Явление ликвации. Термообработка стали 40Х, У10. Состав и свойства пластмасс

19

Вариант 1

Ликвация. Охарактеризуйте ее виды, причины возникновения и способы устранения

Образование твердых растворов связано с явлением ликвации - неоднородным распределением металлов и неметаллических элементов по объему. Неоднородность по составу приводит к различию в свойствах и общему ухудшению качества сплава. Ликвационная неоднородность отчетливо выявляется при микроисследовании сплавов: на рис. 1 показана неоднородность состава твёрдого раствора олова в меди.

Для определения причин появления ликвации следует рассматривать последовательность образования кристаллов твердого раствора согласно диаграммам состояния. На рис. 2 показано, что затвердевание избранного сплава I (50% В) начинается при охлаждении до t_v Состав образующихся при этом кристаллов твердого раствора можно определить, проведя влево пунктирную горизонталь до пересечения с линией солидуса.

Рис. 1. Ликвационная неоднородность твердого раствора олова в меди X150

При этом оказывается, что состав первых кристаллов резко отличается от состава сплава (15% вместо 50% металла В).

Выберем один из кристаллов и проведем изучение его состава в процессе затвердевания, предположив, что он растет во всем интервале кристаллизации от t₁ до t₆. Тогда состав сердцевины этого кристалла при t₁ будет также содержать 15% металла В (рис. 3). При охлаждении до температуры t₂ состав следующего слоя кристалла будет соответствовать точке 2 на рис. 2 (20% В). Состав жидкости обогатится металлом В (показано пересечением горизонтали с линией ликвидуса, рис. 2, точка 2').

При отсутствии других процессов должен был получиться двухслойный кристалл, внутренняя часть которого содержит 15%, а наружная - 20% В (рис, 4, t₂).

Так как кристаллизация по диаграмме состояния происходит в условиях бесконечно медленного охлаждения, то за время охлаждения от t₁ до t₂ успевает пройти диффузия металла В.

Рис. 2. Зависимость состава твердого раствора и жидкого расплава от температуры в процессе кристаллизации.

Рис. 3. Последовательность образования слоев различного состава в кристалле твердого раствора (схема).

из жидкости и к моменту достижения t₂ средний состав твердого раствора оказывается равным равновесному (20% В). При охлаждении до температур t₃, t_4, t₅ и t₆ первые слои растущего кристалла содержат соответственно 27, 35, 43 и 50 % металла В (точки 3, 4, 5 и 6, рис. 2 и рис. 3, t_a, t_it t-₀ и /_e).

Состав жидкости при этом изменяется до 65; 75; 80 и 85 металла В (точки 3', 4', 5' и 6', рис. 2). Однако в процессе дальнейшего охлаждения и роста состав внутренних частей кристалла непрерывно обогащается металлом В в связи с диффузией его атомов из жидкости. В момент окончания затвердевания при t_e состав кристалла в целом будет равен составу сплава, т. е. содержит 50% В.

В реальных условиях охлаждения выравнивающая состав диффузия полностью не проходит. Поэтому центральные части кристалла (дендрита) оказываются обогащенными более тугоплавким металлом А, а периферийные части богаты металлом В.

Неоднородность по объему кристалла (дендрита) называется дендритной ликвацией. Эта неоднородность может быть полностью или частично устранена длительной выдержкой при высоких температурах (протекает выравнивающая диффузия).

В связи с неодновременностью затвердевания слитка или отливки, когда в первую очередь затвердевает объем у стенок формы или изложницы, неоднородность состава наблюдается также по всему сечению отливки.

Неоднородность по сечению отливки называется зональной ликвацией. Она не может быть полностью устранена высокотемпературной выдержкой из-за больших расстояний для выравнивающей диффузии.

Рис. 4. Зависимость степени ликвации от скорости охлаждения V_охл степени

Из изложенного следует, что для уменьшения степени ликвации необходимо весьма медленное охлаждение сплава в интервале температур кристаллизации и ниже, для полного протекания выравнивающей диффузии.

