морозостойкость. ПВХ стоек во многих химически активных средах. Применяют как защитные покрытия, в виде труб для подачи агрессивных газов, жидкости, воды. Пластикат, содержащий до 40% пластификатора, выпускается в виде труб, листов, лент, как кожезаменитель, уплотнитель гидросистем, изолятор проводов.

Полистирол (ПС) (-СН₂-СНС₆Н₅-)_n - твердый, жесткий, прозрачный полимер. Имеет очень хорошие электроизоляционные свойства. Его недостатки - низкая теплостойкость, склонность к старению и рас­трескиванию.

Структурная формула:

 

Полярный, аморфный, имеющий преимущественно линейное строение. Обладает высокой твердостью и жесткостью. Имеет высокие диэлектрические свойства, химическую стойкость в щелочах и кислотах, маслах. При температуре выше 200 °С разлагается с образованием стирола. Полистирол хрупок при низких температурах, на поверхности постепенно образуются трещины, приводящие к разрушению.

Используется в электротехнической промышленности.

Полиметшакрилат (органическое стекло) – структурная формула:

 

Аморфный полимер, полярен, прозрачен, стоек к разбавленным кислотам и щелочам, но растворяется в органических кислотах, может работать при температуре от -60 до + 80 °С. Прозрачный термопластичный матери­ал на основе полиакриловой смолы. Отличается высокой оптичес­кой прозрачностью, в 2 раза легче минеральных стекол, обладает химической стойкостью. Недостатки - низкая твердость и низкая теплостойкость. Выпускается в виде листов 0,8–4 мм для изготовления многослойных стекол (триплексов), остекления кабин самолетов и автомобилей, создания оптических линз.

Фторопласты имеют наибольшую термическую и химическую стой­кость из всех термопластичных полимеров. (-СF₂-СF₂)_n .

Политетрафторэтилен (фторпласт 4) – структурная формула:

 

Фторопласт-4 Неполярен, имеет аморфно-кристаллическую структуру, способен работать при температуре до 250 °С. Имеет невысокую твердость, обладает уникальной химической стойкостью в соляной, серной, азотной кислотах, царской водке, в щелочах и перекисях. Этот материал не горит и не смачивается водой и многими жидкостями, обла­дает электроизоляционными и антифрикционными свойствами. Не охрупчивается до -269 °С и сохраняет пластичность до -80 °С. Имеет низкий коэффициент трения (0,04), не зависящий от температуры.

Недостатком являются токсичность из-за выделения фтора во время работы при высоких температурах и трудность переработки из-за низкой пластичности.

Служит для изготовления деталей, стойких к действию агрессивных сред (емкости для хранения сильных окислителей, аккумуляторы, трубы, шланги, мембраны, уплотнители, антифрикционные покрытия на металлических втулках, подшипниках, а также на электрических и радиотехнических деталях).

При­меняется для изготовления изделий, работающих в агрессивных сре­дах при высокой температуре, электроизоляции и др.

Фторопласт-3 (-СF₂-СFС₁-)_n по свойствам и применению аналогичен фторопласту-4, уступая ему по термохимической стойкости и превосходя по проч­ности и твердости.

Термореактивные пластмассы (термореактопласты)

Эти материалы изготавливаются на основе термореактивных смол – формальдегидных, аминоальдегидных, эпоксидных, кремнеорганических, полиамидных, полиэфиров, которые являются связующим веществом. Смолы склеивают как отдельные слои наполнителя, так и элементарные волокна, воспринимая нагрузку одновременно с ними. Это полярные материалы, имеющие коэффициент линейного расширения, близкий к наполнителю - порошкам, волокнам и др.

10.Резины: состав, свойства, назначение

Общая характеристика резин

Резина представляет собой искусственный материал, получае­мый в результате специальной обработки резиновой смеси, основ­ным компонентом которой… Кроме каучука и вулканизатора в состав резины входит ряд дру­гих веществ.… Основное свойство резины - очень высокая эластичность. Резина способна к большим деформациям, которые почти полностью…

Старение и защита резин

Атмосферное старение представляет собой комплекс физических и химических превращений резни, протекающих под воздействием атмосферного озона и… В атмосферных условиях так же, как и при тепловом старении, резины постепенно… Особенно интенсивно старятся резины на основе НК со светлыми наполнителями. Быстро (через 1-2 года) наступает заметное…

Свойства и виды стекол

Плотность - это отношение массы тела к его объему. Она зависит от химического состава стекла и бывает от 2,2 до 7,5 г/см3. В некоторой степени… Прочность - способность материала выдерживать нагрузку на сжатие, растяжение и… Твердость - способность стекла оказывать сопротивление проникновению в него более твердого материала. Твердость стекла…

