4. Поняття про сплави. Чавун і сталь

ів

Кожному інженеру абсолютно необхідно знати класифікацію та маркуванняматеріалів, призначених для виготовлення деталей машин і конструкцій. Дочисла таких матеріалів відносяться метали та їх сплави, металеві таметалокерамічні порошки пластмаси, гума, скло, кераміка, деревніта ін неметалічні речовини. Найбільш широке поширення в якостіконструкційних матеріалів в даний час отримали метали та їх сплави,тому в даній роботі будуть розглянуті тільки сталі, чавуни і кольоровіметали, і їхні сплави (мідь, алюміній, титан, магній і сплави на їх основі).

I Класифікація та маркування сталей

стало прийнято називати сплави заліза з вуглецем, вміст до < br>2,14% вуглецю. Крім того, до складу сплаву зазвичай входять марганець,кремній, сірка і фосфор; деякі елементи можуть бути введені для поліпшенняфізико-хімічних властивостей спеціально (легуючі матеріалів).

Сталі, класифікують за самими різними ознаками. Ми розглянемонаступні:

1. Хімічний склад.

Залежно від хімічного складу розрізняють сталі вуглецеві  (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) та леговані (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72,  ГОСТ 14959-79). У свою чергу вуглецеві сталі можуть бути:

A) маловуглецевої, тобто містять вуглецю менш 0,25%;

Б) середньовуглецевого, вміст вуглецю становить 0,25-0 , 60%

B) високовуглецевого, в яких концентрація вуглецю перевищує  0,60% Леговані стали підрозділяють на:а) низьколеговані зміст легуючих елементів до 2,5%б) середньолегованих, до їх складу входять від 2,5 до 10% легуючихелементів;в) високолеговані, які містять понад 10% легуючих елементів.

2. Призначення.  За призначенням сталі бувають:  1) конструкційні, призначені для виготовлення будівельних і машинобудівних виробів.  2) Інструментальні, з яких виготовляють ріжучий, міряльний, штампового та інші інструменти. Ці стали містять більш 0,65% вуглецю.  3) З особливими фізичними властивостями, наприклад, з певними магнітними характеристиками або малим коефіцієнтом лінійного розширення: електротехнічна сталь, суперінвар.  4) З особливими хімічними властивостями, наприклад, нержавіючі, жаростійкі або жароміцні сталі.

3. Якість.  У залежності від вмісту шкідливих домішок: сірки і фосфору-сталипідрозділяють на:  1. Сталі звичайної якості, утримання до 0.06% сірки і до 0,07% фосфору.  2. Якісні - до 0,035% сірки і фосфору кожного окремо.  3. Високоякісні - до 0.025% сірки і фосфору.  4. Особовисококачественние, до 0,025% фосфору і до 0,015% сірки.

4. Ступінь розкислення.  4. За ступенем видалення кисню із сталі, тобто За ступенем її розкислення, існують:

1) спокійні сталі, тобто, повністю розкислення, а також вони стали позначаються літерами "сп" наприкінці марки (іноді букви опускаються);

2) киплячі сталі - слабо розкислення; маркуються буквами "кп";

3) підлозі спокійні сталі, що займають проміжне положення між двома попередніми; позначаються літерами "пс" .

Сталь звичайної якості підрозділяється ще й з постачання на 3групи:

1) сталь групи А постачається споживачам за механічними властивостями

(така сталь може мати підвищений вміст сірки або фосфору);

2) сталь групи Б - за хімічним складом;

3) сталь групи В - з гарантованими механічними властивостями і хімічним складом.

Залежно від нормованих показників (межа міцності?,відносне подовження?%, межа плинності? т, вигин в холодномустані) сталь кожної групи ділиться на категорії, які позначаютьсяарабськими цифрами.

Сталі звичайної якості позначають буквами "Ст" і умовнимномером марки (від 0 до 6) залежно від хімічного складу імеханічних властивостей. Чим вище зміст вуглецю і міцності властивостістали, тим більше її номер. Буква "Г" після номера марки вказує напідвищений вміст марганцю у сталі. Перед маркою вказують групусталі, причому група "А" в позначенні марки стали не ставиться. Длявказівки категорії стали до позначення марки додають номер в кінцівідповідний категорії, першу категорію звичайно не вказують.  Наприклад:

Ст1кп2 - вуглецева сталь звичайної якості, яке кипить, № марки  1, другої категорії, постачається споживачам за механічними властивостями  (група А);

