Материаловедение. 6

Оглавление

1. Система «железо  -цементит» 3

2. Механизм скольжения  и двойникования металлов 8

3. Строение и особенности  свойств неметаллических (полимерных) материалов 13

4. Литература. 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Система «железо-цементит»

Равновесное состояние железоуглеродистых сплавов в зависимости от содержания углерода и температуры описывает  диаграмма состояния железо - углерод. На диаграмме состояния железоуглеродистых сплавов (рис. 1) на оси ординат отложена температура, на оси абсцисс - содержание в сплавах углерода до 6,67%, то есть до такого количества, при котором  образуется цементит Fе3С. По диаграмме  состояния системы железо - углерод  судят о структуре медленно охлажденных  сплавов, а также о возможности  изменения их микроструктуры в результате термической обработки, определяющей эксплуатационные свойства. На диаграмме  состояния Fe - Fе3С приняты международные обозначения. Сплошными линиями показана диаграмма состояния железо - цементит (метастабильная, так как возможен распад цементита), а пунктирными - диаграмма состояния железо - графит {стабильная).

Рассматриваемую диаграмму  правильнее считать не железоуглеродистой (Fe - С), а железоцементитной (Fe - Fе3С), так как свободного углерода в сплавах не содержится. Но так как содержание углерода пропорционально содержанию цементита, то практически удобнее все изменения структуры сплавов связывать с различным содержанием углерода.

Компоненты системы железо и углерод - элементы полиморфные. Основной компонент системы - железо.

Углерод растворим в железе в жидком и твердом состояниях, а также может образовать химическое соединение - цементит Fе3С или присутствовать в сплавах в виде графита.

В системе железо-цементит (Fe - Fе3С) имеются следующие фазы: жидкий раствор. твердые растворы - феррит и аустенит, а также химическое соединение - цементит.

Феррит может иметь  две модификации - высоко- и низкотемпературную. Высокотемпературная модификация d-Fe и низкотемпературная - a-Fe представляют собой твердые растворы углерода, соответственно, в d- и a- железе. 

а-диаграмма железо-цементит, б-кривая охлаждения для сплава, содержащего 0,7% углерода

 

Предельное содержание углерода в a-Fe при 723°С -0,02%, а при 20°С - 0,006%.  Низкотемпературный феррит a-Fe по свойствам близок к чистому железу и имеет довольно низкие механические свойства, например, при 0,06% С:

s = 250 МПа;

d - 50%;

y= 80%;

твердость - 80...90 НВ.

Аустенит g-Fe - твердый раствор углерода в g-железе. Предельная растворимость углерода в g-железе 2,14%. Он устойчив только при высоких температурах, а с некоторым примесями (Мn, Сг и др.) при обычных (даже низких) температурах. Аустенит обладает высокой пластичностью, низкими пределами текучести и прочности. Твердость аустенита 160...200 НВ.

Цементит Fе3С - химическое соединение железа с углеродом, содержащее 6,67% vглерода. Между атомами железа и углерода в цементите действуют металлическая и ковалентная связи. Температура плавления ~1250°С. Цементит является метастабильной фазой; область его гомогенности очень узкая и на диаграмме состояния он изображается вертикалью. Время его устойчивости уменьшается с повышением температуры: при низких температурах он существует бесконечно долго, а при температурах, превышающих 950°С, за несколько часов распадается на железо и графит. Цементит имеет точку Кюри (210°С) и обладает сравнительно высокими твердостью (800 НВ и выше) и хрупкостью. Прочность его i растяжение очень мала (s =40 МПа).

В системе железо - цементит имеются две тонкие механические смеси фаз - эвтектическая (ледебурит) и эвтектоидная (перлит).

Ледебурит является смесью двух фаз g-Fe + Fе3С, образующихся при 1130°С в сплавах, содержащих от 2,0 до 6,67%С, и наблюдается визуально как структурная составляющая железоуглеродистых сплавов, главным образом, чугунов. Ледебурит обладает достаточно высокими прочностью (НВ>600) и хрупкостью.

