СОДЕРЖАНИЕ

1. Классификация металлов…………………………………………………………………	7
2. Машиностроительные стали ……………………………………………………………..	9
2.1. Основные определения и понятия……………………………………………………	9
2.2. Классификация сталей……………………………………………………………………	10
2.3. Маркировка сталей……………………………………………………………………	15
2.4. Примеси в сталях………………………………………………………………………..	20
2.5. Углеродистые стали обыкновенного качества. Горячекатаные стали…………….	26
2.6. Низколегированные строительные стали. Арматурные стали……………………..	31
2.7. Углеродистые качественные стали…………………………………………………..	38
2.8. Пружинные стали ……………………………………………………………………..	42
2.8.1. Классификация и требования………………………………………………………	43
2.8.2. Пружинные стали общего назначения……………………………………………..	45
2.8.3. Пружинные стали специального назначения……………………………………….	53
2.9. Подшипниковые стали………………………………………………………………..	59
2.9.1. Баббиты……………………………………………………………………………….	59
2.9.2. Шарикоподшипниковая сталь………………………………………………………	63
2.10. Инструментальные стали и их свойства……………………………………………	64
2.11. Углеродистые инструментальные стали……………………………………………	70
2.12. Легированные инструментальные стали……………………………………………	74
2.12.1. Быстрорежущие стали. Марки быстрорежущих сталей…………………………..	76
2.12.2. Штамповые стали…………………………………………………………………..	80
2.12.3 Твердые сплавы……………………………………………………………………..	87
2.12.4. Стали для прокатных валков………………………………………………………	89
2.12.5. Стали для измерительных инструментов…………………………………………	92
2.13. Стали и сплавы с особыми свойствами……………………………………………..	94
2.13.1. Закономерности теплового расширения металлов и сплавов. Сплавы с заданным значением теплового расширения………………………………………….....	94
2.13.2.Сплавы с постоянным модулем упругости………………………………………..	97
2.13.2. Магнитные стали и сплавы………………………………………………………..	98
2.13.3 Аморфные металл……………………………………………………………………...	107
2.13.4. Коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы…………………………..	108
3. Серые чугуны, применяемые в общем машиностроении……………………………..	114
3.1. Структура чугуна. Форма графита……………………………………………………	114
3.2. Свойства чугунов. Влияние примесей……………………………………………….	116
3.3. Марки чугунов…………………………………………………………………………	119
4. Цветные металлы и сплавы в машиностроении…………………………………………	123
4.1. Алюминий и его сплавы……………………………………………………………….	123
4.1.2. Классификация алюминиевых сплавов……………………………………………	125
4.1.3. Деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой……………	126
4.1.4. Дюралюминий и другие деформируемые сплавы……………………………………	127
4.1.5. Специальные алюминиевые сплавы……………………………………………….	129
4.2. Медь и ее сплавы………………………………………………………………………	134
4.2.1. Латуни………………………………………………………………………………..	137
4.2.2. Бронзы……………………………………………………………………………….	140
4.3. Цинк и его сплавы…………………………………………………………………….	143
4.4.Благородные металлы……………………………………………………………………..	145
4.5. Легкоплавкие сплавы и припои……………………………………………………….	147
5. Биметаллические композиционные материалы, применяемые в машиностроении……………………………………………………………………………	152
5.1.Двухслойные и многослойные металлы………………………………………………	152
5.2. Композиционный материал…………………………………………………………..	154
Библиографический список………………………………………………………………..	160
Приложения…………………………………………………………………………………	161

Аннотация

Рассмотрен широкий спектр современных машиностроительных материалов. Приведены примеры химического состава, способов получения, и областей применения материалов.

Предназначено для студентов, обучающиеся по направлению «Металлургия» 150100 и по специальностям 150701, 150702, 150404.

Предисловие

Учебное пособие включает вопросы, относящиеся к области машиностроительных материалов с учетом специфики кафедры Машин и агрегатов металлургических предприятий. Набор материалов определен на основе учебных программ и целиком не может быть представлен в процессе аудиторных занятий.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 150404 «Металлургические машины и оборудование», 150100 «Металлургия».

1. Классификация металлов

Каждый металл отличается строением и свойствами от другого, тем не менее по некоторым признакам их можно объединить в группы.

Прежде всего все металлы можно разделить на две большие группы – черные и цветные металлы.

Черные металлы имеют темно-серый цвет, большую плотность (кроме щелочноземельных), высокую температуру плавления, относительно высокую твердость. Наиболее типичным металлом этой группы является железо.

Цветные металлы чаще всего имеют характерную окраску: красную, желтую, белую. Обладают большой пластичностью, малой твердостью, относительно низкой температурой плавления. Наиболее типичным металлом этой группы является медь.

Черные металлы в свою очередь можно подразделить следующим образом:

1. Железные металлы – железо, кобальт, никель (так называемые ферромагнетики) и близкий к ним по свойствам марганец. Кобальт, никель и марганец часто применяют как добавки к сплавам железа, а также в качестве основы для соответствующих сплавов, похожих по своим свойствам на высоколегированные стали.

2. Тугоплавкие металлы, температура плавления которых выше чем у железа (т.е. выше 1539 ºС). Применяют как добавки к легированным сталям, а также в качестве основы для соответствующих сплавов.

3. Урановые металлы – актиниды, имеющие преимущественное применение в сплавах для атомной энергетики.

4. Редкоземельные металлы (РЗМ) – лантан, церий, неодим, празеодим и др., объединяемые под названием лантаноидов, и сходные с ними по свойствам иттрий и скандий. Эти металлы обладают весьма близкими химическими свойствами, но довольно различными физическими (температура плавления и др.).Их применяют как присадки к сплавам других элементов в природных условиях встречаются вместе и вследствие трудностей разделения на отдельные элементы для присадки обычно применяют «смешенный сплав», так называемый мишметалл, содержащий 40 – 45 % Ce и 45 – 50 % всех других редкоземельных элементов. К таким смешанным сплавам РЗМ относят ферроцерий (сплав церия и железа с заметными количествами других РЗМ), дидим (сплав неодима и празеодима преимущественно) и др.

5. Щелочноземельные металлы в свободном металлическом состоянии не применяются, за исключением специальных случаев (например, в качестве теплоносителей в атомных реакторах).

Цветные металлы подразделяются на:

1. Легкие металлы – бериллий, магний, алюминий, обладающие малой плотностью.

2. Благородные металлы – серебро, золото, металлы платиновой группы (платина, палладий, иридий, родий, осмий, рутений). К ним может быть отнесена и «полублагородная» медь. Обладают высокой устойчивостью против коррозии.

3. Легкоплавкие металлы – цинк, кадмий, ртуть, олово, свинец, висмут, таллий, сурьма и элементы с ослабленными металлическими свойствами – галлий, германий.

Применение металлов определяется их распространенностью в природе, а в историческом аспекте – развитием техники.

Применение металлов началось с меди, серебра и золота. Затем начали применять металлы, которые относительно легко восстанавливаются (олово, свинец) или их достаточно много в природе (железо).

Большинство металлов было открыто в XIX в., хотя тогда они не все получили промышленное применение.