ВСт5Г - вуглецева сталь звичайної якості з підвищенимвмістом марганцю, спокійна, № марки 5, першої категорії згарантованими механічними властивостями і хімічним складом (група В);

Вст0 - вуглецева сталь звичайної якості, номер марки 0,групи Б, першої категорії (сталі марок Ст0 і Бст0 за ступенем розкисленняне поділяють).  Якісні стали маркують таким чином:  1) на початку марки вказують вміст вуглецю цифрою, що відповідає його середньої концентрації;а) в сотих частках відсотка для сталей, що містять до 0,65% вуглецю;

05кп - сталь вуглецева якісна, яке кипить, містить 0,05% С;

60 - сталь вуглецева якісна, спокійна, містить 0,60% С;б) в десятих частках відсотка для індустріальних сталей, якідодатково забезпечуються буквою "У":

У7 - вуглецева інструментальна, якісна сталь, що містить  0,7% С, спокійна (всі інструментальні стали добре розкисла);

У12 - вуглецева інструментальна, якісна сталь, спокійнамістить 1,2% С;  2) легуючі елементи, що входять до складу сталі, позначають росіянамилітерами:

А - азот К - кобальт Т - титан Б - ніобій М - молібден Ф-ванадій

В - вольфрам Н - нікель Х - хром Г - марганець  П - фосфор Ц - цирконій Д - мідь Р - бор Ю - алюміній  Е - селен С - кремній Ч - рідкоземельні метали

Якщо після букви, що позначає легуючий елемент, стоїть цифра, то вонавказує зміст цього елемента у відсотках. Якщо цифри немає, то стальмістить 0,8-1,5% легуючого елемента, за винятком молібдену та ванадію  (вміст яких в солях зазвичай до 0,2-0,3%), а також бору (в сталі злітерою Р його має бути не менше 0,0010%).  Приклади:

14Г2 - низько легована якісна сталь, спокійна, міститьприблизно 14% вуглецю і до 2,0% марганцю.

03Х16Н15М3Б - високо легована якісна сталь, спокійнамістить 0,03% C, 16,0% Cr, 15,0% Ni, до З, 0% Мо, до 1,0% Nb.

Високоякісні і особовисококачественние сталі. < p> маркують, так само як і якісні, але врешті-маркивисокоякісної сталі ставлять літеру А, (ця буква в середині марочногопозначення вказує на наявність азоту, спеціально введеного всталь), а після марки особовисококачественной - через тире букву "Ш".  Наприклад:

У8А - вуглецева інструментальна високо якісна сталь,що містить 0,8% вуглецю;

30ХГС-III - особовисококачественная середньолегованих сталь,містить 0,30% вуглецю і від 0,8 до 1,5% хрому, марганцю і кремніюкожного.  Окремі групи сталей позначають трохи інакше.

шарикопідшипникових стали маркують літерами "ШХ", після якихвказують вміст хрому в десятих частках відсотка:

ШХ6 - шарикопідшипникових сталь, що містить 0,6% хрому;

ШХ15ГС - шарикопідшипникових сталь, що містить 1,5% хрому і від 0,8 до  1,5% марганцю і кремнію.

швидкорізальної сталі (сложнолегірованние) позначають буквою "Р",наступна за нею цифра вказує на процентний вміст у ній вольфраму:  Р18-швидкоріжуча сталь, що містить 18,0% вольфраму;  Р6М5К5-швидкоріжуча сталь, що містить 6,0% вольфраму 5,0% молібдену 5,0%кобольта.  Автоматні стали позначають буквою "А" і цифрою, що вказує середнєвміст вуглецю в сотих частках відсотка:

А12 - автоматна сталь, що містить 0,12% вуглецю (усі автоматністали мають підвищений вміст сірки і фосфору);

А40Г - автоматна сталь з 0,40% вуглецю і підвищеним до 1,5%вмістом марганцю.

II Класифікація та маркування чавунів.

чавуну називають сплави заліза з вуглецем, що містять більше 2,14%вуглецю. Вони містять ті ж домішки, що і сталь, але в більшій кількості.  В залежності від стану вуглецю в чавуні, розрізняють:

Білий чавун, в якому весь вуглець знаходиться у зв'язаному стані ввигляді карбіду, і чавун, в якому вуглець у значній мірі абоповністю перебуває у вільному стані у вигляді графіту, що визначаєміцнісні властивості сплаву, чавуни підрозділяють на:  1) сірі - пластинчаста або червоподібний форма графіту;  2) високоміцні - кулястий графіт;  3) ковкі - хлопьевідний графіт. Чавуни маркують двома літерами і двомацифрами,відповідними мінімального значення тимчасового опору? в прирозтягуванні в МПа-10. Сірий чавун позначають буквами "СЧ" (ГОСТ 1412-85),високоміцний - "ВЧ" (ГОСТ 7293-85), ковкий - "КЧ" (ГОСТ 1215-85).

