Пояснительная записка

Пояснительная записка

Данная методическая разработка предназначена как учебное пособие при изучении предметов «Материаловедение», «Организация и технология отрасли», «Обработка металлов резанием и режущий инструмент» и др., при курсовом и дипломном проектировании.

Изготовление любой детали начинается с выбора материала, который бы соответствовал по механическим свойствам параметрам, заданным конструктором, исходя из условий работы данной детали.

Знание свойств и строения металлов и сплавов позволяет на строго научной основе выбирать материалы для различных деталей и конструкций, установить наиболее правильные режимы технологических процессов.

I. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1.1. Углеродистые стали

Углеродистые конструкционные стали по качеству (в зависимости от содержания вредных примесей) подразделяют на две группы: обыкновенного качества и качественные.

Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества (содержащие повышенное количество вредных примесей и др. ) применяются для металлических конструкций и неответственных деталей машин, поставляются по ГОСТ 380-94.

В зависимости от способа раскисления могут быть спокойными (сп), полуспокойными (пс) и кипящими (кп). Допускается в спокойных сталях буквы (сп) не писать. Цифра (0-6) обозначает номер стали и не соответствует содержанию углерода, но с увеличением номера содержание углерода и прочностные характеристики растут. Примеры маркировки: СтЗ - спокойная углеродистая сталь обыкновенного качества (0,14-0,22% С) СтЗкп - кипящая углеродистая сталь обыкновенного качества.

Качественные углеродистые конструкционные стали применяются для металлических конструкций и более ответственных деталей машин, поставляются по ГОСТ 1050-88.

Качественную углеродистую конструкционную сталь маркируют двузначными числами 05, 10, 15, 20, 25, 30,……. 85, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Стали с содержанием углерода до 0,25% могут поставляться спокойными (сп), полуспокойными (пс) и кипящими (кп). Стали с содержанием углерода больше 0,25% поставляются только спокойными. Буква "Г" обозначает, что сталь имеет повышенное содержание марганца (до 1,2%). Буква Л в конце марки обозначает, что сталь в литом состоянии.

Примеры маркировки:

Сталь 15кп - углеродистая конструкционная качественная сталь с содержанием 0,15% углерода, кипящая;

Сталь З0Л - углеродистая конструкционная качественная сталь с содержанием углерода 0,30%,спокойная, применяется для деталей, получаемых методом литья;

Сталь З0Г - углеродистая конструкционная качественная сталь с содержанием углерода 0,30%, спокойная, содержащая повышенное количество марганца.

1.2. Легированные стали.

Конструкционные легированные стали обладают высокой конструктивной прочностью. Легирование позволяет повысить уровень механических свойств и глубину прокаливаемости.

Применяются конструкционные легированные стали для ответственных деталей машин и металлических конструкций, поставляются по ГОСТ 19281 -89 (низколегированные), ГОСТ 4543 -71 (легированные),ГОСТ 14959 -79 (рессорно-пружинные) ГОСТ 5632 – 72 (коррозионностойкие)

Принята буквенно-цифровая система маркировки легированных сталей. Основные легирующие элементы обозначают буквами:

Х- хром	Т - титан
Г - марганец	К - кобальт
Н - никель	Б - ниобий
М - молибден	С - кремний
Ю - алюминий	А (в середине марки) - азот
Ц. - цирконий	В - вольфрам
Р - бор	Ф - ванадий

Буква "А" в конце марки указывает, что сталь относится к категории высококачественных (ЗОХГСА), если та же буква в середине марки - то сталь легирована азотом (16Г2АФ), а в начале марки буква "А" указывает на то, что сталь автоматная повышенной обрабатываемости резанием (А35Г2). Индекс "АС" в начале марки указывает, что сталь автоматная со свинцом. Особо высококачественную сталь обозначают буквой Ш в конце марки (25ХГС-Ш). Цифры после буквы в обозначении марки стали показывают примерное количество элемента (в процентах), округленное до целого числа. При среднем содержании легирующего элемента менее I,5 % цифру за буквенным индексом не приводят. Содержание углерода указывается в начале марки в сотых долях процента. Если в начале марки цифр нет, то содержание углерода около 1%.

Примеры маркировки:

45ХН2МФ - конструкционная сталь, содержащая:
0,42-0,50%С; 0,5-0,8% Mn; 0,8-1,0 % Cr; 1,3-1,8 % Ni; 0,2-0,3 % Mo; и 0,10-0,18 % V.

Г13 - конструкционная сталь, содержащая: 1% С, 13% Мn.

