Відпалювання, нормалізація, загартування і відпуск.

Відпалювання — вид термообробки, який полягає в нагріванні матеріалу (метал тощо) до температури вище критичної точки, тривалій витримці за цієї температури і подальшому повільному охолодженні. Основними видами відпалювання є гомогенізувальне, графітизувальне, перекристалізаційне,рекристалізаційне, релаксаційне та сфероїдизувальне. Графітизувальне та сфероїдизувальне відпалювання характерне тільки для сталей. Відпалювання підвищує пластичність, зменшує внутрішні напруження, понижує твердість сталей.

Нормалізацією називають нагрівання до високої температури, видержування і повільне охолодження на повітрі. Нормалізація доводить сталь до дрібнозернистої та однорідної структури. Твердість і міцність сталі після нормалізації вищі, ніж після відпалу.

Загартуванням називають нагрівання до високої температури, витримування і швидке охолодження (у воді, мінеральній оливі та інших охолоджувачах). Є такі види загартування: в одному охолоджувачі; перервне; ступінчасте; ізотермічне; поверхневе та ін. Загартування сталей забезпечує підвищення твердості, виникнення внутрішніх напружень і зменшення пластичності. Твердість збільшується у зв'язку з виникненням таких структур: сорбіт, троостит, мартенсит. Практично загартуванню піддаються середньо- і високовуглецеві сталі.

Відпуском називають нагрівання до температури нижчої за 973 К, витримування та повільне охолодження на повітрі. Розрізняють три види відпуску: низький (нагрівання до температури 473 К; середній (573-773 К); високий (773-973 К). Після відпуску в деякій мірі зменшується твердість і внутрішні напруження, збільшується пластичність і в'язкість сталей. До цього приводить зміна структур після відпуску. Структура мартенситу сталі переходить відповідно в структуру трооститу і сорбіту. Чим вища температура відпуску, тим менша твердість відпущеної сталі і тим більша її пластичність та в'язкість.

Відпуск, в основному, проводять після загартування для зняття внутрішніх напружень. Низький відпуск застосовують при виготовленні різального інструменту, вимірювального інструменту, цементованих деталей та ін; середній — при виробництві ковальських штампів, пружин, ресор; високий — для багатьох деталей, що зазнають дії високих напружень (осі автомобілів, шатуни і т.п.).

Поняття “неметалеві матеріали” включає в себе великий асортимент матеріалів, які базуються на полімерах і їх різних сполуках. До них відносяться різного роду пластичні маси, плівки, волокна, гуми, клеї, лакофарбові матеріали, деревина, а також силікатне скло, кераміка та ін.
Неметалеві матеріали є не тільки замінювачами металевих матеріалів, але часто застосовуються і як самостійні (іноді, навіть, як матеріали, які не можна замінити). Окремі їх види володіють високою механічною міцністю, іноді більшою за міцність металів. Якщо при цьому врахувати, що неметалеві матеріали значно легші за металеві, як правило більш корозієстійкі, мають високі електроізоляційні характеристики більш дешеві тощо, тоді стає зрозумілим, чому в будь-якому сучасному суспільстві за планами його розвитку надається велике призначення створенню нових неметалевих конструкційних матеріалів, розробці нових і удосконаленню існуючих способів їх виробництва. Тенденція – замінити, там де це можна металеві конструкційні матеріали більш дешевими неметалевими, які б не поступалися по експлуатаційним властивостям металевим, є однією із найважливіших у перспективах технічного розвитку сучасного суспільства. При цьому як і у випадку металевих конструкційних матеріалів і неодмінно надаєїх виробництва удосконалення.

Пластична маса (пластмаса) — штучно створені матеріали на основі синтетичних або природних полімерів. За ДСТУ 2406-94: Пластична маса — матеріал, основою якого є полімер, що перебуває під час формування виробу у в'язкорідкому чи високоеластичному стані, а під час експлуатації — в склоподібному чи кристалічному стані

Пластмаси формують при підвищеній температурі, у той час коли вони мають високу пластичність. Сировиною для отримання полімерів є нафта, природний газ, кам'яне вугілля, сланці.