Вычертите диаграмму состояния железо - карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите фазовые и структурные превращения в сплаве, содержащем 6,2% углерода, при охлаждении из жидкого состояния. Постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз Гиббса) для этого сплава. Укажите структуру сплава при комнатной температуре, его называние. По правилу Курнакова определите количественное соотношение фаз в сплаве при температуре 800°С.

Диаграмма состояния железо - цементит (карбид железа)

В современной диаграмме состояния даны две линии равновесия системы. Сплошной линией показана диаграмма состояния для практического равновесия системы железо - цементит, или метастабильная диаграмма (рис. 5,а). Ввиду того, что возможен процесс распада Fe₃C и система Fe - Fe₃C не является теоретически полностью равновесной, ее и называют метастабильной. Пунктирной линией нанесена диаграмма состояния для равновесия системы железо - графит, или стабильная диаграмма (рис. 1,а).

Считается, что углерод может выделяться в виде цементита и графита в зависимости от скорости охлаждения и химического состава.

По оси абсцисс диаграммы отложено содержание от 0 до 6,67% С, по оси ординат - температура от 0 до 1600°.

Рассмотрим диаграмму состояния системы железо - цементит, которая имеет большое практическое значение: ею пользуются для назначения режимов термической обработки сталей и чугуна и определения температурных пределов обработки давлением.

Линию ACD диаграммы (рис. 5,а) называют линией ликвидуса; выше этой линии сплавы находятся в жидком состоянии. Когда температура сплава соответствует линии АС, начинается процесс кристаллизации из жидкого сплава аустенита, а на линии CD - цементита.

Так как цементит выделяется непосредственно из жидкого сплава в процессе первичной кристаллизации, то его называют первичным цементитом.

При понижении температуры сплава ниже линии ACD кристаллизация его продолжается с постепенным увеличением количества твердых кристаллов за счет уменьшения жидкого сплава.

а) б)

Рис. 5. Диаграмма состояния железо - цементит

Линию AECF называют линией солидуса, ибо она соответствует моменту полного затвердевания сплава. В точке С при 4,3% углерода и 1130° сплав переходит в твердое кристаллическое состояние; эта точка называется эвтектической точкой, а сплав этого состава - эвтектическим.

Структура эвтектического сплава при метастабильном затвердевании - ледебурит.

Аустенит, входящий в эвтектику, имеет наибольшее содержание углерода, равное 2,0%.

Сплавы, содержащие более 2,0% углерода, называются чугунами, а содержащие менее 2,0% С - сталями.

Чугун, содержащий ровно 4,3% углерода, называют эвтектическим, менее 4,3% углерода -доэвтектическим, а содержащий более 4,3% углерода - заэвтектическим.

В зоне II диаграммы сплав состоит из кристаллов аустенита и жидкого сплава; обе фазы переменного состава в зависимости от температуры.

Содержание углерода в кристаллах аустенита определяется линией АЕ, а в жидкой части сплава - линией АС. В зоне III диаграммы сплав состоит из цементита и жидкого сплава.

Содержание углерода в жидком сплаве определяется линией CD.

При температурах, соответствующих линии GSE, начинается Процесс вторичной кристаллизации (за счет аустенита), т. ё. процесс кристаллизации из твердого раствора.

В зоне IV стали имеют структуру аустенита. При этом ветвь GS называется линией А₃; она показывает температуры начала выделения феррита из аустенита, а ветвь SE, называемая линией А₃, показывает выделение вторичного цементита из аустенита. В зоне VIII стали имеют две структурные составляющие - феррит и аустенит. В зоне V находятся в равновесии две структурные составляющие - цементит и аустенит. В этом случае цементит выделяется из аустенита вследствие уменьшения растворимости углерода в аустените при понижении температуры. Этот цементит называется вторичным. Содержание углерода в аустените определяется линией SE.

При температурах, соответствующих линии PSK, завершаются процессы вторичной кристаллизации. Эта линия является эвтектоидной линией или линией А₁.