Стали, не имеющие широкого применения и не вошедшие в ГОСТы, изготавливают по специальным техническим условиям и часто маркируют условными обозначениями, не отражающими их химический состав. Так, выплавляемые на заводе « Электросталь» опытные стали обозначают буквами ЭИ (электросталь исследовательская) и порядковыми номерами.

Пример маркировки:

Сталь ЭИ 723.

Сейчас порядковые номера дошли до 1000, и завод сменил буквы на ЭП (электросталь пробная).

Пример маркировки:СтальЭП 44.

Иногда, после того, как сталь включена в ГОСТ и ей дают стандартное обозначение, рядом с маркой в скобках оставляют и старое наименование.

Пример маркировки: 25Х2М1Ф (ЭИ 723), 4Х14Н14В2М (ЭИ 69).

Стали для фасонных отливок обозначают простановкой в конце марки буквы Л.

Пример маркировки: 40ХЛ, ГСЛ, 35ХМЛ.

1.3.Шарикоподшипниковые стали

.Шарикоподшипниковые стали применяются для деталей шарикоподшипников (шариков, роликов, колец). Обозначаются буквой Ш - шарикоподшипниковая, X - хромистая и цифрой, указывающей содержание хрома в десятых долях процента.

Содержание углерода в подшипниковых сталях составляет около 1%. С увеличением содержания хрома и легирующих элементов увеличивается глубина прокаливаемости, т.е. увеличивается возможность изготовления из них деталей большего размера. Поставляется по ГОСТ 801-78.

Пример маркировки:

ШХ6 - шарикоподшипниковая сталь, содержащая 1% углерода и 0,6% хрома;

ШХ15СГ - шарикоподшипниковая сталь; содержащая 1% углерода, 1,5% хрома, кремния и марганца до 1%.

2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2.1. Углеродистые стали.

Углеродистые инструментальные стали применяются для различных инструментов, но имеют недостаточно высокую температуру красностойкости (200°С).

Обозначаются буквой У (углеродистая) и числом, обозначающим содержание углерода в десятых долях процента. Буква А в конце марки обозначает, что сталь высококачественная, т.е. имеет очень низкое содержание вредных примесей (S и Р ). Если в конце марки буквы не стоит, то сталь качественная. Углеродистая инструментальная сталь изготавливается по ГОСТ 1435-99.

Пример маркировки:

У8 - качественная углеродистая инструментальная сталь с содержанием углерода 0,8%;

У12А - высококачественная углеродистая инструментальная сталь с содержанием углерода 1,2%.

2.2. Углеродистые легированные стали.

Легирование углеродистых сталей позволяет повысить прокаливаемость. Поставляются эти стали по ГОСТ 5950 - 2000.

Первое число показывает содержание углерода в десятых долях процента. Буквы и цифры за ними обозначают легирующие элементы, так же, как в легированных конструкционных сталях.

Пример маркировки:

7ХФ - углеродистая легированная инструментальная сталь с содержанием 0,7% углерода и менее 1% хрома и ванадия.

2.3. Быстрорежущие стали.

Применение быстрорежущих сталей для режущего инструмента позволяет повысить скорость резания в несколько раз, а стойкость инструмента - в десятки раз. Главной отличительной особенностью быстрорежущих сталей является их высокая красностойкость (600-700°С) при наличии высокой твердости (63-70 НRС) и износостойкости инструмента. Поставляются быстрорежущие стали по ГОСТ 19265-73.

В марках быстрорежущих сталей вначале приводят букву"Р", за ней следует цифра указывающая содержание вольфрама. Во всех быстрорежущих сталях содержится около 4%Сг , но в обозначении марки буквы "X" нет. Ванадий обозначается в марке стали, если его содержание более 2,0%. Содержание углерода в маркировке не указывается. Обычно его содержится 0,7-1,2%.

Пример маркировки:

Р18 - быстрорежущая сталь состава: 0,7-0,8% С; 3,8-4,4% Сг; 17,0 - 18,5% V; 1,0 - 1,4% V;

Р6М5ФЗ - быстрорежущая сталь состава: 0,95-1,05% С; 3,8-4,4% Cr ; 5,5-6% W; 4,6-5,2% Mo ; 1,8-2,4 % V.

2.4. Твердые сплавы.

Твердые сплавы для режущего инструмента, получаемые методом порошковой металлургии, состоят из твердых карбидов W, Ti, Ta и вязкой связки Со. Чем выше содержание Со в сплаве, тем выше ударная вязкость, но ниже твердость. Температура красностойкости таких сплавов до 1000-1050°С. Поставляются по ГОСТ 3882 – 74.