СЧ10 - сірий чавун з межею міцності при розтягу 100 МПа;

ВЧ70 - високоміцний чавун з сигма тимчасовим при розтягу 700 МПа;

КЧ35 - ковкий чавун с? в розтяганням приблизно 350 МПа.

Для роботи у вузлах тертя з мастилом застосовують виливки зантифрикційного чавуну АЧС-1, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 тощо, щорозшифровується так: АЧ - антифрикційний чавун:  С - сірий, В - високоміцний, К - ковкий. А цифри позначають порядковийномер сплаву згідно ГОСТу 1585-79.

III класифікація та маркування кольорових сплавів.

1. Мідь і її сплави.

Технічно чиста мідь володіє високими пластичністю і корозійноїстійкістю, малим коефіцієнтом електроопору і високоїтеплопровідністю. За чистоті мідь підрозділяють на марки (ГОСТ 859-78):

| Марка | МВЧк | MOO | МО | Ml | М2 | МОЗ |  | Зміст | 99,993 | 99,99 | 99,95 | 99,9 | 99,7 | 99,5 |  | Cu + Ag, не менш | | | | | | |  |% | | | | | | |

Після позначення марки вказують спосіб виготовлення міді: к --катодна, б - біс киснева, р - розкислення. Мідь вогневогорафінування не позначається.

МООк - технічно чистий катодна мідь, що містить не менше 99,99%міді та срібла.

МОЗ - технічно чиста мідь вогневого рафінування, містить не менш  99,5% міді та срібла.

Мідні сплави поділяють на бронзи і латуні. Бронзи-це сплави міді золовом (4 - 33% Sn хоча бувають без олов'яні бронзи), свинцем (до 30% Pb),алюмінієм (5-11% AL), кремнієм (4-5% Si), сурмою і фосфором (ГОСТ 493-79,  ГОСТ 613-79, ГОСТ 5017-74, ГОСТ 18175-78).

латуні - сплави міді з цинком (до 50% Zn) і невеликими добавкамиалюмінію, кремнію, свинцю, нікелю, марганцю (ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80).  Мідні сплави призначені для виготовлення деталей методами лиття,називають ливарнями, а сплави, призначені для виготовлення деталейпластичним деформуванням - сплавами, робочою тиском.

Мідні сплави позначають початковою буквою їх назви (Бр або Л),після чого слідують перші літери назв основних елементів, що утворюютьсплав, і цифри, що вказують кількість елемента у відсотках. Прийнято наступніпозначення компонентів сплавів:

А - алюміній МЦ - марганець С - свинець Б - берилій

Мг - магній СР - срібло Ж - залізо Мій - миш'як

Су - сурма К - кремній Н - нікель Т - титан

Кд - кадмій О - олово Ф - фосфор Х - хром

Ц - цинк  Приклади:

БрА9Мц2Л - бронза, що містить 9% алюмінію, 2% Mn, решта Cu ( "Л" 'вказує, що сплав ливарний);

ЛЦ40Мц3Ж - латунь, що містить 40% Zn, 3% Mn, ~ l% Fe, решта Cu;

Бр0Ф8 ,0-0, 3 -- бронза на ряду з міддю містить 8% олова і 0,3%фосфору;

ЛАМш77-2-0, 05 - латунь що містить 77% Cu, 2% Al, 0,055 миш'яку,інше Zn (в позначенні латуні, призначеної для обробкитиском, перше число вказує на вміст міді).

У нескладних за складом латунь вказують тільки вміст у сплавіміді:

Л96 - латунь що містить 96% Cu і ~ 4% Zn (томпаку);

Лб3 - латунь що містить 63% Cu і -37% Zn. < p> 2. Алюміній і його сплави.

Алюміній - легкий метал, що володіє високими тепло-іелектропровідність, стійкий до корозії. Залежно від ступеня частотипервинний алюміній згідно ГОСТ 11069-74 буває особливої (А999), високої  (А995, А95) і технічної чистоти (А85, А7Е, АТ та ін.) Алюміній маркуютьлітерою А і цифрами, що позначають частки відсотка понад 99,0% Al; Літера "Е"позначає підвищений вміст заліза і знижений кремнію.  А999 - алюміній особливої чистоти, в якому міститься не менше 99,999% Al;  А5 - алюміній технічної чистоти в якому 99,5% алюмінію. Алюмінієвісплави поділяють на деформуються і ливарні. Ті та інші можуть бути незміцнюється і зміцнює термічною обробкою.