При этих температурах твердый раствор с содержанием 0,80% С распадается на механическую смесь феррита и цементита, называемую перлитом. Точка S называется эвтектоидной. Сталь, содержащая 0,80% С, называется эвтектоидной, менее 0,80% С - доэвтектоидной, более 0,80% С- заэвтектоидной.

В структуре доэвтектоидных сталей, кроме перлита, присутствует избыточный феррит.

Чем меньше в стали содержится углерода, тем больше будет содержаться в структуре феррита.

Доэвтектоидные стали на практике делят на три класса: мягкие стали, (содержащие до 0,4% С), средней твердости (0,4-0,6% С) и твердые стали (более 0,6% С). В доэвтектоидных сталях с увеличением содержания углерода увеличиваются твердость и прочность, а пластические свойства ухудшаются. Заэвтектоидные стали применяют главным образом как стали инструментальные, доэвтектоидные стали применяют как поделочные.

Рассмотрим структурные превращения в чугуне при его охлаждении (нагревании) ниже линии твердого состояния. В зоне VI диаграммы (доэвтектические чугуны) в равновесии находятся три структурные составляющие.

Кроме аустенита и ледебурита (продуктов первичной кристаллизации), в структуре имеется еще и вторичный цементит. По мере понижения температуры в этой зоне содержание углерода в аустените понижается за счет образования вторичного цементита. По мере охлаждения содержание углерода в структурно свободном аустените и в аустените, входящем в ледебурит, определяется линией SE.

При температуре, соответствующей линии PSK, чугун, содержащий от 2,0 до 4,3% С, будет состоять из трех структурных составляющих - цементита, ледебурита и перлита.

В зоне VII диаграммы (рис. 5,а) в равновесии находятся ледебурит и цементит (первичный).

При температуре, соответствующей линии PSK, аустенит распадается, образуя перлит. Таким образом, в зоне XI будут в равновесии структуры перлита, ледебурита и вторичного цементита.

В зоне ХII будут находиться в равновесии кристаллы ледебурита и цементита.

Чугун в зависимости от химического состава и скорости охлаждения может кристаллизоваться как по метастабильной, так и по стабильной системе.

В результате кристаллизации чугун может иметь структуру белого чугуна (перлит + цементит + ледебурит), половинчатого чугуна (перлит + ледебурит + цементит + графит), а также структуру серого чугуна, перлитного (перлит + графит), ферритно-перлитного (перлит + феррит + графит), ферритного (феррит + графит).

У заэвтектического сплава (белого чугуна) с 6,2% С кривая охлаждения (рис.5, б). Сплав начинает затвердевать при температуре в точке 1 на линии CD. Сначала из жидкого сплава выделяются кристаллы первичного цементита, вследствие чего оставшийся жидкий сплав обедняется углеродом. После достижения температуры, соответствующей точке 2 на линии СF, оставшийся жидкий сплав получает эвтектический состав(ледебурит) и затвердевает при постоянной температуре (рис. 1, б) - линия 2-2^'. В результате затвердевания такой сплав имеет структуру - первичный цементит и ледебурит. В дальнейшем при охлаждении ниже 1130° С из аустенита выделяется вторичный цементит, что вызывает очень незначительное замедление скорости охлаждения, а в точке А_х весь оставшийся аустенит превращается в перлит при постоянной температуре, что соответствует горизонтальному участку на кривой охлаждения. Образовавшаяся структура доэвтектического сплава (белого чугуна), состоящая из перлита, вторичного цементита и ледебурита (ледебурит будет состоять из перлита, цементита эвтектического и цементита вторичного), при дальнейшем охлаждении уже изменяться не будет.

Применение правила фаз Гиббса для кривой охлаждения сплава с 6,2% С .

Применение правила фаз С = К + Р - Ф.

С - число степеней свободы, - (числом степеней свободы называют число возможных изменений температуры, давления и концентрации фаз без изменения числа фаз в системе;

Ф - число фаз - (фазой называется однородная часть системы, отделенная от других частей поверхностью раздела);

К - число компонентов;

Р - число внешних факторов равновесия (для металлических систем Р=1).

