Целлюлозно-бумажные материалы

В настоящее время цел-бум промышленность вырабатывает более 6000 видов бумаги и картона, а также продукции из них. Из всего многообразия цел-бум изделий наибольшее распространение получили тароупаковочные виды картона. Картон – твердый, жесткий.

Картон состоит из нескольких слоев. Комбинация слоев = высокая жесткость.

Особенности св-в: Свойство бумаги (картона) определяется их структурой, которая образована отдельными, связанными друг с другом волокнами. Волокна в структуре бумаги распределены неоднородно, кроме того, сами волокна также неоднородны, т.е. обладают различными геометрическими и механическими св-ми.

Общепринято подразделять св-ва бумаги и картона на следующие группы:

Структурно-размерные – формат, толщина, плотность, гладкость.;

Композиционные – состав по волокну, наличие проклеивающих и др. химических добавок;

Механические и вязкоупругие – сопротивление разрыву, изгибу, сжатию, жесткость, упругость;

Оптические – цвет, белизна, лоск, оттенок, непрозрачность, светопроницаемость;

Химические – наличие остатков кислот, щелочей, катионов.

 

Классификация видов термической обработки металлов

Термическая обработка является одним из наиболее распространенных в современной технике способов получения заданных свойств металлов и сплавов.

Современная система знаний в области термической обработки требует ее классификации. В основе рассматриваемой действующей классификации видов термической обработки положена система, предложенная еще в 1931 г. А.А. Бочваром, которая отражает два принципа классификации: технологический и фазовых превращений. В соответствии с таким подходом вся термическая обработка может быть подразделена на следующие основные группы: собственно термическая; химико-термическая и деформационно-термическая обработка.

Собственно термическая обработка в зависимости от структурного состояния, получаемого в результате ее применения, разделена на три класса: отжиг; закалка; отпуск и старение.

К отжигу первого рода отнесены виды, в процессе которых фазовые (полиморфные) превращения не протекают

К отжигу второго рода - виды отжига, при которых фазовые превращения обусловливают цель и возможность проведения отжига.

К нему относятся: полный отжиг, нормализация, одинарная термическая обработка, изотермический, одинарная изотермическая обработка, неполный, сфероидизационный циклический отжиг и др.

Закалка подразделяется на два вида: без полиморфного превращения и закалка на мартенсит. В зависимости от нагреваемого объема при закалке ее подразделяют на объемную и поверхностную.

Отпуск и старение: отпуск используется для сплавов, прошедших закалку на мартенсит, а старение - после закалки без полиморфного превращения.

 

Основы термической обработки металлов

Роль термической обработки металлов и сплавов трудно переоценить. Она, как основной упрочняющий вид обработки, обеспечивает надежность и достаточную долговечность работы машин и механизмов, уменьшает их металлоемкость, массу, снижает энергетические эксплуатационные затраты. Многие специальные металлические материалы, например, коррозионностойкие, инструментальные быстрорежущие стали приобретают эти свойства только в результате специальной термической обработки. Практически во всех случаях применение термической обработки по оптимальным режимам увеличивает эффекты повышения свойств сплавов, достигаемых при легировании.

Термическая обработка, как операция технологического процесса, заключается в нагреве металла или сплава до заданной температуры, в выдержке при этой температуре либо без выдержки с последующим охлаждением.

Основными факторами любого вида термической обработки являются температура и время, то любой процесс термической обработки можно описать графиком, показывающим изменение температуры во времени.

Термическая обработка, заключающаяся в нагреве металла, находящегося в результате каких-либо предшествующих воздействий в неравновесном состоянии, и приводящая его в более равновесное состояние, называется отжигом.

Термическая обработка подразделяется на собственно термическую, термомеханическую и химико-термическую. Собственно термическая обработка заключается только в термическом воздействии на металл или сплав, термомеханическая - в сочетании термического воздействия и пластической деформации, химико-термическая - в сочетании термического и химического воздействия.

 

ОТЖИГ

Отжиг – несколько отличающихся друг от друга по режиму операций термообработки, объедененных единой целью – приведение стали в термодинамически равновесное состояние с минимальной плотностью дислокации (10⁶…10⁷ см^-2), по возможности низкой твердостью и высокой пластичностью.

Отжиг первого рода:

Диффузионный отжиг производят при t =1000…1100 С в течение 18…24ч с последующем охлаждением.

Низкий отжиг производят с целью устранения наклепа холоднодефформированного металла. Наклепанный металл, очень твердый и хрупкий, вследствии высокой плотности дислокаций и других дефектов.

Отжиг для снятия внутренних напряжений на практике производят в интервале температур 160…700 с послед. Медленным охлаждением.

Отжиг второго рода – термическая обработка с нагревом стали до t выше критических, выдержкой и, как правило, с послед. Медл. Охлажд.