Декорирование стекла

Технология малирования представляет собой термическую обработку уже готового листового стекла, что позволяет придавать ему (разогрев до определенной… Пескоструйная обработка - это традиционная технология декорирования стекол,… Химическое травление и матирование. Этот процесс основан на свойствах паров плавиковой кислоты взаимодействовать со…

Технология производства стекла

Стекло известно уже несколько тысячелетий. Первые упоминания о стекле связываются с находками, найденными в древнем Египте в 7 000 годах до нашей… Технология получения листового стекла в основном базируется на двух способах:… В 1902 году Эмиль Фурко разработал метод машинной вытяжки стекла. При этом способе стекло вытягивается из…

Классификация, состав керамических материалов

Керамические материалы – изделия, изготовляемые из смеси порошкообразных веществ – глинистых веществ и минеральных добавок различными способами и подвергаемые в технологический период обязательной термической обработке при высоких температурах (обжиг) для упрочнения и получения камневидного состояния. Различия в составах масс и свойствах определили разнообразные области их применения.

По назначении керамические изделия делят на:

· бытовые (посуда и художественно-декоративные изделия);

· архитектурно-строительные (кирпич, черепица, облицовочные материалы);

· технические (огнеупоры, кислотоупоры, радиофарфор и др.).

Основные оксиды, используемые для произ­водства керамики - А₁₂О₃, ZnО₂, МgО, СаО, ВеО. Керамики обладает высокой прочностью при сжатии и низкой при растяжении. Главный недостаток керами­ки, как и стекла - высокая хрупкость.

Керамику классифицируют по характеру строения, степени спекания (плотности) черепка, типам, видам и разновидностям, наличию глазури.

По характеру строениякерамику подразделяют на:

· грубую;

· тонкую.

Изделия грубой керамики (гончарные изделия, кирпич, черепица) имеют пористый крупнозернистый черепок неоднородной структуры, окрашенный естественными примесями в желтовато-коричневые цвета.

Тонкокерамические изделия отличаются тонкозернистым белым или светлоокрашенным, спекшимся или мелкопористым черепком однородной структуры.

По степени спекания (плотности) черепкаразличают керамические изделия:

· плотные, спекшиеся с водопоглощением менее 5% – фарфор, тонкокаменные изделия, полуфарфор, плитки для пола, канализационные трубы, кислотоупорные кирпич и плитки, дорожный кирпич, санитарный фарфор;

· пористые с водопоглощением более 5% – фаянс, майолика, гончарные изделия, кирпич обыкновенный, черепица, дренажные трубы.

Потемпературе плавления керамические изделия и исходные глиныделят на:

· легкоплавкие (с температурой плавления ниже 1350оС);

· тугоплавкие (с температурой плавления 1350-1580оС);

· огнеупорные (с температурой плавления выше 1580оС).

По составу и свойствамкерамические изделия делят на типы, виды и разновидности. Основные типы керамики:

· фарфор;

· тонкокаменные изделия;

· полуфарфор;

· фаянс;

· майолика;

· гончарная керамика.

Тип керамики определяется характером используемых материалов, их обработкой, особенно тонкостью помола, составом масс и глазурей, температурой и длительностью обжига. В состав масс всех типов керамики входят:

· пластичные глинистые вещества (глина и каолин);

· отощающие материалы (кварц, кварцевый песок, кремень, шамот, золы ТЭС);

· выгорающие добавки (древесные опилки, торф, антрацит, каменный и бурый уголь, топливные шлаки и др.) создают пористость после их выгорания при обжиге изделий;

· плавни или флюсы (полевой шпат, пегматит, мел, доломит, перлит, костяная зола, руды с содержанием оксидов железа и др.) в процессе обжига взаимодействуют с глинистым веществом с образованием более легкоплавких соединений, чем чистое глинистое вещество.

При нагревании глинистой массы (или сырца), подготовленной определённым образом к термической обработке, до температур 110-250оС происходит испарение из различных глинообразующих минералов и пор изделия свободной и адсорбированной воды. В диапазоне температур 250-900оС происходит дегидратация – эндотермический процесс, сопровождающийся небольшой усадкой обжигаемого сырья.

При дальнейшем нагревании дегидратированные соединения распадаются на первичные оксиды (глинозем, кремнезем и др.), в интервале температур 900-1250оС возникают в состоянии твёрдых фаз новые алюмосиликаты – неустойчивый силлиманит Al2O3·SiO2, кристаллический муллит 3Al2O3·2SiO2. С повышением температуры содержание муллита возрастает, что сопровождается экзотермическим эффектом и усадкой с уплотнением расплава. Чем больше образуется новых соединений природного муллита, тем выше стойкость изделия к высоким температурам.

