1.Классификация современных конструкционных материалов Ме

Назначение материала определяется требованиями конструкции

(конструкционные критерии: прочность, долговечность, коррозийные свойства и т.п.) и возможностью переработки в изделие (технологические критерии: коэффициент обрабатываемости резанием, свариваемость и обработки давлением и т.п.).

Выбор материала с использованием классификации осуществляется по двум

основным критериям. В общем случае классификация материалов включат в себя три основных разновидности материалов: металлические материалы, неметаллические материалы, композиционные материалы. По геометрическим признакам материалы и вещества принято классифицировать по виду полуфабрикатов: листы, профили, гранулы, порошки, волокна и т.п. Поскольку материал того или иного полуфабриката

изготавливается по разной технологии, применяют разделение по структуре.

Металлические материалы принято классифицировать по основному компоненту.

Различают черные и цветные металлы. К сплавам черной металлургии принадлежат стали, чугуны, ферросплавы, сплавы на основе железа, легированные цветными металлами в количестве превосходящим стали. К материалам цветной металлурги

принадлежат важнейшие цветные металлы – Al, Cu, Zn, Pb, Ni, Sn (олово) и сплавы на их основе. Так же к металлическим материалам относятся и материалы порошковой металлургии.

Неметаллические материалы различают по основным классам: резина, керамика, стекло, пластические массы, ситаллы.

Композиционными материалы это сложные или составные материалы, состоящие из двух разнородных материалов (например: стекла и пластмассы - стеклопластики) принято классифицировать по типу структуры, материалу матрицы, назначению и способ изготовления.

Технические материалы принято классифицировать по назначению: материалы приборостроения, машиностроительные материалы, и более подробно, например стали для судостроения или мостостроения. В научном аспекте материалы разделяют по типу структуры: аморфные, кристаллические, гетерофазные (многофазные). При выборе материала для той или иной детали или конструкции учитывают экономическую целесообразность его применения. В последние годы в классификации машиностроительных материалов применяют параметры удельной

прочности и энергозатрат производства материалов. Они показывают, что

наилучшими сочетаниями свойств для любых машин обладают титан и алюминий.

2.Требования предъявляемые к металлам и сплавам в автотракторостроении

Металлы для автомобильной промышленности должны обеспечивать

статическую и динамическую прочность изготовляемых из них деталей, гарантировать высокую износостойкость трущихся поверхностей, а в ряде случаев также температурную и коррозионную стойкость. Указанным требованиям хорошо отвечают легированные стали. В нормализованном и особенно улучшенном состоянии они обеспечивают при ограниченных сечениях необходимую прочность изготовляемых из них деталей, а применение химико-термической обработки с последующими закалкой и низкотемпературным отпуском, делает возможным, получение высокой твердости и износостойкости рабочих поверхностей при больших удельных нагрузках. За счет соответствующего подбора легирующих компонентов в материале деталей достигаются различные эксплуатационные свойства. В автомобилестроении широко распространены легированные стали Сортамент легированных сталей очень разнообразен.

Наряду с легированными сталями при изготовлении автомобильных деталей

применяются более дешевые низколегированные и качественные углеродистые стали.

Применяются они в случаях, когда это не повлечет снижения надежности и ресурса деталей. Например, такие детали, как полуоси, шкворни поворотной цапфы, поршневые пальцы у грузовых тяжелых машин, изготовляются, из легированных сталей; у легковых автомобилей и грузовиков невысокой грузоподъемности для производства аналогичных деталей обычно используются качественные углеродистые стали марок сталь 40 и сталь 45 (с поверхностной закалкой ТВЧ).