деформуючі алюмінієві сплави добре обробляються прокаткою,куванням, штампуванням. Їх марки наведено в ГОСТ4784-74. До деформуючіалюмінієвим сплаву не зміцнює термообробкою, відносяться сплависистеми Al-Mn і AL-Mg: Aмц; АмцС; Амг1; АМг4, 5; АМГ6. Абревіатура включаєв себе початкові літери, що входять до складу сплаву компонентів і цифри,вказують зміст легуючого елемента у відсотках. До деформуючіалюмінієвих сплавів, зміцнює термічною обробкою, відносяться сплависистеми Al-Cu-Mg з добавками деяких елементів (дуралюни, кувальнісплави), а також високоміцні і жароміцні сплави складного хім.состава.  Дуралюміній маркуються буквою "Д" та порядковим номером, наприклад: Д1, Д12,  D18, АК4, АК8.  Чистий деформується алюміній позначається літерами "АД" і умовнимпозначенням ступеня його чистоти: АДоч (> = 99,98% Al), АД000 (> = 99,80% Аl),  АД0 (99,5% Аl), АД1 (99,30% Al), АД (> = 98,80% Аl).

Ливарні алюмінієві сплави (ГОСТ 2685-75) має гарну рідко -плинністю, має порівняно не більшу усадку і призначені в основномудля фасонного лиття. Ці сплави маркуються буквами "АЛ" з подальшимпорядковим номером: АЛ2, АЛ9, АЛ13, АЛ22, АЛЗО.

Іноді маркують по складу: АК7М2; АК21М2, 5Н2, 5; АК4МЦ6. У цьомувипадку "М" позначає мідь. "К" - кремній, "Ц" - цинк, "Н" - нікель; цифра  - Середня% вміст елемента.

З антифрикційних алюмінієвих сплавів (ГОСТ 14113-78) виготовляютьпідшипники і вкладиші як литтям так і обробкою тиском. Такі сплавимаркують буквою "А" і початковими буквами що входять до них елементів: А09-2,  А06-1, АН-2, 5, АСМТ. У перші два сплаву входять у вказану кількістьолова і міді (перша цифра-олово, друге-мідь у%), в третій 2,7-3,3% Ni ів четвертий мідь сурма і телур.

3. Титан та його сплави.

Титан - тугоплавкий метал з невисокою щільністю. Питома міцністьтитану вище, ніж у багатьох легованих конструкційних сталей, тому призаміні сталей титановими сплавами можна при рівній міцності зменшитимасу деталі на 40%. Титан добре обробляється тиском, зварюється, знього можна виготовити складні виливки, але обробка різаннямє важким. Для отримання сплавів з поліпшеними властивостями його легуютьалюмінієм, хромом, молібденом. Титан та його сплави маркують літерами "ВТ" іпорядковим номером:

ВТ1-00, ВТЗ-1, ВТ4, ВТ8, ВТ14.

П'ять титанових сплавів позначені інакше:

0Т4-0, 0Т4, 0Т4-1, ПТ-7М, ПТ-3В.

4. Магній та його сплави.

Серед промислових металів магній володіє найменшою щільністю (1700кг/м3). Магній та його сплави нестійкі проти корозії, при підвищеннітемператури магній інтенсивно окислюється і навіть займається. Вінмає малу міцністю і пластичністю, тому як конструкційнийматеріал чистий магній не використовується. Для підвищення хіміко-механічнихвластивостей в магнієві сплави вводять алюміній, цинк, марганець та іншілегуючі добавки.

Магнієві сплави підрозділяють на деформуючі (ГОСТ 14957-76) іливарні (ГОСТ 2856-79). Перші маркуються буквами "МА", другі "МЛ".  Після букв вказується порядковий номер сплаву у відповідному ГОСТі.  Наприклад:

МА1-деформується магнієвий сплав № 1;

МЛ19-ливарний магнієвий сплав № 19

Нижче наведені індивідуальні завдання по розшифровці марокконструкційних матеріалів.