Типичная технология производства строительной керамики предусматривает обжиг изделий в печах до температуры спекания, при которой расплав заполняет поры и капилляры сырца, смачивая поверхность твёрдых частиц керамической смеси.

Достоинства керамических материалов – сравнительно высокая прочность, малая деформативность, высокая химическая стойкость, долговечность; керамика обладает комплексом высоких качественных показателей.

Недостатки – хрупкость (более свойственна строительной керамике); прочность керамики уступает прочности идеальных кристаллов.

Для получения технической (специальной) керамики используют порошки в виде чистых оксидов – оксиды алюминия, магния, кальция, диоксиды циркония, тория и др. Они позволяют получать изделия с высокими температурами плавления (до 2500-3000оС и выше), которые можно применять в реактивной технике, радиотехнической керамике.

При обжиге отформованных изделий в результате сложных физико-химических превращений и взаимодействий компонентов масс и глазурей формируется их структура. Структура черепка неоднородная состоит из кристаллической, стекловидной и газовой фаз.

Кристаллическая фаза образуется при разложении и преобразовании глинистых веществ и других компонентов массы. Она включает кристаллы муллита – 3Аl2Оз • 2SiO2 остатки измененного глинистого вещества, оплавленные зерна кварца. Кристаллическая фаза и особенно муллит придают черепку прочность, термическую и химическую устойчивость.

Стекловидная фаза возникает за счет расплавления плавней и частично других компонентов. Она соединяет частицы массы, заполняет поры, повышая плотность черепка; в количестве до 45-50% увеличивает прочность изделий, при большом содержании – вызывает хрупкость изделий, снижает их термостойкость. Стекловидная фаза способствует уменьшению: водопоглощения, обусловливает просвечиваемость черепка.

Газовая фаза (открытые и замкнутые поры) оказывает неблагоприятное влияние на физико-химические свойства изделий:

снижает прочность, термическую и химическую устойчивость, вызывает водопоглощение и водопроницаемость черепка.

Различие между отдельными типами керамики обусловлено спецификой их внутренней структуры, т.е. составом и соотношением отдельных фаз, составом и структурой глазури.

Основные типы керамики

Его подразделяют на два вида: · твердый; · мягкий.

Производство керамики

Обработка сырья и приготовление керамическоймассысводятся к очистке сырья от посторонних (главным образом окрашивающих) примесей, грубому и тонкому… Формование бытовых изделийпроизводится в основном из пластичной массы и литьем… Изделия простых очертаний (тарелки, кружки, салатники и т.д.) формуют из пластичной массы влажностью 20-25 % на…

Строение древесины

Строение дерева

Крона – совокупность ветвей, сучьев и листьев. В листьях создаются органические вещества, необходимые для питания и роста дерева. Из листьев получают витаминную муку, лекарственные препараты, из ветвей… Ствол – основная функция проведения воды с растворенными минеральными веществами вверх к кроне, и вниз к корням – воду…

Макроскопическое строение древесины

Строение древесины изучают на трех главных разрезах ствола: поперечном, радиальном и тангенциальном (рис. 1).    

Микроскопическое строение древесины

Древесина ствола в растущем дереве выполняет три основные функции: проводящую (восходящий ток растворов минеральных веществ), механическую и… Древесина хвойных пород имеет довольно простое и однообразное строение. Почти… Запасающую функцию в хвойных породах выполняют клетки с примерно одинаковыми размерами в трех направлениях. Эти клетки…

Химический состав древесины

Органическая часть древесины всех пород имеет примерно одинаковый элементный состав. Абсолютно сухая древесина содержит в среднем 49–50 % углерода,… Очень ценные продукты получают при пиролизе древесины – сухой перегонке без… В органической части древесины хвойных пород имеются смолы, которые содержат терпены и смоляные кислоты. Терпены…

Хвойные породы

Древесина лиственницы имеет ядро красновато-бурого цвета, резко отграниченную узкую белую или желтоватую заболонь, хорошо видимые годичные слои,… Древесина обладает высокой плотностью (в среднем ρ12 = 600 кт/м3) и… Древесина легко растрескивается при сушке, раскалывается, труднее других хвойных пород обрабатывается на станках.

Пороки строения древесины

1. Неправильное расположение волокон и годичных слоев Наклон волокон – это отклонение волокон от продольной оси сортимента. Различают две разновидности – тангенциальный и радиальный. Свилеватость – это извилистое или беспорядочное расположение волокон, которые встречаются чаще у лиственных пород.