С_1-2 =2+1-2=1, следовательно процесс протекает при изменяющейся температуре и на кривой охлаждения получаем наклонный участок 1-2;

С_2-2'=2+1-3=0, следовательно процесс протекает при постоянной температуре, и на кривой охлаждения это выражено линией 2-2^';

С_2'-3 =2+1-2=1, следовательно процесс протекает при изменяющейся температуре и на кривой охлаждения получаем наклонный участок 2^'-3;

С_3-3' =2+1-3=0, следовательно процесс протекает при постоянной температуре, и на кривой охлаждения это выражено линией 3-3^';

С_3'-4 =2+1-2=1, следовательно процесс протекает при изменяющейся температуре и на кривой охлаждения получаем наклонный участок 3^'-4.

В процессе кристаллизации изменяются и концентрация фаз (поэтому состав жидкости изменяется), и количество каждой фазы (при кристаллизации количество твердой фазы увеличивается, а жидкой уменьшается). В любой точке диаграммы, когда в сплаве одновременно существуют две фазы, можно определить количество обеих фаз и их концентрацию (по правилу Курнакова),

Согласно заданию определим количество обеих фаз при температуре Т=800°С.

Проведем горизонтальную линию соответствующую температуре Т=800°С, которая называется канодой. В данном случае канодой будет являться участок а-с. Вертикальная линия, соответствующая содержиния углерода 2,7%, делит каноду на два участка а-б и б -с.

В точке б, показывающей состояние сплава, сплав состоит из цементита первичного и ледебурита.

А - б - количество цементита 1,9% (рис. 5, а);

б - с - количество ледебурита 0,5% (рис. 5, а)

Правило отрезков гласит: для того, чтобы определить весовое или объемное количество фазы {структурной составляющей), нужно разделить отрезок, противолежащий составу данной фазы на длину каноды:

вес (объем) цементита = (а- б)/(а-с)=79%,

вес(объем) ледебурита = (с- б)/(а-с)=21%, т.е. соотношение 79%/21%.

Метчики из стали У10 закалены: первый - при температуры 760°С, второй - при температуре 850°С. Нанесите на диаграмму состояния железо-карбид железа выбранные температуры нагрева и объясните, какой из метчиков закален правильно, имеет более высокие режущие свойства. Обоснуйте выбор, указав, какие при этом происходили превращения.

Характерной особенностью углеродистой инструментальной стали является ее небольшая прокаливаемость. На это указывают диаграммы изотермического превращения аустенита, на которых выступ кривых начала превращения аустенита очень близко подходит к оси ординат.

Наличие после окончательной термической обработки у некоторого режущего инструмента из углеродистой инструментальной стали вязкой незакалившейся сердцевины при твердой поверхности является иногда большим преимуществом для многих инструментов.. Высокоуглеродистые стали У9, У9А, У10, У10А, У12, У12А, У13 и У13А применяются для инструментов, не подвергающихся сильным ударам в работе, если от них требуются высокая твердость и износостойкость.

Углеродистая инструментальная сталь с мелким природным зерном отличается меньшим короблением при закалке в воде и расширенным интервалом закалочных структур.

Температуру закалки углеродистых инструментальных сталей определяют согласно диаграмме Fe - Fe₃C (Рис. 5, а). Эти стали чаще закаливают в воде. Чтобы обеспечить более медленное охлаждение ниже мартенситной точки, применяют прерывистую закалку: инструмент переносят из воды в масло или на воздух. Для инструментов небольших сечений применяют ступенчатую закалку в средах с температурой вблизи мартенситной точки М_н.

Сталь марки У10 - (заэвтектоидная сталь, с содержанием углерода 0,95-1,09%) - в закаленном состоянии состоит из одного мартенсита, при этом внутренние напряжения создают значительную хрупкость, поэтому после закалки отпуск является обязательной операцией. Температура отпуска определяется величиной рабочей твердости, которой должен обладать инструмент.