| | МАРКИ конструкційних матеріалів. |  | 1 | БСт3кп, 08Х20Н14С2, Р9, СЧ25, М006, Амч3, ВТ1-00, МЛЗ |  | 2 | 11Х11Н2В2МФ, ШХ30, У11, ВЧ45, БрА9Мц2Л, АЛ19, ВТ1-0, МЛ4 |  | 3 | 25ХГС А, Р6М5Ф2К8, 50, КЧ50, БрА7Мц15ЖЗН2Ц2, А6, ОТ4-0, МА1 |  | 4 | 45ХНЗМФА, ШХ9, 20пс, АЧС-4, Бр04Ц7С5, АД0Е, ОТ4-1, МА2 |  | 5 | 10Х17Н13М2Т, А20, Ст6, АЧК-1, БрОФ4-0, 25; АЛЗЗ, ОТ-4, МЛ19 |  | 6 | Ст5ГпсЗ, 25Х13Н2, 15кп, АВЧ-1, ЛС63-2, Амц, Вт5, МЛ15 |  | 7 | 16Х11Н2ВМФ, А40Г, ШХ15, СЧ10, ЛА77-2, Д16, ВТ9, МА18 |  | 8 | 45Х22Н4МЗ, У 13, ВСт2пс2, ВЧ1СО, М2р, АЛ25, ВТ14, МА15 |  | 9 | 31Х19Н9МВБТ, Р9, 45, КЧ45, БрСуЗНЗЦЗС20Ф, А8, ВТ16, МЛ5 |  | 1 | 12Х18Н9Т, ШХ15ГС, А20, АЧС-5, ЛЦ40МцЗА, АЛ21, ВТ20, МА17 | 

Классификация і маркірування сталей, чавунів і різних сплавов

Каждому інженеру необхідно знати класифікацію і маркірування матеріалів, виділені на виготовлення деталей машин і конструкцій. До числу таких матеріалів ставляться метали та його сплави, металеві і металокерамічні порошки пластмаси, гума, скло, кераміка, деревні та інших. неметалеві речовини. Найбільшого поширення ролі конструкційних матеріалів час отримали метали та його сплави, у справжньої роботи розглядатимуться щойно почали, чавуни і кольорові метали, та його сплави (мідь, алюміній, титан, магній і сплави з їхньої основе).

I Класифікація і маркірування сталей

Сталями прийнято називати сплави заліза з вуглецем, зміст до 2,14% вуглецю. З іншого боку, у складі сплаву зазвичай входять марганець, кремній, сірка і фосфор; деякі елементи можуть бути запущені підвищення фізико-хімічних властивостей спеціально (легирующие элементы).

Стали, класифікують із найбільш різним ознаками. Ми розглянемо следующие:

1. Хімічний состав.

Залежно від хімічного складу розрізняють стали углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) і леговані (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79). Натомість углеродистые стали можуть быть:

A) малоуглеродистыми, т. е. що містять вуглецю менш 0,25%;

Б) среднеуглеродистыми, зміст вуглецю становить 0,25-0,60%

B) высокоуглеродистыми, у яких концентрація вуглецю перевищує 0,60% Леговані стали поділяють на: а) низколегированные зміст легуючих елементів до 2,5% б) среднелегированные, до складу входять від 2,5 до 10% легуючих елементів; в) высоколегированные, які містять понад 10% легуючих элементов.

2. Призначення. За призначенням стали бувають: 1) конструкційні, призначені виготовлення будівельних і машинобудівних виробів. 2) Інструментальні, у тому числі виготовляють ріжучий, мерительный, штамповый й інші інструменти. Ці стали містять більш 0,65% вуглецю. 3) З особливими фізичними властивостями, наприклад, з деякими магнітними характеристиками чи малим коефіцієнтом лінійного розширення: електротехнічна сталь, суперинвар. 4) З особливими хімічними властивостями, наприклад, нержавіючі, жаростойкие чи жароміцні стали.

3. Якість. Залежно від змісту шкідливих домішок: сірки і фосфора-стали поділяють на: 1. Стали звичайного якості, зміст до 0.06% сірки і по 0,07% фосфору. 2. Якісні - до 0,035% сірки і фосфору кожного окремо. 3. Високоякісні - до 0.025% сірки і фосфору. 4. Особовысококачественные, до 0,025% фосфору і по 0,015% серы.

4. Ступінь розкиснення. 4. За рівнем видалення кисню зі сталі, т. е. За рівнем її розкиснення, существуют:

1) спокійні стали, т. е., повністю раскисленные; такі стали позначаються літерами “сп” наприкінці марки (іноді літери опускаются);

2) киплячі стали - слабко раскисленные; маркуються літерами " кп " ;

3) підлозі спокійні стали, що займають проміжне становище між двома; позначаються літерами " пс " .