В качестве заготовок автомобильных деталей используются поковки, штамповки, черное и цветное литье. Первые два вида заготовок отличаются наиболее благоприятной структурой металла, а следовательно, и наилучшими механическими свойствами изготовляемых из них деталей. Исходным материалом для изготовления поковок и штамповок является отливки (при изготовлении кронштейнов, педалей, корпусов и т. д.) и металлопрокат. При изготовлении деталей особенно сложной формы литье является единственно возможным способом изготовления заготовок (блоков двигателей, головок блока, картеров коробок передач, картеров редукторов и

др.). Для дальнейшего повышения динамических качеств автомобилей большое значение имеет максимально возможное снижение массы. Этому в значительной мере способствует изготовление автомобильных деталей из легких сплавов (Al, Mg, Zn), а так же синтетических материалов.

Для обеспечения высоких и стандартных качеств автомобильных деталей и

одинаковых условий их обрабатываемости стали, чугуны и цветные металлы должны обладать постоянными механическими и технологическими свойствами, не меняющимися существенно в зависимости от партии или плавки. Поэтому при изготовлении ответственных деталей автомобилей часто применяют качественные углеродистые стали, в которых колебание содержания углерода ограничено до 0,05 % против 0,09 %. Так же находят применение чугуны и цветные сплавы заводских марок с несколько отличным хим.составом по отношению к стандартным маркам. В некоторых случаях применяются марки легированных сталей и других металлов и

сплавов, не предусмотренные ГОСТом.

3 Конструкционные чугуны.Виды,марки (использ.в А и Т)

2.1, Чугуны с пластинчатым и шаровидным графитом, ковкие чугуны

Чугуны с пластинчатым графитом обозначаются буквами СЧ, с шаровидным

графитом - ВЧ, ковкие чугуны — КЧ. Цифры после обозначения марки у чугунов с пластинчатым графитом (ГОСТ 1412—85) и чугунов с шаровидным графитом (ГОСТ 7293—85) соответствуют обеспечиваемому временному сопротивлению на растяжение, выраженному в МПа и кгс/см2.

Табл1

Марка чугуна

σв Содержание элемента, %

C Si Mn S(не более) P (не более)

СЧ15 100 (10) 3,6 2,3 0,6 0,3 0,15

Табл2

Класс ковкого

чугуна

Марка ковкого

чугуна

σв Относительное

удлинение δ, %,

не менее

Твердость HB

Ферритный КЧ30-6 294 (30) 6 100-163

Перлитный КЧ45-7 441 (45) 7 150-207

Табл.3

Марка

чугуна

σв Условный

предел

текучести

σ0,2

Относительное

удлинение δ,

%, не менее

Твердость

HB

Химический состав

C Si Mn

ВЧ35 350

(35)

220 (22) 22 140-170 3,3-3,

8

1,9-2,

9

0,2-0,

6

ВЧ50 500

(50)

320 (32) 7 153-245 3,2-3,

7

1,9-2,

9

0,3-0,

7

Химический состав ковких чугунов по ГОСТ 1215-79 не ограничивается. Цифры

в обозначениях марок этих чугунов означают: первая — временное сопротивление

разрыву, кгс/мм2; вторая — относительное

удлинение, %. Как уже упоминалось,

ковкие чугуны по сравнению

с чугунами с пластинчатым графитом отличаются

значительно более высокими прочностью и пластичностью. Однако в последние годы

высокопрочный

чугун с шаровидным графитом (ЧШГ) благодаря сочетанию ряда

положительных физико-механических свойств с высокой технологичностью

вытесняет в ряде случаев при производстве автомобильных деталей ковкий чугун

(КЧ), литую и даже кованую сталь.

Чугуны при разливке в формы с целью размельчения включений графита

модифицируют введением в ковш мелкодисперсных невыгорающих примесей, в

частности ферросилиция, силикокальция, различных

сложных лигатур, включая

редкоземельные металлы (РЗМ); при отливке деталей из ЧШГ в оболочковые формы

применяют в специальной

защитной среде сильнодействующие модификаторы на

основе магния.

Наиболее распространенные в автостроении типы и марки чугунов и

примеры изготовляемых из них деталей приведены в табл. 2.4.