Перлит (до 2,0%С) представляет собой смесь a-Fe + Fе3С (в легированных сталях -карбидов), образующуюся при 723°С и содержании углерода 0,83% в процессе распада аустенита, и наблюдается визуально как структурная составляющая железоуглеродистых сплавов. Механические свойства перлита зависят от формы и дисперсности частичек цементита (прочность пластинчатого перлита несколько выше, чем зернистого):

s=800...900 МПа; 

d< 16%;

НВ 180..,220.

Диаграмма состояния Fe - Fе3С (рис. 1) является комбинацией диаграмм простых типов. На ней имеются три горизонтали трехфазных равновесий: перитектического (1496°С), эвтектического (1147°С) и эвтектоидного (727°С).

Все линии на диаграмме  состояния соответствуют критическим  точкам, то есть температурам, при которых  происходят фазовые и структурные  превращения в железоуглеродистых сплавах.

Линия ABCD - линия начала кристаллизации сплава (ликвидус), линия AHJECF - линия  конца кристаллизации сплава (солидус).

В области диаграммы HJCE находится  смесь двух фаз: жидкого раствора и аустенита, а в области CFD - жидкого  раствора и цементита. В точке С при содержании 4,3%С и температуре 1130°С происходит одновременная кристаллизация аустенита и цементита и образуется их тонкая механическая смесь - ледебурит. Ледебурит присутствует во всех сплавах, содержащих от 2,0 до 6,67%С (чутуны).

Точка Е соответствует предельному насыщению железа углеродом (2,0%С).

В области диаграммы AGSF находится  аустенит. При охлаждении сплавов  аустенит распадается с выделением по линии GS феррита, а по линии SE - вторичного цементита. Линии GS и PS имеют большое  практическое значение для установления режимов термической обработки  сталей. Линию GS называют линией  верхних  критических точек, а линию PS -нижних критических точек.

В области диаграммы GSP находится  смесь двух фаз - феррита и распадющегося аустенита, а в области диаграммы SEE' - смесь вторичного цементита и распадающегося аустенита.

В точке S при содержании 0,8%С и при температуре 723°С весь аустенит распадается и одновременно кристаллизуется тонкая механическая смесь феррита и цементита - перлит.

Линия PSK соответствует окончательному распаду аустенита и образованию  перлита. В области ниже линии PSK никаких изменений структуры  не происходит.

Структурные превращения  в сплавах, находящихся в твердом  состоянии, вызваны следующими причинами: изменением растворимости углерода в железе в зависимости от температуры  сплава (QP и SE), полиморфизмом железа (PSK) и влиянием содержания растворенного  углерода на температуру полиморфных  превращений (растворение углерода в железе способствует расширению температурной  области существования аустенита  и сужению области феррита).

Диаграмма стабильного равновесия Fe - Fе3С, обозначенная на рис. 1 пунктиром, отображает возможность образования высокоуглеродистой фазы - графита - на всех этапах структурообразования в сплавах с повышенным содержанием углерода. Диаграмма состояния стабильной системы железо - графит отличается от метастабильной системы железо-цементит только в той части, где в фазовых равновесиях участвует высокоуглеродистая фаза (графит или цементит).

На диаграмме состояния  различают две области: стали  и чугуны. Условия принятого разграничения - возможность образования ледебурита (предельная растворимость углерода в аустените):

• стали - до 2,14% С, не содержат ледебурита;

• чугуны - более 2,14% С, содержат ледебурит.

В зависимости от содержания углерода (%) железоуглеродистые сплавы получили следующие названия:

• менее 0,83 - доэвтектоидные стали;

• 0,83 - эвтектоидные стали;

• 0,83...2 - заэвтектоидные стали;

• 2...4,3 - доэвтектические чугуны;

• 4,3...6,67 - заэвтектические чугуны.

Сплавляя железо с углеродом и варьируя содержание компонентов, получают сплавы с различными структурой и свойствами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Механизм скольжения  и двойникования металлов

Деформацией называется изменение  формы и размеров тела под действием  внешних усилий. Деформации подразделяются на упругие и пластические. Упругие деформации исчезают, а пластические деформации остаются после окончания действия внешних сил. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов металлов от положений равновесия; в основе пластических деформаций лежат необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходных положений равновесия. Механизм пластической деформации рассмотрим на примере деформации монокристалла. Пластическая деформация в монокристалле осуществляется путем сдвига одной его части относительной другой. Сдвиг вызывают касательные напряжения, когда их значение превышает критическое tк.