Для заэвтектоидных сталей оптимальная температура закалки лежит в интервале между Ас₁ и Ас₃ и теоретически является неполной. Наличие в структуре закаленной стали избыточного цементита полезно во многих отношениях. Например, включения избыточного цементита повышают износоустойчивость стали. Нагрев же выше Асз опасен и не нужен, так как он не повышает твердости, наоборот, твердость даже несколько падает вследствие растворения избыточного цементита и увеличения остаточного аустенита; при таком нагреве растет зерно аустенита, увеличивается возможность возникновения больших закалочных напряжений, интенсивнее обезуглероживается сталь с поверхности и т. д.

Поэтому делаем вывод - правильно закален первый метчик.

Рис. 6. Оптимальный интервал температуры закалки углеродистых сталей

Таким образом, оптимальной является закалка заэвтектоидной стали на 30-50° выше Ас₁ (рис. 6).

Режим термообработки:

Температура закалки - (750 - 780)єС;

Охлаждение в воде или в водном растворе солей

Для изготовления деталей машин, которые должны иметь твердость 28-35 HRC, использована сталь 40Х. Расшифруйте марку, приведите ее примерный химический состав, определите группу по функциональному назначению. Назначьте типовой режим упрочняющей термообработки стали (температуру закалки и вид отпуска, охлаждающие среды). Опишите сущность происходящих при термообработке превращений, микроструктуру и свойства. Для каких деталей применяется данная сталь?

40Х - хромистая среднеуглеродистая конструкционная улучшаемая сталь, ГОСТ 4543-7. Эта сталь относится к дешевым конструкционным материалам. С увеличенным содержанием углерода в них повышается прочность, но снижается пластичность и вязкость, повышается порог хладоломкости. Хромистые стали склонны к отпускной хрупкости, устранение которой требует быстрого охлаждения от температуры высокого отпуска.

Хром значительно уменьшает критическую скорость закалки, поэтому хромистая сталь обладает глубокой прокаливаемостью. Температура мартенситного превращения при наличии хрома снижается. Хром препятствует росту зерна и повышает устойчивость против

отпуска . Поэтому отпуск проводится при более высоких температурах по сравнению с отпуском углеродистых сталей

Таблица 1-Состав стали 40Х, % ГОСТ4543-71

Термообработка:

- закалка при Т=845-875 єС, среда охлаждения - вода или масло;

- отпуск при Т=450-550 єС для увеличения скорости охлаждения - среда охлаждения - масло.

Применяется для изготовления: коленчатых валов, зубчатых колес, осей, валиков, рычагов, втулок, болтов, гаек.

Пластмассы. Опишите (в общем) состав и свойства пластмасс, их достоинства и недостатки как конструкционных материалов.

Пластмассами (пластиками) называют искусственные материалы, получаемые на основе органических полимерных связующих веществ. Эти материалы способны при нагреве размягчаться, становиться пластичными, и тогда под давлением им можно придать заданную форму, которая затем сохраняется. В зависимости от природы связующего переход отформованной массы в твердое состояние совершается или при дальнейшем ее нагреве, или при последующем охлаждении.

Обязательным компонентом пластмассы является связующее вещество. В качестве связующих для большинства пластмасс используют синтетические смолы, реже применяют эфиры целлюлозы. Многие пластмассы, главным образом термопластичные, состоят из одного связующего вещества, например полиэтилен, органические стекла и др.

Другим важным компонентом пластмасс является наполнитель (порошкообразные, волокнистые и другие вещества как органического, так и неорганического происхождения). После пропитки наполнителя связующим получают полуфабрикат, который спрессовывается в монолитную массу. Наполнители повышают механические свойства, снижают усадку при прессовании и придают материалу те или иные специфические свойства. Для повышения эластичности и облегчения обработки добавляют пластификаторы (олеиновую кислоту, стеарин, дибутилфталат и др.). Наконец, исходная композиция может содержать отвердители (амины) или катализаторы (перекисные соединения) процесса отверждения термореактивных связующих, ингибиторы, предохраняющие полуфабрикаты от их самопроизвольного отверждения, а также красители.

По характеру связующего вещества пластмассы подразделяют на термопластичные (термопласты), получаемые на основе термопластичных полимеров, и термореактивные (реактопласты), получаемые на основе термореактивных смол.