Пример маркировки:

ВК2 - вольфрамокобальтовый твердый сплав, содержащий 2% Со и 98% WС ;

Т5К10 - вольфрамотитанокобальтовый твердый сплав, содержащий 10% Со, 5% TiС и 85% WC;

ТТ10К8 - вольфрамотитанотанталокобалътовый твердый сплав, содержащий 8% Со, 10% TiС +TаС , 82% WC .

Хорошо зарекомендовали себя новые твердые сплавы, не содержащие дефицитного вольфрама. В этих сплавах используют TiС и связку из Ni и Мо .

Пример маркировки:

КТС-1 - содержит 17-15% Ni; 9-7% Мо , остальное TiC (карбид титана);

ТН-20 - содержит 20% Ni , 5-10% Mo , остальное TiC (титано-никелевый) .

3. МАГНИТОТВЕРДЫЕ И МАГНИТОМЯГКИЕ СТАЛИ.

В зависимости от назначения различают магнитотвердые и магнитомягкие материалы. Магнитотвердые стали применяют для изготовления постоянных магнитов. Магнитомягкие стали используются для работы в переменных электромагнитных полях.

Для листовых электротехнических сталей принята следующая маркировка: после первой буквы Э следуют две (или больше) цифры. Первая цифра за буквой Э показывает содержание кремния, вторая характеризует уровень электротехнических свойств (чем цифра выше, тем выше эти свойства) .

Пример маркировки:

ЕХЗ - магнитотвердая сталь для постоянных магнитов (1% С, 3% Сг ), чем выше %Cr , тем больше прокаливаемость;

Э1, Э2 - магнитомягкие динамные стали;

ЭЗ, Э4 - трансформаторные стали;

ЭИ - горячекатаная магнитомягкая сталь с содержанием Si 1%, уровень электротехнических свойств - I.

4. ЛИТЕЙНЫЕ ЧУГУНЫ.

Чугуны в отличие от стали имеют более высокое содержание углерода, обладают низкой способностью к пластической деформации и высокими литейными свойствами, поэтому используются для отливок. Чугун маркируется буквами и цифрами, характеризующими величину временного сопротивления при испытаниях на растяжение. Поставляются чугуны - серый по ГОСТ 1412-85, высокопрочный - ГОСТ 7293-85, ковкий по ГОСТ 1215-79,легированные (с повышенной жаростойкостью, износостойкостью, коррозионной стойкостью и жаропрочностью) по ГОСТ 7769- 82. Легированные чугуны маркируют буквой Ч, последующие буквы указывают на наличие легирующих элементов, а цифры за ними – на соответствующее количество этих элементов в процентах. Последняя буква Ш указывает, что чугун с шаровидной формой графита.

Пример маркировки:

СЧ10 - серый чугун с пластинчатым графитом, временное сопротивление при испытаниях на растяжение 100 МПа;

ВЧ35 - высокопрочный чугун с шаровидным графитом, временное сопротивление растяжению 350 МПа;

КЧ33-8 - ковкий чугун с хлопьевидным графитом, временное сопротивление растяжению 330 МПа, относительное удлинение 8%.

ЧН19Х3Ш – легированный чугун (жаропрочный), содержит 19%Ni, 3%Cr, с шаровидной формой графита.

5.ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ

При составлении марок цветных металлов и сплавов обозначения отдельных элементов отличаются от обозначений и маркировки легированных сталей.

В большинстве случаев это первая буква русского названия элемента. Для элементов, названия которых имеют одинаковую начальную букву, добавляется еще одна буква:

А – алюминий О – олово

Б – бериллий С – свинец

Ж – железо Т – титан

К – кремний Ф – фосфор

М – медь Х – хром

Мг – магний Ц – цинк

Мц – марганец Н – никель

5.1 Медь и ее сплавы

Чистая медь выпускается десяти марок, отличающихся друг от друга количеством примесей: МОО, МО,……М4, М1р……М4р.

Чем выше номер марки, тем больше в ней примесей.

Пример маркировки:

МОО – медь, содержание Cu 99,999%;

М4 – медь, содержание Cu 99,00%.

Медь марок М1р, М2р, М3р, М4р более полно раскислена и содержит 0,04% фосфора. К основным сплавам на медной основе относятся латуни и бронзы. Поставляется медь по ГОСТ 859 – 78.

12 Следующая ⇒