Имеется две разновидности  сдвига: скольжение и двойникование (рис.1).

 

Рис. 1. Схемы пластической деформации скольжения (а) и двойникования (б)

При скольжении одна часть  кристалла смещается параллельно  другой части вдоль плоскости, которая  называется плоскостью скольжения или  сдвига (рис. 1а). Скольжение – основной вид сдвига в металле и сплавах. Деформация двойникованием представляет собой перестройку части кристалла в новое положение, зеркально симметричное к его недеформированной части (рис. 1б). Плоскость зеркальной симметрии называют плоскостью двойникования. При двойниковании атомные плоскости кристалла сдвигаются параллельно плоскости двойникования на разные расстояния. Часть кристалла, в которой в результате двойникования произошла переориентация кристаллической решетки, называют двойником деформации. По сравнению со скольжением, двойникование имеет второстепенное значение и его роль возрастает, когда скольжение затруднено. Механизм двойникования сложен и в дальнейшем не рассматривается.

Деформация скольжения развивается  по плоскостям и направлениям, на которых  плотность атомов максимальна. Плоскость  скольжения вместе с направлением скольжения, принадлежащим этой плоскости, образует систему скольжения.

Элементарный акт сдвига – это смещение одной части кристалла относительно другой на одно межатомное расстояние.

Пластическая деформация в реальных кристаллах осуществляется путем последовательного перемещения  дислокаций (рис. 2).

 

Рис. 2. Схема перемещения  краевой дислокации при скольжении (рис. 2).

При постоянно действующем  напряжении дислокация как бы по эстафете передается от одной атомной плоскости  к другой, последовательно вытесняя при этом каждый соседний «правильный» ряд атомов. Процесс повторяется  до тех пор, пока дислокация не выйдет на поверхность кристалла и его  верхняя часть сдвинется относительно нижней части на одно межатомное расстояние (рис. 2г). При этом на поверхности  образуется ступенька в одно межатомное расстояние.

В плоскости скольжения обычно расположены десятки дислокаций. Их последовательное перемещение вдоль  плоскости скольжения развивает  процесс пластической деформации. Высота ступеньки, образующейся при этом на поверхности кристалла, увеличивается  пропорционально числу дислокаций, выходящих на поверхность кристалла. Ступенька, видимая под микроскопом, называется линией скольжения. Группы близко расположенных линий скольжения образуют полосы скольжения.

В процессе деформации возникают  новые дислокации, и их плотность  повышается от 108 до 1012 см –2.

Основная масса промышленных сплавов имеет поликристаллическую  структуру. При деформации поликристаллов деформация зерен начинается сразу  по нескольким системам скольжения и  сопровождается изгибами и поворотами плоскостей скольжения. Пока деформация мала, порядка 1%, зерна деформируются неоднородно в силу их разной ориентации по отношению к приложенной нагрузке. С ростом деформации различия в ориентации между зернами уменьшаются, и изменяется микроструктура: зерна постепенно вытягиваются в направлении пластического течения (рис. 3в).

Рис. 3. Изменение микроструктуры поликристаллического металла при  деформации:

а - e = 0%; б - e = 1%; в - e = 40%; г - e = 90%

Внутри зерна повышается плотность дефектов. При значительных деформациях образуется волокнистая  структура, где границы зерен  различаются с трудом (рис. 3г).

В результате холодного пластического  деформирования металл упрочняется, изменяются его физические свойства. Изменение  свойств в результате пластической деформации называют наклепом. В основе упрочнения металла при деформировании лежит, прежде всего, повышение плотности  дислокаций и, как следствие, их взаимное торможение при пересечении дислокаций. Движению дислокаций мешают различные  препятствия – границы зерен, межфазные поверхности, дислокации, пресекающие плоскость скольжения. Через некоторые препятствия  дислокации проходят, но при более  высоких напряжениях. Такими препятствиями  являются, например, пересекающиеся с  плоскостью скольжения дислокации. Границы  зерен являются непреодолимыми препятствиями, перед ними дислокации скапливаются. Каждое скопление дислокаций создает  поле напряжений, отталкивающее приближающуюся дислокацию. Чем больше дислокаций в скоплении, тем сильнее отталкивание и тем труднее деформируется  металл. Когда плотность дислокаций в скоплении достигает определенного  значения, в этом месте зарождается  трещина.

