РГПУ

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Смирнов А.М.

Часть 2 «металлы»

Учебное пособие

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2004

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Углеродистые стали.

1.1. Углеродистые стали обыкновенного качества.

1.2. Углеродистые, качественные конструкционные стали.

1.3. Инструментальные углеродистые стали.

1.4. Литейные углеродистые конструкционные стали.

1.5. Контрольные вопросы.

2. Чугуны.

2.1. Контрольные вопросы.

3. Легированные стали и сплавы.

3.1. Легированные стали.

3.2. Обозначение некоторых специальных сплавов.

3.3. Обозначение коррозионностойких, жаростойких и жаропрочных сплавов.

3.4. Инструментальные твёрдые сплавы.

3.5. Сверхтвердые материалы.

3.6. Контрольные вопросы.

4. Цветные металлы и их сплавы.

4.1. Обозначение сплавов цветных металлов.

4.2.Сплавы на основе алюминия.

4.2.1. Деформируемые алюминиевые сплавы

4.2.2. Литейные алюминиевые сплавы

4.2.3. Гранулированные алюминиевые сплавы.

4.3. Сплавы на основе магния

4.4. Титан и сплавы на его основе

4.4.1. Промышленные титановые сплавы

4.5. Бериллий и сплавы на его основе

4.6. Сплавы на основе меди

4.6.1. Латуни

4.6.2. Бронзы

4.7. Контрольные вопросы.

5. Материалы с особыми физическими и физико-механическими свойствами.

5.1. Припои

5.2. Антифрикционные материалы

5.3. Фрикционные материалы

5.4. Контрольные вопросы.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящее время основными конструкционными материалами являются металлы и их сплавы, что обусловлено отработанной технологией их добычи и переработки.

Настоящее пособие содержит основные сведения о маркировке сплавов цветных и черных металлов, их свойствах и областях рационального применения изделий из наиболее распространенных металлических материалов.

Учебное пособие предназначено для студентов факультета «Технологии и предпринимательства», изучающих раздел «Дисциплины технологического цикла».

1. Углеродистые стали.

1.1. Углеродистые стали обыкновенного качества.

Сталь обыкновенного качества обозначают согласно ГОСТ 380 – 98. Например: БСт5Гкп ГОСТ 380 - 98. Порядок и структура, принятые при обозначении сталей обыкновенного качества, приведены в таблице 1. Механические свойства, содержание углерода и вредных примесей в таблице 2. Смысловые значения условных сокращений представлены в таблице 3.

Таблица 1. Структура обозначения углеродистых сталей обыкновенного качества.

Группа стали	Обозначение стали	Номер стали	Обозначение повышенного содержания марганца	Степень раскисления	Категория стали
А Б В	Ст БСт ВСт	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 1, 2, 3, 4, 5	Г Г Г	кп, пс, сп кп, пс, сп кп, пс, сп	1, 2, 3 1, 2 1, 2, 3, 4, 5, 6

Таблица 2. Механические свойства, содержание углерода и вредных примесей в углеродистых сталях обыкновенного качества.

Марка стали	в, МПа	т(0,2), МПа	, %	Углерод, %	Сера	Фосфор
		Не менее			Не более
Ст1	320 – 420	-	31	0,06 – 0,12	0,05	0,04
Ст2	340 – 440	200	29	0,09 – 0,15	0,05	0,04
Ст3	380 – 490	210	23	0,14 – 0,22	0,05	0,04
Ст4	420 – 540	240	21	0,18 – 0,27	0,05	0,04
Ст5	500 – 640	260	17	0,28 – 0,37	0,05	0,04
Ст6	600	300	12	0,38 – 0,49	0,05	0,04

Таблица 3. Значение букв и цифр, употребляемых при маркировке углеродистых сталей обыкновенного качества.

Обозна - чение

Расшифровка обозначения

А Б В Ст 0 – 6 Г кп пс сп 1 – 6

Группа сталей, поставляемая с гарантированными механическими свойствами. Обычно при обозначении сталей этой группы букву А опускают. Группа сталей, поставляемая с гарантированным химическим составом. Группа сталей, поставляемая с гарантированным и химическим составом и механическими свойствами. Сокращённое обозначение термина «сталь». Цифры 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, следующие за обозначением Ст, являются номерами сталей. Наличие буквы Г после номера стали означает повышенное (до 1%) содержание марганца. Сталь «кипящая», раскисленная ферромарганцем. Сталь «полуспокойная», раскисленная ферромарганцем и алюминием. Сталь «спокойная», т. е. полностью раскисленная. Обычно сочетание букв сп опускается. Цифры, стоящие в конце марки стали, обозначают категорию стали. Чем выше категория стали, тем большее количество свойств гарантирует завод-поставщик.

Начиная с четвёртого номера стали по марке можно ориентировочно определить временное сопротивление стали при растяжении. Например, у Ст4 σ_в – не менее 400 МПа, а у Ст5 σ_в не менее 500 МПа, т. е. значение временного сопротивления примерно в сто раз больше номера стали.

Примеры обозначения и расшифровки.

1. БСт0кп2 – сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, группы Б, поставляемая с гарантированным химическим составом, номер 0, кипящей разливки, второй категории.

2. Ст5Гпс – сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, группы А, поставляемая с гарантированными механическими свойствами, номер 5, временное сопротивление стали σ_в ≈ 500 МПа, содержание марганца до 1%, полуспокойной разливки.

3. ВСт3сп3 – сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, группы В, поставляемая с гарантированным химическим составом и гарантированными механическими свойствами, номер 3, спокойной разливки, третьей категории.

Это наиболее дешевые стали. В них допускается повышенное содержание вредных примесей, а также газонасыщенность и загрязненность неметаллическими включениями, так как они выплавляются по нормам массовой технологии. Они выпускаются в виде проката (балки, прутки, листы, уголки, трубы, швеллеры и т.п.), а также поковок.

Стали группы А используют в горячекатаном состоянии для изделий, изготовление которых не сопровождается горячей обработкой (сваркой). В этом случае они сохраняют исходную структуру и механические свойства, гарантируемые стандартом.

Стали группы Б предназначены для изделий, изготовляемых с применением горячей обработки (ковки, сварки и термической обработки), при которой исходная структура и механические свойства не сохраняются. Сведения о химическом составе необходимы для определения режимов горячей обработки.

Стали группы В широко применяются для изготовления сварных конструкций. В этом случае важно знать исходные механические свойства стали, так как они сохраняются неизменными на участках, не подвергаемых нагреву при сварке. Для оценки свариваемости необходимы сведения о химическом составе.

Сталям обыкновенного качества отдают предпочтение в тех случаях, когда работоспособность деталей и конструкций определяется жесткостью. Для них геометрические размеры часто оказываются такими, что их прочность заведомо обеспечивается. Поэтому на выбор стали большое влияние оказывают не столько механические, сколько технологические свойства, прежде всего свариваемость и способность к холодной обработке давлением.

Этим технологическим требованиям в наибольшей степени отвечают стали групп Б и В, номеров 1 – 4. Из них изготавливают сварные фермы, рамы и другие строительные металлоконструкции.

Стали группы В имеют также и специализированное назначение: котло-, мосто- и судостроение.

Стали Ст3 и Ст4 всех трех групп широко применяются в сельскохозяйственном машиностроении (валики, оси, рычаги, детали изготовляемые холодной штамповкой).

Среднеуглеродистые стали номеров 5 и 6, обладающие большей прочностью, предназначены для изготовления железнодорожных колес и валов, а также шкивов, шестерен и других деталей грузоподъемных и сельскохозяйственных машин.