Классификация лесоматериалов

 

Лесными товарами называют сырье и продукцию, получаемые путем механической, химической и химико-механической переработки ствола, корней и кроны дерева.

Классификация лесоматериалов – это разделение лесных товаров по основным признакам на классы, подклассы, группы для дальнейшего изучения свойств древесины и удовлетворения потребителей материалами необходимых размеров и качеств.

Лесоматериалами называют товар, который получают путем механической обработки ствола дерева.

Ствол срубленного дерева, у которого отделены корни и сучья, называют древесным хлыстом.

Хлысты или их отрезки, получаемые при раскряжевке, делят на две товарные категории:

- деловая древесина;

- низкокачественная (дровяная) древесина.

Деловой древесиной называют хлысты или отрезки, применяемые в круглом виде или в качестве сырья для механической или химической переработки.

Низкокачественная древесина – это отрезки хлыста, которые не удовлетворяют требованиям, предъявляемым деловой древесине, но могут быть использованы после дополнительной механической обработки и переработки.

Дровяная древесина – низкокачественная древесина, используемая в качестве топлива и сырья для углежжения и сухой перегонки.

По способу механической обработки все лесоматериалы разделены на следующие классы:

- круглые, получаемые поперечным делением хлыстов на отрезки требуемой длины;

- пиленые, получаемые при продольном распиливании круглых лесоматериалов на лесопильных рамах, круглопильных и ленточнопильных станках;

- лущеные, получаемые из круглых лесоматериалов спиральным резанием древесины на лущильных станках и последующим раскроем непрерывной ленты (шпоне) на форматные листы;

- строганные, получаемые резанием древесины на шпонострогательных станках на тонкие листы шириной не более диаметра кряжа;

- колотые, получаемые раскряжевыванием древесины в радиальной или тангенциальной плоскости;

- измельченные, получаемые дроблением и резанием древесины на рубительных машинах, фрезернопильных и стружечных станках.

Сортимент – это круглый или колотый лесоматериал определенного назначения, соответствующий требованиям стандартов.

Круглые лесоматериалы получают из спиленных деревьев после очистки от ветвей, разделения поперек ствола на части требуемой длины и окорки. Они применяются в строительстве, в качестве опор и столбов линий электропередач, в качестве сырья.

Пиломатериалы получают лесопилением. Пиломатериалы с опи­ленными кромками называют обрезными, неопиленными - необ­резными. Подвергающиеся после пиления дальнейшей обработки называют стругаными. Пиломатериалы делятся в зависимости от поперечного сечения на следующие виды: брусья (толщина или ши­рина больше 100 мм), бруски (ширина не более двойной толщины), доски (ширина более двойной толщины), планки (узкие и тонкие доски).

Древесный шпон - это широкая ровная стружка древесины, получаемая путем лущения. Толщина листов шпона 0,5…1,5 мм. Ис­пользуется шпон в качестве полуфабрикатов для изготовления фане­ры, облицовочного материала для изделий из древесины.

К материалам, полученным путем специальной обработки дре­весины можно отнести фанеру, прессованную и модифицированную древесину, древесностружечные и древесноволокнистые плиты и др.

Фанера - это листовой материал, полученный путем склейки лис­тов шпона. При этом волокна соседних листов находятся под пря­мым углом друг к другу. Толщина фанеры от 1 до 12 мм, более толстые материалы называют плитами. Столярные плиты представ­ляют собой трехслойные щиты, состоящие из реечного заполнителя, оклеенного с обеих сторон древесным шпоном. Прессованная дре­весина - это материал, получаемый при горячем прессовании брус­ков, досок и других заготовок поперек волокон под давлением до 30 МПа. В результате прочность возрастает по сравнению с исходной более чем в два раза.

Модифицированная древесина представляет собой материал, полученный при обработке древесины каким-либо химическим веществом (смолой, аммиаком и др.) с целью повыше­ния механических свойств и придания водостойкости. Древесно-стружечные плиты изготовляют прессованием древесной стружки со связующим. Плиты могут быть облицованными шпоном, фанерой или бумагой. Древесноволокнистые плиты изготовляют путем прес­сования древесных волокон при высокой температуре, иногда с до­бавлением связующих веществ.