Рис. 4. Зависимость механических свойств от степени деформации

Наклепанный металл запасает 5-10% энергии, затраченной на деформирование. Запасенная энергия тратится на образование  дефектов решетки (плотность дислокации возрастает до 109 – 1012 см –2), и на упругие  искажения решетки. Свойства наклепанного металла изменяются тем сильнее, чем больше степень деформации.

При деформировании увеличиваются  прочностные характеристики (твердость, sв, s0,2, sупр) и понижаются пластичность и вязкость. Металлы интенсивно наклепываются в начальной стадии деформирования, затем при возрастании деформации механические свойства изменяются незначительно.

С увеличением степени  деформации предел текучести s0,2 растет быстрее временного сопротивления  sв. Обе характеристики у сильно наклепанного металла сравниваются, а удлинение d становится равным нулю. Такое состояние наклепанного металла является предельным; при попытке продолжить деформирование металл разрушается. Путем наклепа твердость и временное сопротивление sв удается повысить в 1,5 – 3 раза, а предел текучести s0,2 в 3-7 раз.

С ростом степени деформации возрастают удельное электрическое  сопротивление, коэрцетивная сила, понижаются магнитная проницаемость и плотность металла. Наклепанные металлы легче коррозируют и склонны к коррозионному растрескиванию.

Несмотря на снижение пластичности, наклеп широко используют для повышения  прочности деталей, изготовленных  методами холодной обработки давлением (например, прокаткой, волочением, листовой штамповкой).

Снижение пластичности при  наклепе улучшает обрабатываемость резанием вязких и пластичных материалов (латуней, сплавов алюминия и др.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Строение и особенности  свойств неметаллических (полимерных) материалов

 

Еще во второй половине XX в. в нашей стране уделялось большое  внимание применению неметаллических  материалов в различных отраслях промышленности и народного хозяйства  в целом. Было налажено и постоянно  наращивалось производство самых различных  неметаллических материалов: синтетических  смол и пластмасс, синтетических  каучуков, заменяющих натуральный каучук, высококачественных полимеров с  заданными техническими характеристиками, включая армированные и наполненные  пластмассы. Пластические массы и  другие неметаллические материалы  обладают рядом превосходных физико-химических, механических и технологических  свойств, что обусловило их широкое  распространение в различных  отраслях промышленности — машиностроении, электротехнике, электронике и др. Как конструкционный материал пластические массы все более вытесняют  дорогостоящие металлы. Применение пластических масс дает возможность  постоянно совершенствовать конструкции. Оснащение машин и оборудования, а также частичная комплектация различных узлов позволяют снизить  их массу, улучшить надежность и долговечность  работы, повысить производительность. Для производства пластмасс требуется  в 2—3 раза меньше капитальных вложений, чем для производства цветных  металлов. Исходными материалами  для получения пластических масс служат дешевые продукты переработки  каменного угля, нефти и природного газа. Пластмассы подвергают армированию  для улучшения механических свойств. Для изготовления различных деталей, работающих в механизмах трения (скольжения) с небольшими нагрузками и скоростями, применяются такие неметаллические  материалы, как антифрикционные  полимерные и пластмас-93 совые материалы. Эти материалы обладают небольшим коэффициентом трения, высокой износостойкостью, химической стойкостью, могут работать без смазки. Однако низкая теплопроводность, значительный (в десятки раз больше, чем у металлов) коэффициент термического расширения, небольшая твердость и высокая податливость ограничивают возможности их широкого использования. Более эффективно они применяются в комбинации с другими материалами, металлами и пластмассами. Кроме того, в качестве фрикционных неметаллических материалов применяются тормозные тканые асбестовые ленты и фрикционные асбестовые накладки — формованные, прессованные, тканые, картонно-бакелитовые и спиральнонавивные, которые могут эксплуатироваться во всех климатических зонах. Фрикционные асбестовые накладки применяются для узлов трения автомобилей, самолетов, тракторов, металлорежущих и текстильных станков, подъемно-транспортного оборудования и тепловозов. Ресурс таких неметаллических накладок, работающих в узлах трения, достаточно высок. Например, для автомобилей с дизелями он составляет 6000 моточасов, легковых автомобилей — 125 000 км, грузовых автомобилей — 75 000 км. Тормозные тканые асбестовые ленты применяются в качестве накладок в тормозных и фрикционных узлах машин и механизмов с поверхностной температурой трения до 300 °С. Неметаллические материалы широко применяются в различных отраслях промышленности и хозяйства в целом.