Обычно термопласты изготовляют без наполнителя. В последние годы стали применять термопласты с наполнителями в виде минеральных и синтетических волокон (органопласты).

Термореактивные полимеры после отверждения и перехода связующего в термостабильное состояние хрупки, часто дают большую усадку (до 10-15 %) при их переработке, поэтому в их состав вводят усиливающие наполнители.

По виду наполнителя пластмассы делят на порошковые (кар-болиты) с наполнителями в виде древесной муки, графита, талька и др.; волокнистые с наполнителями в виде очесов хлопка и льна (волокниты), стеклянного волокна (стекловолокниты), асбеста (асбоволокниты); слоистые, содержащие листовые наполнители (листы бумаги в гетинаксе, хлопчатобумажные, стеклянные, асбестовые ткани в текстолите, стеклотекстолите и асботекстолите, древесный шпон в древеснослоистых пластиках); газонаполненные (наполнитель - воздух или нейтральные газы - пено- и поропласты).

По применению пластмассы можно подразделить на силовые (конструкционные, фрикционные и антифрикционные, электроизоляционные) и несиловые (оптически прозрачные, химически стойкие, электроизоляционные, теплоизоляционные, декоративные, уплотнительные, вспомогательные). Однако это деление условно, так как одна и та же пластмасса может обладать разными свойствами.

Недостатками пластмасс являются невысокая теплостойкость, низкие модуль упругости и ударная вязкость по сравнению с металлами и сплавами, а для некоторых пластмасс склонность к старению

В основе термопластичных пластмасс лежат полимеры линейной или разветвленной структуры, иногда в состав полимеров вводят пластификаторы. Термопласты имеют ограниченную рабочую температуру, свыше 60-70 °С начинается резкое снижение физико-механических свойств. Более теплостойкие структуры могут работать до 150-250 °С, а термостойкие с жесткими цепями и циклические структуры устойчивы до 400-600 °С.

При длительном статическом нагружении появляется вынужденно-эластическая деформация и прочность понижается. С увеличением скорости деформирования не успевает развиваться высокоэластическая деформация и появляется жесткость, иногда даже хрупкое разрушение. Более прочными и жесткими являются кристаллические полимеры. Предел прочности термопластов составляет

10-100 МПа. Модуль упругости (1,8-3,5)10³МПа. Они хорошо сопротивляются усталости, их долговечность выше, чем у металлов. Предел выносливости составляет 0,2-0,3 предела прочности. При частотах нагружения свыше 20 Гц происходят разогрев материала и уменьшение прочности.

Термопласты делят на неполярные и полярные.

Неполярные термопластичные пластмассы. К ним относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол и фторопласт-4.

Полиэтилен (-СН₂-СН₂-)_п - продукт полимеризации бесцветного газа этилена, относящийся к кристаллизующимся полимерам. 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.

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.

Полиэтилен применяют для изготовления труб, литых и прессованных несиловых деталей, пленок, он служит покрытием на металлах для защиты от коррозии, влаги, электрического тока.

Полипропилен (-СН₂-СНСН₃-)_п является производной этилена. Применяя металлоорганические катализаторы, получают полипропилен, содержащий значительное количество стереорегулярной структуры. Это жесткий нетоксичный материал с высокими физико-механическими свойствами. По сравнению с полиэтиленом этот пластик более теплостоек: сохраняет форму до температуры 150 °С. Полипропиленовые пленки прочны и более газонепроницаемы. Полипропилен применяют для изготовления труб, конструкционных деталей автомобилей, мотоциклов, холодильников, корпусов насосов, различных емкостей и др. Пленки используют в тех же целях, что и полиэтиленовые.

Полистирол (-СН₂-СНС„Н_Б-)_п - твердый, жесткий, прозрачный, аморфный полимер. Удобен для механической обработки, хорошо окрашивается, растворим в бензоле. Полистирол наиболее стоек к воздействию ионизирующего излучения по сравнению с другими термопластами (присутствие в макромолекулах фенильного радикала

Недостатками полистирола являются его невысокая теплостойкость, склонность к старению, образованию трещин.

