- •Цветные металлы и сплавы
- •Сплавы на основе меди
- •Сплавы на основе алюминия
- •Конструкционные материалы
- •1.Конструкционные стали
- •2. Материалы с особыми технологическими свойствами.
- •3. Износостойкие материалы.
- •Металлические материалы
- •Неметаллические материалы (подробно о неметаллических материалах в следующих материалах)
- •4. Материалы с высокими упругими свойствами.
- •5. Материалы с малой плотностью
- •6. Материалы с высокой удельной прочностью.
- •7. Материалы, устойчивые к воздействию температуры и рабочей среды
- •Сплавы на основе никеля или кобальта.
- •Инструментальные материалы
- •1. Стали для режущего инструмента.
- •2. Стали для измерительных инструментов
- •Материалы с особыми физическими свойствами
3. Износостойкие материалы.
К ним относят:
Материалы с высокой твердостью поверхности
материалы, устойчивые к абразивному изнашиванию –
а) карбидные сплавы – сплавы с высоким содержанием углерода (до 4%) и карбидообразующих элементов – Cr, W, Ti
Для деталей, работающих без ударных нагрузок применяют сплавы с мартенситной структурой типа У25Х38 (2,5%С), У30Х23Г2С2Т (3%С).
Для деталей, работающих в условиях ударных нагрузок (зубья ковшей экскаваторов, пики отбойных молотков) – сплавы с повышенным содержанием марганца с аустенито-мартенситной матрицей (У37Х7Г7С) или аустенитной матрицей (У11Г13, У30Г34)
б) спеченные твердые сплавы (структура состоит из специальных карбидов WC,TiC, TaC, связанных кобальтом) и высокоуглеродистые стали (со структурой мартенсит + карбиды – типа Х12, Х12М, Р18, Р6М5). Обычно эти материалы относят к инструментальным, но в ряде случаев используют как конструкционные.
в) Низко- и среднеуглеродистые стали с различными видами поверхностного упрочнения и чугуны. Эти материалы применяют для легких условий изнашивания, обычно это изделия, работающие в смазке – гильзы цилиндров, коленчатые валы, поршневые кольца), где абразивное изнашивание сопровоздается другими видами изнашивания, например, окислительному. Например, стали, упрочняемые цементацией, азотированием, или поверхностной закалкой ТВЧ.
материалы, устойчивые к усталостному изнашиванию. Это материалы для подшипников качения и зубчатых колес.
а) Подшипниковые стали типа ШХ4, ШХ15, ШХ15ГС и ШХ20ГС (во всех около 1%С). Их легируют хромом от 0,4 до 2%, кремнием (до 0,85%) и марганцем (до 1,7%). Прокаливаемость – у стали ШХ15 – 10-20 мм, у ШХ15ГС и ШХ20ГС – более 30 мм. Обработка для поставки – сфероидизирующий отжиг – получается структура мелкозернистого перлита (зернистого цементита) с твердостью НВ=1790-2170. Далее неполная закалка от 829-850 оС и низкий отпуск при 150-170 оС. Затем обработка холодом при (-70) – (- 80) для стабилизации остаточного аустенита (его около 8-15%). В итоге у подшипниковая сталь имеет структуру мартенсита с включениями мелких карбидов и высокую твердость HRC 60-64.
Детали крупных подшипников диаметром 0,5-2 м изготавливают из сталей 12ХН3А и 12Х2Н4А, подвергая их цементации на большую глубину – 3-6 мм. Для подшипников, работающих в агрессивных средах применяю коррозионно-стойкую хромистую сталь 95Х18 (0,95% С, 18%Cr)
б) Стали для зубчатых колес. Для зубчатых колес применяют стали цементуемые и нитроцементуемые (см. позапрошлую лекцию). Для сильно нагруженных зуб.колес используют стали 20ХН3А, 12Х2Н4А, 18Х2Н4МА (редукторы вертолетов, судов, самолетов). Для мелких и средних колес приборов, сельхозмашин – хромистые стали 15Х, 15ХФ, 20ХР. Для удешевления используют экономнолегированные стали 18ХГТ. 30ХГТ, 25ХГМ, 20ХНМ, 20ХГР. Для азотированных колес применяют стали 38Х2МЮА, 40Х, 40ХФА. Часто используют поверхностную закалку для сталей 40, 45, 50Г, 40Х, 40ХН. Эти же стали используют после нормализации и улучшения.
в) неметаллические материалы для зубчатых колес – текстолит, древеснослоистые пластики, полиамиды – капрон, нейлон. О них подробнее в следующих лекциях.