2. Полимеры: строение, полимеризация  и поликонденсация, свойства В настоящее время трудно представить себе медицину без полимерных систем для переливания крови, медицинскую аппаратуру — без прозрачных полимерных трубок, предметы ухода за больными — без резиновых грелок, пузырей для льда и т. д. Значительно обогатить ассортимент материалов, применяемых в медицине, позволили синтетические полимеры. Полимеры существенно отличаются от металлов и сплавов: их молекулы вытянуты в длинные цепочки, в результате чего полимеры имеют высокую молекулярную массу. Молекулы полимеров получают из исходных низкомолекулярных продуктов — мономеров — полимеризацией и поликонденсацией. К полимерам поликонденсационного типа относятся фенолформальдегидные смолы, полиэфиры, полиуретаны, эпоксидные смолы. К высокомолекулярным соединениям полимеризационного типа относятся поливинилхлорид, полиэтилен, полистирол, полипропилен. Высокополимерные и высокомолекулярные соединения являются основой органической природы — животных и растительных клеток, состоящих из белка. Для изготовления многих медицинских изделий широко применяют как полимерные материалы, в основе которых лежит природное сырье, так и искусственные — синтетические и полимерные материалы. Из полимерных материалов естественного происхождения изготовляют большинство перевязочных средств: вату, марлю и изделия из них, алигнин, а также нити шовных материалов (хирургический шелк). Полимеры являются основой пластмасс, используемых при изготовлении различных инструментов, частей медицинской аппаратуры и оборудования. Широкое применение в различных отраслях промышленности и хозяйства в целом нашли такие полимеры, как фенолформальдегидные жидкие и твердые смолы. Фенолформальдегидные жидкие смолы резольного типа — продукт поликонденсации фенола и формальдегида в присутствии катализатора с добавкой модифицирующих и стабилизирующих веществ или без них — поставляются в виде однородной прозрачной жидкости от красновато-коричневого до темновишневого цвета со средней плотностью 1,2 г/см3. Применяются при производстве теплозвукоизоляционных изделий, фанеры, древесностружечных и древесноволокнистых плит, абразивных инструментов на гибкой основе, стеклопластиков, асботехнических и асбофрикционных изделий, углепласта для шахтных крепей и др. Марки смол: СФЖ-303, СФЖ-305 и т. д. Твердые фенолформальдегидные смолы новолачного и резольного типов — продукты поликонденсации фенолов (или их фракций) и формальдегида в присутствии катализатора с добавкой модифицирующих веществ или без них. Выпускаются в виде порошка, чешуек и крошки. Применяются для 95 получения резиновых смесей, прессовочных масс, слоистых пластиков, лаковых токопроводящих суспензий, антикоррозионных лакокрасочных материалов и клеев, в качестве связующих для абразивных изделий и оболочковых форм, при изготовлении поропласта, при производстве масляных лаков для лакокрасочной и пищевой промышленности. Выпускаются следующие марки смол: СФ-010А, СФ-010, СФ-010М (модифицированная), СФ-014 и т. д.

3. Пластмассы: термопластичные,  термореактивные, газонаполненные

Пластмассы — пластические массы — это материалы, полученные на основе высокомолекулярного органического  соединения — полимера, выполняющего роль связующего и определяющего  основные технические свойства материала. В зависимости от эластичности пластмассы делят на три группы: жесткие, модуль упругости 700 Мпа, до 70 МПа. Пластмассы выпускаются монолитными в виде термопластичных и термореактивных и газонаполненными — ячеистой структуры. К термопластичным пластмассам относят: полиэтилен низкого давления, полипропилен, ударопрочный полистирол, АБС-пластики, поливинилхлорид, стеклопластики, полиамиды и др. К термореактивным пластмассам относятся: жесткие пенополиуретаны, аминопласты и др. К газонаполненным пластмассам относятся пенополиуретаны 

— газонаполненный сверхлегкий  конструкционный материал. Термопластичная  пластмасса

 — полиэтилен низкого  давления

— продукт полимеризации  этилена, получаемый при

низком давлении с использованием комплексных металлоорганических катализаторов. Базовые марки этого полиэтилена: 20108-001, 20208-002, 20308-005 и т. д. Плотность полиэтилена

— от 0,931 до 0,970 г/см3.

