Применение современных материалов

Современные детали машин и конструкций работают в тяжелых усло­виях эксплуатации, создаваемых ростом динамических и цикличе­ских воздействий, сложным напряженным состоянием, широким диапазоном температур рабочих сред; они отличаются разнообразием форм и размеров. В связи с этим конструкционные стали должны обладать определенным комплексом механических свойств, которые в наибольшей степени определяют работоспособность, т. е. стойкость и надежность деталей и конструкций, которые называют конструк­тивной прочностью. Повышения конструктивной прочности можно достичь только в совокупности металлургических, технологических и конструкторских мероприятий.

Цветные металлы и их сплавы нашли широкое применение в строительстве благодаря своей прочности, легкости, высокой антикоррозийной стойкости. Они подразделяются на легкие (в большинстве своем на основе алюминия) и тяжелые (на основе меди, латуни, олова и т.п.).

Цветная металлургия является одной из наиболее конкурентоспособных отраслей промышленности России, причем российские компании в ряде подотраслей (алюминиевой, никелевой, титановой) входят в группу мировых лидеров.

Благодаря своим замечательным свойствам титан и его сплавы нашли широкое применение в авиа-, ракето—и судостроении. Из титана и его сплавов изготовляют полуфабрикаты: листы, трубы, прутки и проволоку. Основными промышленными материалами для получения титана являются ильменит, рутил, перовскит и сфен (титанит). Технология получения титана сложна, трудоемка и длительна: сначала вырабатывают титановую губку, а затем путем переплавки в вакуумных печах из нее производят ковкий титан. Губчатый титан, получаемый магнийтермическим способом, служит исходным материалом для производства титановых сплавов и других целей.

В настоящее время занимаются разработкой и применением в металловедении новейших методов исследования структуры материалов — электронного и рентгеновского. Их применение во многом способствовало важнейшим достижениям в области со здания новых материалов. В 1960-х гг. был осуществлен промышленный синтез алмаза, а также созданы синтетические вещества, не встречающиеся в природе, в частности кубический нитрид бора, свойства которого близки к алмазу. В первой половине XX в. появились полимеры — новые материалы со свойствами, резко отличающимися от свойств металлов. Полимеры широко применяют в различных областях техники: машиностроении, химической и пищевой промышленности и ряде других областей. Полиэтилен называют полимером, которой позволил выиграть войну, так как его высокие диэлектрические свойства во многом определили эффективность радара. Транспорт — один из крупных потребителей лакокрасочных ма­териалов. Только на парк подвижного состава (вагоны, суда, авто­мобили, троллейбусы, самолеты и т. д.) ежегодно расходуется де­сятки тысяч тонн лаков и красок. Специфические условия работы (воздействие атмосферных явлений и т. д.) предъявляют особые требования к применяемым на транспорте лакокрасочным мате­риалам. Для окрашивания подвижного состава железнодорожного транспорта используют в основном глифталевые и пентафталевые лаки и эмалевые краски, глифталевые грунты и шпаклевки. Для покрытия санитарно-технического оборудования применяют асфальтовые и пековые лаки. Глифталевые шпаклевки АШ-1 и грунт № 238 применяют для подготовки к окрашиванию наружной поверхности кузова и некоторых других частей цельнометалличе­ских пассажирских вагонов, а также тепловозов и грузовых кры­тых вагонов. Пентафталевые эмалевые краски используют для окраски кузо­вов и крыш цельнометаллических пассажирских вагонов, кузова и некоторых других частей тепловоза и электровоза. Внешнюю деревянную обшивку грузового вагона окрашивают мумией, тертой на олифе оксоль, а крышу — железным суриком на натуральной олифе. Для окрашивания рамы и ходовых частей вагонов применяют черный битумный лак № 177. Те же части теп­ловоза окрашивают черной пентафталевой эмалевой краской. В ка­честве антикоррозионного покрытия для тепловозов, используемых в районах с жарким климатом, применяют лак из клея БФ.

Для защиты сталей и сплавов от коррозии применяют металлические по­крытия, фосфатирование, воронение, лакокрасочные покрытия, а также легирование.

Для защиты цистерн, трубопроводов, кранов, гальванических ванн и различных сосудов химической аппаратуры от коррозион­ного воздействия кислот, щелочей и растворов солей применяют гуммирование, под которым понимают покрытие металлов резиной или эбонитом. Поверхность металлов покрывают резиновым клеем или листами сырой резины. Затем производят вулканизацию и от­делку покрытия.

Важнейшим средством борьбы против коррозии является леги­рование, т. е. получение коррозионностойких (нержавеющих) ста­лей. Высоким сопротивлением коррозии обладают и специальные сплавы на основе никеля, титана и других металлов.