Полный отжиг – нагрев сталей;

Неполный отжиг – отжиг на зернистый перлит, для улучш. Обрабат. Деталей.

Нормализованный отжиг: большая прочность и меньшая пластичность.

 

ЗАКАЛКА И ОТПУСК

Зака́лка — вид термической обработки изделий из металлов и сплавов, заключающийся в их нагреве выше критической температуры, с последующим быстрым охлаждением, как правило, в жидкости (воде или масле).

Различают закалку с полиморфным превращением, для сталей, и закалку без полиморфного превращения, для большинства цветных металлов.

Материал, подвергшийся закалке приобретает бо́льшую твердость, но становится хрупким, менее пластичным и вязким, если сделать большее количество повторов нагревание-охлаждение. Для снижения хрупкости и увеличения пластичности и вязкости, после закалки с полиморфным превращением применяют отпуск.

В зависимости от температуры нагрева, закалку подразделяют на полную и неполную.

О́тпуск — технологический процесс, заключающийся в термической обработке закалённого на мартенсит (микроструктура) сплава или металла, при которой основными процессами являются распад мартенсита, а также полигонизация и рекристаллизация.

Отпуск проводят с целью получения более высокой пластичности и снижения хрупкости материала при сохранении приемлемого уровня его прочности. Для этого изделие подвергается нагреву в печи до температуры от 150 °C-260 °C до 370 °C-650 °C с последующим медленным остыванием.

Низкотемпературный отпуск

Проводят при температурах до 250 °C. Закалённая сталь сохраняет высокую износостойкость, однако такое изделие (если оно не имеет вязкой сердцевины) не выдержит высоких динамических нагрузок.

Среднетемпературный отпуск

Проводят при температурах 350-500 °C и применяют главным образом для пружин и рессор, а также для штампов. Такой отпуск обеспечивает высокие пределы упругости и выносливости

Высокотемпературный отпуск

Проводят при температурах 500—680 °C. При этом остается высокая прочность и пластичность, а также максимальная вязкость.

 

ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

Термомеханическая обработка стали заключается в сочетании механической обработки давлением (прокатки, штамповки) с термической обработкой (закалкой). Это позволяет повысить прочность стали как в результате наклепа, который получается при пластической деформации, так и вследствие закалки. Благодаря этому при термомеханической обработке удается достичь более высокого упрочнения, чем при обычной закалке.

1. Высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО). Она заключается в том, что непосредственно после горячей обработки давлением (прокатки, штамповки), проводится резкое охлаждение— закалка.

2. Низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО). Сталь нагревают до аустенитного состояния, а затем охлаждают ниже температуры рекристаллизации, но выше температуры начала мартенситного превращения, т. е. в температурном интервале примерно 400—600°С.

3. Высокотемпературная поверхностная термомеханическая обработка (ВТМПО). Сущность такой обработки заключается в том, что деталь подвергается поверхностному нагреву ТВЧ и одновременно обкатывается роликами.

 

ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ

Конструкционная прочность часто зависит от состояния материала в поверхностных слоях детали. Одним из способов поверхностного упрочнения стальных деталей является поверхностная закалка.

В результате поверхностной закалки увеличивается твердость поверхностных слоев изделия с одновременным повышением сопротивления истиранию и предела выносливости.

Общим для всех видов поверхностной закалки является нагрев поверхностного слоя детали до температуры закалки с последующим быстрым охлаждением. Эти способы различаются методами нагрева деталей. Толщина закаленного слоя при поверхностной закалке определяется глубиной нагрева.

Наибольшее распространение имеют электротермическая закалка с нагревом изделий токами высокой частоты (ТВЧ) и газопламенная закалка с нагревом газово-кислородным или кислородно-керосиновым пламенем.

 

Методы испытаний материалов

При проведение испытаний стремятся воспроизвести такие условия воздействия на материал, которые имеют место при эксплуатации изделия, изготовленного из этого материала.

Основные признаки видов испытаний:

Способ нагружения (растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез);

Скорость нагружения (статическая, динамическая);

Продолжительность процесса испытания (кратковременная, длительная);

Методы испытания должны быть достаточно простыми и пригодными для массовго контроля качества продукции. Методы испытаний должны быть строго регламентированы стандартами.

Виды испытаний:

Статические испытания – испытуемый материал подвергается воздействию постоянной силы.

Испытания на растяжения проводят наиболее часто, для этого используют горизонтальные или вертикальные разрывные машины. Обработка данных, полученных при одноосном статическом растяжении, позволяет построить зависимость «напряжение – деформация», которая качественно оценивает поведение материала в разных зонах деформации.

Измерение твердости – наиболее простой метод испытания св-в. Твердостью называют св-во материала оказывать сопротивление деформации в поверхностном слое при местных контактных воздействиях: вдавливание индентора (по Бринеллю, Виккерсу, Роквеллу) или царапанье (по Моосу).