Органічне скло (в побуті часом оргскло) — прозорі пластмаси на основі поліметилметакрилата (плексигласу), полікарбонатів, полівінілхлориду, полістирола та інших полімерів. Їх перевагами над неорганічним склом є мала густина, вища міцність, добра технологічність: вони легко формуються у вироби, обробляються різанням, добре зварюються, склеюються. Недоліком органічного скла є низька поверхнева твердість. Частіше застосовується поліметилметакрилат, який характеризується доброю оптичною прозорістю (92%), стійкий до дії вуглеводнів, мастильних матеріалів, розчинів кислот та лугів. Застосовується в автомобіле-, судно- та літакобудуванні, медицині для виготовлення багатошарового скла, оптичних лінз, світлотехнічних деталей тощо.

Поліетиле́н (-СН2–СН2-)_n — є карбоцепним полімером аліфатичного органічного вуглеводня олефінового ряду етилену. Термопластичний насичений полімерний вуглеводень; твердий, безколірний, жирний на дотик матеріал. Він легший за воду, горить повільно синюватим полум'ям без кіптяви.

Пінопла́сти — газонаповнені пластмаси з пористою структурою, які складаються з комірок, що не сполучаються, отримані з синтетичних смол; характеризуються низькою щільністю та високими тепло- і звукоізоляційними характеристиками.

Пінопласти бувають:

· поліуретанові,

· полівінілхлоридові,

· поліетиленові,

· карбамід-формальдегідні,

· полістиролівфенольні, і

· формальдегідні.

Компози́тний матеріал (КМ), або композит — гетерофазний матеріал, окремі фази якого виконують специфічні функції, забезпечуючи йому властивості, яких не має жодний з компонентів окремо^[1]. Зазвичай отримують поєднанням двох або більше компонентів, які нерозчинні або малорозчинні один в одному і мають властивості, що сильно відрізняються. Один компонент пластичний (зв'язувальна речовина, або матриця), а другий має високі характеристики міцності (наповнювач, або зміцнювач). Таким чином, у КМ кожний компонент грає свою специфічну роль: матриця забезпечує пластичність, зміцнювач — міцність матеріалу; Особливий клас КМ — це природні КМ.

КМ класифікують за рядом ознак:

за формою зміцнювального компонента (волокнисті, дисперсно-зміцнені, шаруваті). Волокна можуть бути безперервними і дискретними;

за видом матеріалу матриці (металеві, керамічні, полімерні, вуглецеві);

за схемою армування (для волокнистих матеріалів) — з одновісним, двовісним, тривісним та багатовісним армуванням;

за видом матеріалу зміцнювача (металеві частинки, металеві волокна і шари, вуглецеві, борні, скляні, органічні, керамічні волокна). Залежно від технології введення армувальних волокон у матрицю застосовують різні форми армувальних елементів — нитки, джгути, стрічки, тканини.

У КМ на основі полімерних матриць як полімер використовують епоксидні, фенольні, поліуретанові, поліамідні смоли. Ці смоли мають низьку густину, невисоку температуру полімеризації, високу міцність і жорсткість, достатню адгезійну міцність з основними видами армувальних волокон, гарні технологічні властивості.

Як матеріали зміцнювачів застосовують високоміцні і високо жорсткі (з високим модулем пружності Е) волокна всіх перелічених вище типів залежно від умов роботи виробу. Ними можуть бути тонкий дріт, спеціально виготовлені волокна, вуса. Діаметр волокон змінюється від одиниць до декількох десятків мікрометрів.

Рис. 1.2.3. Композит з двовісним армуванням

У КМ з металевою матрицею основним матеріалом для матриць є сплави на основі Al, Mg, Ті, іноді нікелеві сплави. Як зміцнювач використовують вуглецеві волокна, нитки з карбіду кремнію, оксиди алюмінію, бору, тонкі дроти металів.

У КМ керамічного типу матрицею служать оксиди, нітриди, карбіди, інтерметаліди.

Властивості та використання КМ

.Властивості КМ залежать від матеріалу матриці і зміцнювача, кількісного їх співвідношення, форми зміцнювача, для волокнистих КМ — від схеми армування і довжини волокон.

Матриця зв'язує композицію, придає їй форму. Від властивостей матриці залежать технологічні режими одержання КМ і такі важливі характеристики, як робоча температура, густина, питома міцність.