Сталь звичайного якості підрозділяється ще й з поставкам на 3 группы:

1) сталь групи А поставляється споживачам по механічним свойствам

(така сталь може мати підвищений вміст сірки чи фосфора);

2) сталь групи Б - з хімічної составу;

3) сталь групи У - з гарантованими механічними властивостями і хімічним составом.

Залежно від нормувальних показників (межа міцності ?, відносне подовження ?%, межа плинності ?т, вигин в холодному стані) сталь кожної групи ділиться на категорії, які позначаються арабськими цифрами.

Стали звичайного якості позначають літерами " У розділі ст " і умовним номером марки (від 0 до 6) залежно від хімічного складу і механічних властивостей. Що зміст вуглецю і прочностные властивості стали, то більше вписувалося її номер. Буква " Р " після номери марки свідчить про підвищений вміст марганцю в стали. Перед маркою вказують групу стали, причому група " А " у визначенні марки стали не ставиться. Для вказівки категорії стали до позначенню марки додають номер наприкінці відповідний категорії, першу категорію звичайно вказують. Например:

Ст1кп2 - углеродистая сталь звичайного якості, нуртуюча, № марки 1, другої категорії, поставляється споживачам по механічним властивостями (група А);

ВСт5Г - углеродистая сталь звичайного якості з підвищеним змістом марганцю, спокійна, № марки 5, першої категорії з гарантованими механічними властивостями і хімічний склад (група В);

Вст0 - углеродистая сталь звичайного якості, номер марки 0, групи Б, першої категорії (стали марок Ст0 і Бст0 за рівнем розкиснення не поділяють). Якісні стали маркірують так: 1) на початку марки вказують зміст вуглецю цифрою, що відповідає її середньої концентрації; а сотих частках відсотка для сталей, містять до 0,65% углерода;

05кп – сталь углеродистая якісна, нуртуюча, містить 0,05% С;

60 – сталь углеродистая якісна, спокійна, містить 0,60% З; б) в десятих частках відсотка для індустріальних сталей, які додатково забезпечуються буквою " У " :

У7 – углеродистая інструментальна, якісна сталь, яка містить 0,7% З, спокійна (все інструментальні стали добре раскислены);

У12 - углеродистая інструментальна, якісна сталь, спокійна містить 1,2% З; 2) легирующие елементи, що входять до склад стали, позначають російськими буквами:

А – азот До – кобальт Т – титан Б – ніобій М – молібден Ф- ванадий

В – вольфрам М – нікель Х – хром Р – марганець П – фосфор Ц – цирконій Д – мідь Р – бір Ю – алюміній Є – селен З – кремній Ч – рідкісноземельні металлы

Якщо після літери, що означає легуючий елемент, стоїть цифра, вона вказує зміст цього елемента у відсотках. Якщо цифри немає, то сталь містить 0,8-1,5% легирующего елемента, крім молібдену і ванадію (зміст що у солях зазвичай до 0,2-0,3%), і навіть бору (в почав із буквою Р його має не меншим 0,0010%). Примеры:

14Г2 – низько легована якісна сталь, спокійна, містить приблизно 14% вуглецю і по 2,0% марганца.

03Х16Н15М3Б - високо легована якісна сталь, спокійна містить 0,03% З, 16,0% Cr, 15,0% Ni, до З,0% Мо, до 1,0% Nb.

Високоякісні й особовысококачественные стали.

Маркірують, як і і якісні, але наприкінці марки високоякісної стали ставлять букву А, (ця літера у середині марочного позначення свідчить про наявність азоту, спеціально введённого в сталь), а після марки особовысококачественной - через тирі букву " Ш " . Например:

У8А - углеродистая інструментальна високо якісна сталь, що містить 0,8% углерода;

30ХГС-III – особовысококачественная среднелегированная сталь, що містить 0,30% вуглецю і зажадав від 0,8 до $1,5% хрому, марганцю і кремнію кожного. Окремі групи сталей позначають кілька иначе.

Шарикоподшипниковые стали маркірують літерами " ШХ " , після чого вказують зміст хрому в десятих частках процента:

ШХ6 - шарикоподшипниковая сталь, яка містить 0,6% хрома;

ШХ15ГС - шарикоподшипниковая сталь, що містить 1,5% хрому і зажадав від 0,8 до 1,5% марганцю і кремния.

