Свойства стали. Способы закалки стали. Свойства и структура чугунов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание № 1. Опишите влияние углерода и постоянных примесей на механические и технологические свойства стали

Степень влияния углерода зависит от структурного состояния стали, ее термической обработки. По мере содержания углерода, увеличиваются плотность и твердость, но снижаются прочность и вязкость стали.

Влияние углерода еще более значительно при неравномерной структуре стали. После закалки временное сопротивление легированных сталей интенсивно растет по мере увеличения содержания углерода. При большей концентрации углерода становится не стабильным из-за хрупкого разрушения стали, о чем свидетельствуют низкие значения ударной вязкости. При низком отпуске механические свойства полностью определяются концентрацией углерода в твердом растворе.

Углерод изменяет и технические свойства стали. При увеличении его содержании снижается способность сталей деформироваться в горячем и особенно в холодных состояниях, затрудняется свариваемость.

Постоянные примеси в стали: марганец, кремний, сера, фосфор, а также газы: кислород, азот, водород.

Случайные примеси - это элементы, попадающие в сталь из вторичного сырья или руд отдельных месторождений, такие как: сурьма, олово и другие цветные металлы. Случайные примеси в большинстве случаев оказывают отрицательное влияние на вязкость и пластичность стали.

Задание № 2. Опишите сущность, преимущества, и область применения различных производственных способов закалки стали

сталь печатный плата примесь

В зависимости от формы изделия, марки стали и нужного комплекса свойств применяют различные способы закалки.

Закалка в одном охладителе.

Закалку в одном охладителе применяют для деталей простой формы. Нагретую до температуры закалки деталь быстро переносят в охладитель, которым может быть вода, масло и другое. Недостаток этого способа закалки в том, что в следствии неравномерного охлаждения по сечению в стали возникают большие термические напряжения.

Прерывистая закалка.

Прерывистую закалку или закалку в двух средах используют для деталей более сложной формы. В этом случае нагретую деталь вначале отпускают в воду, а затем переносят в масло. Уменьшая скорость охлаждения, тем самым стремится уменьшить структурные напряжения. Этот способ часто используют при закалки инструментов из углеродистой стали.

Ступенчатая закалка.

Ступенчатая закалка по сравнению с предыдущими способами является более совершенной. Нагретую до температуры закалки деталь быстро переносят в охладитель, имеющий температуру 30 - 50 *С и выдерживают в течении времени необходимого для выравнивания температуры по всему сечению изделия. После деталь охлаждают с небольшой скоростью. Что способствует уменьшению закалочных напряжений. Этот способ применяют для закалки небольших деталей имеющих диаметр 10 - 30 мм.

Экзотермическая закалка.

При экзотермической закалки нагретую деталь быстро переносят в закалочную среду и выдерживают в течении времени, необходимого для полного превращения переохлажденного аустенита.

Закалка с самоотпуском.

При закалке с самоотпуском охлаждение проводят в одном охладителе, и прерывают когда сердцевина изделия имеет еще значительное количество тепла. За счет этого тепла поверхностные слои изделия вновь нагреваются и таким образом происходит отпуск. Применяют для местной термической обработки в малосерийном производстве.

Закалка стали с нагревом ТВЧ (Токов высокой частоты)

Закалку стали с нагревом ТВЧ применяют с 1935 года. Чем больше частота тока, тем тоньше закаленный слой. Внутри индукторов постоянно циркулирует вода, благодаря чему, они сами не нагреваются. Нагрев детали ТВЧ происходит за 3 - 5 секунд. После нагрева деталь быстро перемещается в охлаждающие устройство. Через отверстия которого на нагретую поверхность разбрызгивается закалочная жидкость. При правильном режиме нагрева получается мелкоигольчатый или бесструктурный мартенсит, имеющий меньшую хрупкость и повышенную прочность. Преимущества метода ТВЧ - высокая производительность, отсутствие обезуглероживания и окисления поверхности детали, возможность регулирования термической обработки, а также полная автоматизация процесса.

Задание № 3. Чем отличаются по свойствам и структуре серые, ковкие и высокопрочные чугуны

Чугун это сплав железа с углеродом, в котором углерода более 2,14 %. Если излишек углерода выжечь или убрать другим путем получим сталь. Чугун хрупкий материал, но его высокие литейные свойства сделали его распространенным в машиностроении.

Серые, высокопрочные и ковкие чугуны относятся к материалам в которых весь углерод или его часть находится в виде графита. Излом этих чугунов - серый, матовый. В их структуре различают: структуру металлической основы и выделения графита. Отличаются они друг от друга формой выделения графита.

В сером чугуне большая часть углерода находится в виде графита пластинчатой формы.

Ковкий чугун имеет углерод хлопьевидной формы и по сравнению с другими чугунами имеет большее сопротивление удару.

Высокопрочный чугун имеет в своей структуре графит шаровидной формы, который ослабляет металлическую основу не так сильно как пластинчатый.

Задание № 4. Опишите способы изготовления печатных плат

Весь процесс изготовления печатной платы можно разделить на пять основных этапов:

- предварительная подготовка заготовки (чистка поверхности, обезжиривание);

- нанесение защитного покрытия;

- удаление лишней меди с поверхности платы (травление );

- очистка заготовки от защитного покрытия;

- сверловка отверстий, покрытие платы флюсом, лужение.

Химический (Субтрактивный) метод.

Химический метод заключается в том, что на медную фольгу, приклееную диэлектрику наносят позитивный или негативный рисунок схемы проводников. Последующим травлением полностью удаляется медь и создается проводящий рисунок.

Электрохимический (Полуаддитивный) метод.

При электрохимическом методе проводящий рисунок создается в результате электрохимического осаждения металла, а не вытравлевания.

Комбинированный метод.

Комбинированный метод представляет собой сочетание первых двух способов. Проводящий рисунок получают вытравливанием меди, а метализация отверстий осуществляется посредством химического меднения с последующим электрохимическим наращиванием слоя меди.

Аддитивный метод.

Аддитивный метод заключается в создании проводящего рисунка по средством металлизации толстым слоем меди, что позволяет исключить применение гальванических операций и операций травления.

Резка заготовок проводится с помощью роликовых или гильотиных ножниц. Фиксирующие или технологические отверстия получают сверлением, а при серийном производстве штамповкой.

Получение металлического проводящего рисунка осуществляется обычно в две стадии химического меднения. В негативных процессах рисунок (защитный рельеф) защищает от вытравливания проводящие элементы. В позитивном процессе рисунок необходим для защиты от электрохимического осаждения покрытий, на участках, с которых удаляется медь.

Гальваническим меднением получают слой меди в монтажных и переходных отверстиях, а также проводящий рисунок в полуаддитивной технологии.

Список литературы

Основные источники:

1. Адаскин А.М., Зуев В. М. Материаловедение (металлообработка). М.: Академия, 2010

2. Серебряков А.С. Электротехническое материаловедение. Проводниковые, полупроводниковые и магнитные материалы. М.: ГОУ “УМЦ ЖДТ”, 2008.

3. Солнцев Ю.П., Вологжанина С.А. Материаловедение. М.: Академия, 2010.

Дополнительные источники:

1. Заплатин В.Н. Справочное пособие по материаловедению (металлообработка). / Под ред. В.Н. Заплатина. М.: Издательский центр Академия, 2007.

2. Соколова Е.Н. Материаловедение. Контрольные материалы. М.:Академия 2010.

Иллюстрированные учебные пособия и электронные образовательные ресурсы:

1. Электронный ресурс “ Все о материалах и материаловедении”. Форма доступа: material.ru.

Размещено на Allbest.ru