Ударопрочный полистирол — продукт сополимеризации стирола с каучуком или другим пластификатором, обладающий более высокими механическими свойствами, чем полистирол общего назначения. Он обладает высокой твердостью, прочностью к ударным нагрузкам, эластичностью, сопротивлением на разрыв, стоек к действию температуры в пределах от +65 до –40 °С. Аминопласты — термореактивные пластмассы — прессовочные карбамидо- и меламиноформальдегидные массы, получаемые на основе амино смол с использованием наполнителей(органических, минеральных или их сочетания),окрашивающих и модифицирующих веществ. Их теплостойкость по Мартену составляет не менее 100—180 °С, ударная вязкость — 3,9—29,4 КДж/м2 (4—30 кгс × см/см2), усадка — 0,2—0,8%, удельное объемное электрическое сопротивление — 1 × 1011—1 × 1012 Ом × см. Из аминопластов путем горячего прессования изготовляют изделия бытового, технического и электротехнического назначения. Всего выпускается 11 марок аминопластов: КФА-1, КФБ-1 и т. д. Пенополиуретаны — газонаполненные пластмассы — сверхлегкий конструкционный материал. Исходными для их получения являются простые и сложные полиэфиры, изоцианаты, катализаторы и эмульгаторы. Эластичные пенополиуретаны (ППУ) имеют закрытые, несообщающиеся газонаполненные ячейки (пенопласты) и сообщающиеся ячейки (поропласты). Часто применяется общий термин — «пенопласты». Эластичный поропласт содержит 70% воздушных сообщающихся пор. Он имеет плотность 25—29 кг/м3, хорошо противостоит гниению, веществам, применяемым при химической чистке изделий, его предел прочности при растяжении — 0,07—0,11 МПА. Эластичный пенополиуретан применяется в производстве мягкой мебели, сидений автомобилей, тракторов и других изделий. Жесткий пенополиуретан применяется для изготовления корпусов кресел, декоративных элементов, в качестве тепло- и звукоизоляционных материалов. Широкое распространение в последние годы получили наполненные пенопласты (ППУ).

4. Эластомеры

Термин «эластомеры» был  введен взамен названия «синтетические каучуки», а также «натуральный каучук». Эластомерами называют полимеры, обладающие в широком температурном интервале  высокой эластичностью — способностью подвергаться значительным (от нескольких сотен до 1000% и более) обратимым  деформациям при сравнительно небольших  действующих нагрузках. Первым эластичным материалом такого рода был натуральный  каучук, который и в настоящее  время не потерял своего значения в производстве эластомеров, в том  числе и для медицинских изделий, благодаря своей нетоксичности. Каучук получают из латекса (млечный сок бразильской гевеи), состоящего более чем наполовину из воды, в которой растворено 34—37% каучука, 2—2,7% белка, 1,65—3,4% смолы, 1,5—4,92% сахара. На плантациях, где приготовляют натуральный каучук как промышленное сырье, латекс коагулируют с помощью органических кислот, прокатывают в рифленые листы и коптят в камерах с дымом при температуре +50 °C. Составные вещества дыма играют роль антисептиков и стабилизаторов окисления каучука. Такие листы толщиной 2,5—3 мм с вафельным рисунком поверхности называют «смокетшит». Они служат наиболее употребительной формой сырого плантационного каучука. Данные элементного анализа очищенного каучука соответствуют эмпирической формуле C5H8 (изопрен). Синтетические каучуки (эластомеры) получают путем полимеризации из мономеров с участием катализаторов (ускорителей процесса). Первый советский синтетический каучук был получен С. Д. Лебедевым из технического спирта. В настоящее время выпускают несколько видов синтетических каучуков (эластомеров), в том числе изопреновый, мало отличающийся от натурального. Для изделий медицинского назначения применяется салоксановый (силиконовый) каучук, основная полимерная цепь которого состоит из атомов кремния и кислорода. Он термостоек и физиологически инертен. Сырьем для изготовления синтетических каучуков служат нефть, природный газ, каменный уголь. Превращение каучука или «сырой» каучуковой смеси в эластичную резину (материал с необходимыми эксплуатационными свойствами) осуществляют путем вулканизации. Вулканизация, подобно термообработке металлов и сплавов, приводит к изменению структуры каучука. При вулканизации осуществляется соединение («сшивание») молекул эластомера химическими связями в пространственную трехмерную сетку, в результате чего получают материал, обладающий необходимыми эластическими и прочностными свойствами (прочность, упругость, твердость, сопротивление разрыву и т. д.). Основным вулканизирующим веществом служит сера; применяют также теллур и селен. Чем больше к каучуку добавляют серы, тем более твердым и менее эластичным получается эластомер. В современном производстве, помимо вулканизаторов, широко применяют органические ускорители, присутствие которых снижает количество серы (до 2% вместо 10%) и температуру вулканизации. Существуют  ультраускорители, благодаря которым вулканизация вместо температуры в +130—150 °C протекает при комнатной температуре.