Быстрорежущие стали (сложнолегированные) позначають буквою " Р " , наступна з ним цифра свідчить про процентний вміст у ній вольфраму: Р18-быстрорежущая сталь, яка містить 18,0% вольфраму; Р6М5К5-быстрорежущая сталь, яка містить 6,0% вольфраму 5,0% молібдену 5,0% кобольта. Автоматні стали позначають буквою " А " і цифрою, що б середнє зміст вуглецю в сотих частках процента:

А12 - автоматна сталь, що містить 0,12% вуглецю (все автоматні стали мають підвищений вміст сірки і фосфора);

А40Г - автоматна сталь з 0,40% вуглецю і підвищеним до $1,5% змістом марганца.

II Класифікація і маркірування чугунов.

Чавунами називають сплави заліза з вуглецем, містять більш 2,14% вуглецю. Вони містять самі домішки, як і сталь, але у більшій кількості. Залежно стану вуглецю в чавуні, различают:

Білий чавун, у якому весь вуглець перебуває у пов'язаному стані вигляді карбіду, і чавун, у якому вуглець значною мірою чи повністю у вільному стані вигляді графіту, який визначає прочностные властивості сплаву, чавуни поділяють на: 1) сірі - пластинчатая чи червеобразная форма графіту; 2) высокопрочные - кулястий графіт; 3) ковкие - сиплеся графіт. Чавуни маркірують двома літерами і двома цифрами, відповідними мінімального значенням тимчасового опору ?в при розтягненні в МПа-10. Сірий чавун позначають літерами " СЧ " (ГОСТ 1412-85), високо-випробувальний - " ВЧ " (ГОСТ 7293-85), ковкий - " КЧ " (ГОСТ 1215-85).

СЧ10 - сірий чавун з межею міцності при розтягненні 100 МПа;

ВЧ70 - високо-випробувальний чавун з сигма тимчасовим при розтягненні 700 МПа;

КЧ35 - ковкий чавун з ?в розтяганням приблизно 350 МПа.

Робота в вузлах тертя зі змазкою застосовують виливки з антифрикционного чавуну АЧС-1, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 та інших., що розшифровується так: АЧ - антифрикционный чавун: З - сірий, У - високо-випробувальний, До - ковкий. А цифри позначають порядковий номер сплаву відповідно до Держстандарту 1585-79.

III класифікація і маркірування кольорових сплавов.

1. Мідь і її сплавы.

Технічно чиста мідь має високими пластичністю і коррозийной стійкістю, малою питомою электросопротивлением і високої теплопроводностью. По чистоті мідь поділяють на марки (ГОСТ 859-78):

|Марка |МВЧк |MOO |МО |Ml |М2 |МОЗ | |Зміст |99,993 |99,99 |99,95 |99,9 |99,7 |99,5 | |Cu+Ag, щонайменше | | | | | | | |% | | | | | | |

Після позначення марки вказують спосіб виготовлення міді: до - катодна, б – біс киснева, р - раскисленная. Мідь вогневого рафінування не обозначается.

МООк - технічно чиста катодна мідь, яка містить щонайменше 99,99% міді серебра.

МОЗ - технічно чиста мідь вогневого рафінування, містить щонайменше 99,5%меди і серебра.

Мідні сплави поділяють на бронзи і латуні. Бронзи- це сплави міді з оловом (4 - 33% Sn хоча бувають без олов'яні бронзи), свинцем (до 30% Pb), алюмінієм (5-11% AL), кремнієм (4-5% Si), сурмою і фосфором (ГОСТ 493-79 , ГОСТ 613-79, ГОСТ 5017-74, ГОСТ 18175-78).

Латуні - сплави міді з цинком (до 50% Zn) і невеличкими добавками алюмінію, кремнію, свинцю, нікелю, марганцю (ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80). Мідні сплави призначені виготовлення деталей методами лиття, називають ливарними, а сплави, призначені виготовлення деталей пластичним деформированием - сплавами, обрабатываемыми давлением.

Мідні сплави позначають початковими літерами знати їхні назви (Бр чи Л), після чого йдуть перші літери назв основних елементів, їхнім виокремленням сплав, і цифри, що вказують у елемента у відсотках. Прийнято такі позначення компонентів сплавов:

А – алюміній Мц - марганець З - свинець Б - бериллий

Мг – магній Порівн – срібло Ж - залізо Мш - мышьяк

Су – сурма До – кремній М – нікель Т – титан

Кб – кадмій Про – олово Ф – фосфор Х – хром

Ц - цинк Примеры:

БрА9Мц2Л - бронза, що містить 9% алюмінію, 2% Mn, інше Cu ( " Л " " вказує, що сплав литейный);

ЛЦ40Мц3Ж - латунь, що містить 40% Zn, 3% Mn, ~l% Fe, інше Cu;

Бр0Ф8,0-0,3 - бронза поруч з міддю яка містить 8% олова і 0,3% фосфора;

ЛАМш77-2-0,05 - латунь яка містить 77% Cu, 2% Al, 0,055 миш'яку, інше Zn (у визначенні латуні, настановленим обробки тиском, перше число свідчить про зміст меди).

