ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА «Физика металлов и металловедения»
КОНТРОЛЬНО – КУРСОВАЯ РАБОТА
ВАРИАНТ № 12
Выполнил
студент группы 220761
Кузьмичев Александр
Александрович
Проверил
Мясникова Л.В.
Содержание
Термопластичные пласмассы……………………………………...…3
Сталь 12ХГТ.………………………………………..………………...11
Железоуглеродистый 1% С сплав..…………………………………..12
ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ ПЛАСТМАССЫ
В основе термопластичных пластмасс лежат полимеры линейной или разветвленной структуры, иногда в состав полимеров вводят пластификаторы. Термопласты имеют ограниченную рабочую температуру, свыше 60-70 градусов Цельсия начинается резкое снижение физико-механических свойств. Более термостойкие структуры могут работать до 150 -250 0С, а термостойкие с жесткими цепями и циклические структуры устойчивы до 400 -600 0С.
| Таблица 1. ТЕМПЕРАТУРА СТЕКЛОВАНИЯ Tст И ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ Tпл НЕКОТОРЫХ ПЛАСТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВа | ||
| Полимер | Tст, ° С | Tпл, ° С |
| Полиэтилен | -80 | 135 |
| Полипропилен | -10 | 180 |
| Полистирол | 100 | - |
| Поливинилхлорид | 80 | 270 |
| Поливинилиденхлорид | -20 | 190 |
| Полиметилметакрилат | 105 | - |
| Полиакрилонитрил | 105 | 310 |
| Найлон-6 (капрон) | 50 | 223 |
| Найлон-6,6 | 57 | 270 |
| Полиэтилентерефталат | 69 | 265 |
| Полиформальдегид (полиоксиметилен, параформ) | -85 | 180 |
| Полиэтиленоксид (полиоксиэтилен) | -67 | 70 |
| Триацетат целлюлозы | 130 | 300 |
| Тефлон (политетрафторэтилен) | -113 | 325 |
| а Ниже Tст пластмассы хрупки и тверды, между Tст и Tпл – гибки и податливы, выше Tпл они являются вязкими расплавами. | ||
При длительном статическом нагружении появляется вынужденно – эластическая деформация и прочность понижается. С увеличением скорости деформирования не успевает развиваться высокоэластичная 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)103 МПА. 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.
| Таблица 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЛАСТМАСС | ||||
| Полимер | Диэлектрическая проницаемость при 60 Гц | Электри-ческая прочность, В/см | Коэффициент потери мощности при 60 Гц | Удельное сопротивление, Ом×см |
| Полиэтилен | 2,32 | 6×106 | 5×10–4 | 1019 |
| Полипропилен | 2,5 | 2×106 | 7×10–4 | 1018 |
| Полистирол | 2,55 | 7×106 | 8×10–4 | 1020 |
| Полиакрилонитрил | 6,5 | - | 0,08 | 1014 |
| Найлон-6,6 | 7,0 | 3×103 | 1,8 | 1014 |
| Полиэтилен- терефталат | 3,25 | 7×103 | 0,002 | 1018 |
Термопласты делятся на неполярные и полярные.
НЕПОЛЯРНЫЕ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ ПЛАСТМАССЫ
К ним относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол и фторопласт – 4.
Полиэтилен ( -СН2 – СН2)n - 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 %.
| СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ | |
| СП | от 1000 до 50 000 |
| Тпл | 129–135° С |
| Тст | ок. –60° С |
| Плотность | 0,95–0,96 г/см3 |
| Кристалличность | высокая |
| Растворимость | растворим в ароматических углеводородах только при температурах выше 120° С |
Чем выше плотность и кристалличность полиэтилена, тем выше прочность и теплостойкость материала. Длительно полиэтилен можно применять при температуре до 60 – 100 0С. Морозостойкость достигает – 70 0С и ниже. Полиэтилен химически стоек и при нормальной температуре нерастворим ни в одном из известных растворителей.
| СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ | |
| СП | от 800 до 80 000 |
| Тпл | 108–115° С |
| Тст | ниже –60° С |
| Плотность | 0,92–0,94 г/см3 |
| Кристалличность | низкая |
| Растворимость | растворим в ароматических углеводородах только при температурах выше 80° С |
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 -)n 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 0С. Полипропиленовые пленки прочны и более газонепроницаемы, чем полиэтиленовые, а волокна эластичны, прочны и химически стойки. Недостатком пропилена является его невысокая морозостойкость (от -10 до -20 0С). Полипропилен применяют для изготовления труб, конструкционных деталей автомобилей мотоциклов, холодильников, корпусов насосов, различных ёмкостей и др. Пленки используют в тех же целях, что и полиэтиленовые.
| СВОЙСТВА ИЗОТАКТИЧЕСКОГО ПОЛИПРОПИЛЕНА | |
| СП | от 1000 до 6000 |
| Тпл | 174–178° С |
| Тст | ок. 0° С |
| Плотность | 0,90 г/см3 |
| Кристалличность | высокая |
| Растворимость | растворим в ароматических углеводородах только при температурах выше 120° С |
Полистирол ( -СН2 – СНС6Н5 -)n - 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.
Из полистирола изготовляют детали для радиотехники, телевидения и приборов, детали машин, сосуды для воды и химикатов, пленки стирофлекс для электроизоляции.
| СВОЙСТВА ПОЛИСТИРОЛА | |
| СП | от 500 до 5000 |
| Тпл | аморфен и не имеет точки плавления |
| Тст | ок. 90° С |
| Плотность | 1,08 г/см3 |
| Кристалличность | Отсутствует |
| Растворимость | легко растворим в ароматических углеводородах и кетонах при комнатной температуре |
Фторопласт -4(фторлон) политетрафторэтилен (-CF2- CF2 -)n является аморфно – кристаллическим полимером, до температуры 250 0С скорость кристаллизации мала и не влияет на его механические свойства, поэтому длительно эксплуатировать фторопласт -4 можно до температуры 250 0С. Разрушение материала происходит при температуре выше 4150С. Аморфная фаза находится в высокоэластичном состоянии, что придает фторопласту – 4 относительную мягкость. При весьма низких температурах (до -269 0С) 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, который не зависит от температуры.
Недостатками фторопласта -4 являются хладотекучесть, выделение токсичногофтора при высокой температуре и трудность его переработки.
Фторопласт -4 применяют для изготовления труб, вентилей, кранов, насосов, мембран, уплотнительных прокладок, манжет, сильфонов, электрорадиотехнических деталей, антифрикционных покрытий на металлах.