Контрольная работа по "Металлургии"

                            (вопрос №1)

 

1. Какие твердые сплавы применяют для наплавки быстроизнашивающихся деталей,   приведите их состав и технологию наплавки.

Наплавка-это процесс, при котором на поверхность детали наносится слой металла требуемого состава. Наплавку применяют при ремонте изношенных деталей для восстановления их исходных размеров и для изготовления новых изделий.

Разработано свыше 70 марок наплавочных  электродов. Ручная дуговая наплавка металлическими электродами - самый  простой способ. Автоматическая наплавка под флюсом (При сварке под флюсом сварочная дуга между концом электрода и изделием горит под слоем сыпучего вещества, называемого флюсом) обеспечивает большой объем ванны жидкого металла. Наплавку ТВЧ (Наплавляемую деталь помещают в электромагнитное поле индуктора, который питается переменным током высокой частоты) выполняют с помощью индукционного нагрева с присадочным материалом. Используют и дуговую наплавку неплавящимся электродом, плазменной дуги, газового пламени. Наиболее часто используют технологию наплавки для изготовления деталей с высокими износостойкими, жаропрочными свойствами.     

 

    Различают спечённые (металлокерамические) и литые твёрдые сплавы. Главной особенностью спеченных твердых сплавов является то, что изделия из них получают методами порошковой металлургии и они поддаются только обработке шлифованием или физико-химическим методам обработки (лазер, ультразвук, травление в кислотах и др), а литые твердые сплавы предназначены для наплавки на оснащаемый инструмент и проходят не только механическую, но часто и термическую обработку (закалка, отжиг, старение и др). Порошковые твердые сплавы закрепляются на оснащаемом инструменте методами пайки или механическим закреплением.                                                                                                                                

Твердые металлокерамические сплавы, выпускаемые в стране, делятся  на вольфрамокобальтовые, состоящие  из карбида вольфрама и кобальта, и титановольфрамовые сплавы, в состав которых входят карбиды вольфрама, карбиды титана и кобальт. Кобальт служит связующим компонентом.

Наибольшее  распространение получили следующие  твердые сплавы: сормайт, сталинит, вокар и победит.

 Сормайт представляет собой литой сплав: изготовляется в виде прутков диаметром 3--8 мм        и длиной до 450 мм. Применяется для наплавки быстроизнашивающихся частей деталей машин и    инструментов. Наплавка производится ацетилено-кислородным пламенем или электрической дугой по способу Славянова. Выпускается двух сортов: сормайт № 1 и сормайт № 2.

Сормайт № 1 имеет следующий  химический состав: никеля 3 - 5%, хрома 25 - 31%, марганца 1,5%, углерода 2,5--3,3%, кремния 2,8--4,2%, остальное -- железо. Твердость HRC 48--52. Сормайт № 1 не требует термообработки после наплавки и может обрабатываться только шлифовкой.

 

Сталинит -- порошкообразный  сплав, представляющий собой черно-серую  зернообразную массу с размером зерен 1--2 мм. Химический состав: углерода 8--10-%, хрома 16--20%, марганца 13-- 17%, кремния  не более 3%, остальное -- железо. Твердость наплавленного слоя HRC 75--78. Температура плавления сталинита 1300-- 1350° С. Сталинит и другие порошкообразные твердые сплавы применяются для наплавки быстроизнашивающихся деталей, не требующих последующей чистовой обработки, например для наплавки щек камнедробилок, деталей землечерпалок и т. п.

Победит -- металлокерамический  твердый сплав. Металлокерамические  сплавы обладают особенно высокой твердостью. Победит изготовляется в виде пластинок различной формы и  размера. Процесс изготовления сводится к следующему: мелкий порошок карбида вольфрама или другого тугоплавкого карбида и мелкий порошок связующего металла кобальта или никеля перемешиваются и затем прессуются в соответствующих формах. Спрессованные пластины спекаются при температуре, близкой к температуре плавления связующего металла, что дает очень плотный и твердый сплав.

Пластинки из этого  сверхтвердого сплава применяются  для изготовления металлорежущего  и бурового инструмента. Пластинки напаиваются на державки режущего инструмента медью. Термообработка не требуется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Вопрос №61. Опишите четыре типа диаграмм состояния двойных сплавов и дайте им характеристику. Приведите графические типы этих диаграмм.

 

Результаты исследования плавления  и кристаллизации двойных сплавов  принято излагать графически в виде диаграмм состояния сплавов.

Диаграммы строят в координатах  «температура – концентрация » компонентов  в процентах. Для построения диаграмм используют термический анализ сплавов при различных концентрациях компонентов. Таким образом, диаграмма состояния двойных сплавов представляет собой графическое изображение состояния сплавов в зависимости от температуры (а) и концентрации компонентов (б).

Все сплавы при любой концентрации и при любой температуре, находящиеся  выше линии ликвидус (температура  начала равновесной кристаллизации растворов или сплавов), будут  находиться в жидком состоянии, ниже линии солидус (температура конца  кристаллизации или начала плавления растворов или сплавов) – в твердом., между линиями ликвидус и солидус – в жидком и твердом состояниях.

Изучены практически все известные  двойные металлические сплавы и  представлены в виде диаграмм состояния  четырех типов.

1й тип – диаграмма состояния для сплавов, образующих металлические смеси из чистых  металлов (металлы с низким содержанием примесей).

На этом типе диаграмм представлены двойные сплавы, оба компонента которых  в жидком состоянии неограниченно  растворимы, а в твердом состоянии нерастворимы и образуют структурную механическую смесь компонентов.

Рассмотрим данный тип диаграммы  на примере «свинец-сурьма» (рис 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

2й тип – диаграмма характеризует  системы, компоненты которых полностью  растворяются как в жидком, так и в твердом состоянии. В кач-ве примера рассмотрим систему сплавов «медь-никель» (рис. 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

3й тип – диаграмма двойных  сплавов оба компонента которых  неограниченно растворимы в жидком  состоянии, ограниченно в твердом  состоянии и не образуют химических соединений. В кач-ве примера возьмем сплав «медь-серебро»  (рис. 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4й тип – диаграмма характеризует  сплавы, обладающие полной растворимостью  в жидком состоянии, нерастворимы  в твердом состоянии и образующие  устойчивые химические соединения компонентов. Например «магний – кальций», «магний – олово», «железо – углерод» (рис. 4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Элементы образуют химические соединения всегда в строго определенном массовом соотношении. Поэтому все химические соединения можно выразить формулами типа

AnBm где А и В – элементы, m и n – массовое кол-во элементов (выражается простыми цифрами). Химические соединения образуют сложные кристаллические решетки и обладают высокими показателями твердости, прочности, но в то же время большой хрупкостью.

Химическое соединение Mg4Ca3 можно рассматривать как новый 3й компонент, который делит диаграмму состояния Mg – Ca, на 2 диаграммы типа 1: Mg - Mg4Ca3 и Mg4Ca3 – Ca; каждая из них подобна системе «свинец – сурьма».

Для 1й линии АВС – ликвидус, линия FBG – солидус. По линии АВ – начинается выпадение кристаллов Mg, по линии ВС – выпадение кристаллов Mg4Ca3. В точке В одновременно кристаллизуются Mg и Mg4Ca3, образуя эвтектику (состав смеси двух и более компонентов, плавящийся при минимальной температуре).

Доэвтектические сплавы этой системы представляют собой смесь кристаллов магния и эвтектики, а заэвтетические – смесь кристаллов соединения Mg4Ca3 и эвтектики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Изложите способы изучения строения и свойств металлов и сплавов (вопрос №71).