20. Классификация текстильных волокон

Основные термины и понятия

Текстильным материаловедением называется наука, которая изучает строение, свойства и оценку качества текстильных материалов. К текстильным материалам относятся те, которые состоят из текстильных волокон… Текстильными волокнами называются протяженные тела, гибкие и прочные, с малыми поперечными размерами, ограниченной…

Текстильные волокна

Практически все волокна состоят из полимеров – молекул-цепочек. Полимеры (от греч. polymeres, «поли»- много, «мерос»- часть) - химические… По происхождению полимеры делятся на: природные (биополимеры) и синтетические. Природные полимеры лежат в основе всех…

Натуральные волокна

Натуральные волокна - это волокна, которые существуют в природе в готовом виде, они образуются без непосредственного участия человека.

Натуральные волокна бывают растительного, животного, минерального происхождения.

Натуральные волокна растительного происхождения

Растительные волокна могут располагаться: - на поверхности семян - хлопок - на стенках плода - капок

Натуральные волокна животного происхождения

Шерсть - волосяной покров млекопитающих, обладающий прядильными качествами. Волокна шерсти состоят из молекул природного белка кератина. Шелк - продукт выделения особых шелкоотделительных желез некоторых насекомых…  

Искусственные волокна

На рис.6 схематически представлена классификация искусственных волокон. Многие путают искусственные и синтетические волокна. Синтетические волокна…  

Пряжа

В зависимости от назначения пряжи к ее внешнему виду и свойствам предъявляются разные требования. Для выработки одних материалов нужна пряжа очень тонкая, гладкая, равномерная по толщине, для других - наоборот, более толстая, пушистая, рыхлая. Таким разнообразным требованиям могут удовлетворять только разные по структуре виды пряжи. Структура пряжи определяется видом волокнистого сырья, формой и размерами волокон, их расположением в нитях, количеством в поперечном сечении, равномерностью распределения по длине нити и круткой. В зависимости от волокнистого состава пряжа подразделяется на: 1) однородную, состоящую из одноименных волокон - хлопка, шерсти, льна и т. д.; 2) смешанную - из волокон разного происхождения, соединенных в процессах прядильного производства - шерстяных с хлопковыми, шерстяных с вискозными и лавсановыми и т. д.; 3) неоднородную из строщенных или скрученных нитей разного волокнистого состава - шерстяных с хлопчатобумажными, шерстяных с вискозными и т. д.

По пряже

· Гребенная пряжа изготовляется из длинноволокнистого хлопка, из длинной шерсти различных видов. Гребенная пряжа отличается гладкостью, ровностью и… · Кардную пряжу получают из сырья (хлопок, шерсть и др.) средней длины,… · По аппаратной системе прядения получают пряжу мягкую, пушистую, пониженной прочности, неотличающуюся…

Синтетические волокна

На рис.5 схематически представлена классификация синтетических волокон.   Рис.4 Классификация химических волокон

Натуральная кожа

Основным и наиболее ценным сырьем для производства обуви является натуральная кожа. Ее получают из шкур крупного рогатого скота, лошадей, коз, овец,… Операции подготовки кожевенного сырья включают: Забой животного. Основное требование при этом – полное обескровливание.

Гистологическое строение шкуры

1)наружный (эпидермис) – выполняет защитные и питательные функции; достигает 2-5 % толщины шкуры; нижняя поверхность имеет выступы, углубления; 2) дерма - средний основной слой; рисунок из выступов и углублений на ее… 3) подкожная клетчатка – состоит из рыхло расположенных коллагеновых волокон с большим количеством включений; ее…

Топография шкур

На шкурах крупного рогатого скота выделяют участки: Чепрак – основная спинная часть шкуры; самый толстый плотный участок, из него… Огузок – нижняя часть чепрака, покрывающая крестец животного.

Кожевенное сырье классифицируется на три группы: крупное, мелкое и свиное.

Мелкое получают от молодняка крупного рогатого скота и мелких домашних животных:

Склизок – шкура мертворожденных или не родившихся телят толщиной 1,2 – 1,4 мм площадью 40-50 кв. дм . Толстый эпидермис ( до 3%), рыхлая связь коллагеновых волокон, используется для кож для детской обуви.

Опоек – шкуры новорожденных телят площадью до 90 кв. дм толщина равномерная по всей шкуре от 1,3 – 2,5 мм; более толстый сосочковый слой.

Выросток – шкуры телят, перешедших на растительную пищу, шкуры весом до 10 кг в парном состоянии; бугры на месте будущих рогов, более плотная кожевая ткань; различная толщина по площади шкуры от 1,5 до 3,0 мм. Площадь до 150 кв. дм.

Химический состав шкуры

а) первичная структура – характеризует аминокислотный состав и последовательность аминокислот в полипептидной цепи (от нескольких сотен до тысяч… б) вторичная структура – характеризует конформацию полипептидных цепей; в) третичная – характеризует упорядоченное объединение этих цепей; три цепи объединяются в одну протофибриллу;