5. Резины

Резины различных видов  и марок относятся к группе эластичных материалов — эластомеров. Резины подразделяются на формовые и неформовые. К неформовым относится большая группа так называемых сырых резин. Сырые резины выпускаются под номерами (10, 11, 14 и т. д.) в виде разнотолщинных пластин, покрытых тальком (для предохранения от слипания), или в виде рулонов с тканевой прокладкой (из миткаля), которая также предохраняет резину от слипания. Неформовая сырая резина получается путем вулканизации из резиновых смесей, изготавливаемых на основе синтетических каучуков или натурального. Основным вулканизирующим веществом является сера, но еще применяют селен и теллур. В зависимости от марок сырая резина используется для получения различных формовых изделий с определенными свойствами. Например, из сырой резины получают техническую листовую резину нескольких типов: кислотощелочестойкую, теплостойкую, морозостойкую, пищевую и т. д. Морозостойкая резина сохраняет свои свойства при температуре до –45 °С. Техническую листовую резину толщиной 3—4 мм применяют для изготовления уплотнительных прокладок во фланцевых соединениях трубопроводов, транспортирующих холодную воду, а резину с тканевой прокладкой (из синтетической ткани) — и при транспортировании горячей воды температурой до +100 °С. Из сырых резин получают различные резиновые изделия — муфты, кольца, клапаны, различные прокладки и т. д., при- меняя следующие методы формования: прессование, экструзию и литье под давлением. Процесс прессования резиновых изделий проходит в вулканизационных гидравлических прессах под давлением 100—300 атм. и при температуре +140— 160 °С. При производстве мягкой мебели широко применяется пенорезина, представляющая собой материал на основе синтетического или натурального каучука. Для изготовления пенорезины используют латексную смесь, которую выдерживают 18—21 ч, вспенивают и вулканизируют с последующей сушкой. Пенорезину выпускают в виде листов или формованных элементов мебели. По показателям эластичности, упругости, остаточной деформации пенорезина является идеальным материалом для мягкой мебели. Пенорезина самовентилируется и охлаждается за счет прохождения воздуха через сообщающиеся поры. Для снижения веса мебельных элементов из пенорезны их делают с пустотами, но чтобы при этом сохранялась способность выдерживать значительные нагрузки, объем пустот не должен превышать 40% объема всего элемента. К резинам, предназначенным для изготовления отдельных групп изделий, предъявляют дополнительные требования, обеспечивающие выполнение изделиями их функционального назначения и надежность в работе. В настоящее время промышленность выпускает резину листовую трех марок: тепломорозокислотощелочестойкую (ТМКЩ); ограниченномаслобензостойкую (ОМБ); повышенномаслобензостойкую (ПМБ), которые в свою очередь подразделяются по твердости применяемой резины: мягкая (М) для работы при температурах от –45 °С до +90 °С; средней твердости (С) — при температурах от –60 °С до +80 °С, повышенной твердости (П) — при температурах от –60 °С до +80 °С.