Фторопласт-4 (фторлон-4) политетрафторэтилен, является аморфно-кристаллическим полимером. До температуры 250 °С скорость кристаллизации мала и не влияет на его механические свойства, поэтому длительно эксплуатировать фторопласт-4 можно до температуры 250 °С. Разрушение материала происходит при температуре выше 415 °С. Аморфная фаза находится в высокоэластическом состоянии, что придает фторопласту-4 относительную мягкость. При весьма низких температурах (до --269 °С) пластик не охрупчивается. Фторопласт-4 стоек к действию растворителей, кислот, щелочей, окислителей. Практически он разрушается только под действием расплавленных щелочных металлов и элементарного фтора, кроме того, пластик не смачивается водой. Политетрафторэтилен малоустойчив к облучению. Это наиболее высококачественный диэлектрик. Фторопласт-4 обладает очень низким коэффициентом трения (/ = 0,04), который не зависит от температуры (до 327 °С когда начинает плавиться кристаллическая фаза).

Недостатками фторопласта-4 являются хладотекучесть (результат рекристаллизации), выделение токсичного фтора при высокой температуре и трудность его переработки (вследствие отсутствия пластичности).

Фторопласт-4 применяют для изготовления труб, вентилей, кранов, насосов, мембран, уплотнительных прокладок, манжет, сильфонов, электрорадиотехнических деталей, антифрикционных покрытий на металлах (подшипники, втулки).

Полярные термопластичные пластмассы. К полярным пластикам относятся фторопласт-3, органическое стекло, поливинилхлорид, полиамиды, полиуретаны, полиэтилентерефталат, поликарбонат, полиарилаты, пентапласт, полиформальдегид.

Фторопласт-3 используют как низкочастотный диэлектрик, кроме того, из него изготовляют трубы, шланги, клапаны, насосы, защитные покрытия металлов и др.

Органическое стекло - это прозрачный аморфный термопласт на основе сложных эфиров акриловой и метакриловой кислот. Чаще всего применяется полиметилметакрилат, иногда пластифицированный дибутилфталатом. Материал более чем в 2 раза легче минеральных стекол (1180 кг/м³), отличается высокой атмосферостойкостью, оптически прозрачен (светопрозрачность 92 %), пропускает 75 % ультрафиолетового излучения (силикатные - 0,5 %). При температуре 80 °С органическое стекло начинает размягчаться; при температуре 105--150 °С появляется пластичность, что позволяет формовать из него различные детали. Критерием, определяющим пригодность органических стекол для эксплуатации, является не только их прочность, но и появление на поверхности и внутри материала мелких трещин, так называемого серебра. Этот дефект снижает прозрачность и прочность стекла. Причиной появления «серебра» являются внутренние напряжения, возникающие в связи с низкой теплопроводностью и высоким коэффициентом расширения.

Органическое стекло стойко к действию разбавленных кислот и щелочей, углеводородных топлив и смазочных материалов. Старение органического стекла в естественных условиях протекает медленно. Недостатком органического стекла является невысокая поверхностная твердость.

Термостойкие пластики. В этих полимерах фениленовые звенья чередуются с гибкими звеньями (амидными, сульфидными и др.). Температура эксплуатации их до 400 °С. Кроме полимеров с гибкими звеньями создается новый класс полимеров с жесткими цепями, в которые вводятся устойчивые гетероциклы. Циклические структуры устойчивы до 600 °С и выше.

Практический интерес представляют ароматические полиамиды, полифениленоксид, полисульфон и гетероциклические полимеры - полиимиды и полибензимидазолы.

Термопласты с наполнителями. В качестве полимерных матриц (связующего) применяют различные термопласты. В качестве армирующих наполнителей можно использовать стеклянное волокно, асбест, органические волокна и.ткани. Волокнистые наполнители образуют в полимере как бы несущий каркас и этим упрочняют материал.

В промышленном масштабе применяют полиамиды и поликарбонат, наполненные мелкорубленым стекловолокном. По сравнению с ненаполненными полимерами стекловолокниты обладают повышенными прочностью.