У нескладних за складом латунях вказують лише вміст у сплаві меди:

Л96 - латунь що містить 96% Cu і ~4% Zn (томпак);

Лб3 - латунь яка містить 63% Cu і -37% Zn.

2. Алюміній та її сплавы.

Алюміній - легкий метал, у якого високими тепло- і електропровідністю, стійкий до корозії. Залежно від рівня частоти первинний алюміній відповідно до ГОСТу 11069-74 буває особливої (А999), високої (А995, А95) та програмах технічної чистоти (А85, А7Е, АТ та інших.). Алюміній маркірують буквою Проте й цифрами, які позначають частки відсотка понад 99,0% Al; літера " Є " позначає підвищений вміст заліза і знижений кремнію. А999 - алюміній особливої чистоти, де міститься щонайменше 99,999% Al; А5 - алюміній технічної чистоти у якому 99,5% алюмінію. Алюмінієві сплави поділяють на деформируемые і ливарні. Ті й ті може бути не упрочняемые і упрочняемые термічної обработкой.

Деформируемые алюмінієві сплави добре обробляються прокаткою, куванням, штампуванням. Їх марки наведені у ГОСТ4784-74. До деформируемым алюмінієвим сплавів не упрочняемым термообработкой, ставляться сплави системи Al-Mn і AL-Mg:Aмц; АмцС; Амг1; АМг4,5; Амг6. Абревіатура включає у собі початкові літери, що входять до склад сплаву компонентів і цифри, що вказують зміст легирующего елемента у відсотках. До деформируемым алюмінієвим сплавів, упрочняемым термічної обробкою, ставляться сплави системи Al-Cu-Mg з добавками деяких елементів (дуралюны, кувальні сплави), і навіть высокопрочные і жароміцні сплави складного хим.состава. Дуралюмины маркуються буквою " Д " і порядковим номером, наприклад: Д1, Д12, Д18, АК4, АК8. Чистий деформируемый алюміній позначається літерами " АТ " і умовним позначенням ступеня його чистоти: АДоч (>=99,98% Al), АД000(>=99,80% Аl), АД0(99,5% Аl), АД1 (99,30% Al), АД(>=98,80% Аl).

Ливарні алюмінієві сплави (ГОСТ 2685-75) має хорошою жидко- плинністю, має порівняно невелику усадку і призначені переважно для фасонного лиття. Ці сплави маркуються літерами " АЛ " з наступним порядковим номером: АЛ2, АЛ9, АЛ13, АЛ22, АЛЗО.

Іноді маркірують за складом: АК7М2; АК21М2, 5Н2,5; АК4МЦ6. У цьому вся разі " М " позначає мідь. " До " - кремній, " Ц " - цинк, " М " - нікель; цифра - середнє % зміст элемента.

З алюмінієвих антифрикційних сплавів (ГОСТ 14113-78) виготовляють підшипники і вкладки як литтям і обробкою тиском. Такі сплави маркірують буквою " А " і початковими літерами які входять у них елементів: А09-2, А06-1, АН-2,5, АСМТ. У перші двоє сплаву входить у вказане кількість олова і міді (перша цифра-олово, вторая-медь в %), втретє 2,7-3,3% Ni і вчетверте мідь сурма і теллур.

3. Титан та її сплавы.

Титан - тугоплавкий метал з невисокою щільністю. Питома міцність титану вище, ніж в багатьох легованих конструкційних сталей, тому при заміні сталей титановими сплавами можна за рівної міцності зменшити масу деталі на 40%. Титан добре обробляється тиском, зварюється, з неї виготовити складні виливки, але обробка різанням скрутна. Для отримання сплавів з поліпшеними властивостями його легируют алюмінієм, хромом, молібденом. Титан та її сплави маркірують літерами " ЗТ " і порядковим номером:

ВТ1-00, ВТЗ-1, ВТ4, ВТ8, ВТ14.

П'ять титанових сплавів є такі иначе:

0Т4-0, 0Т4, 0Т4-1, ПТ-7М, ПТ-3В.

4. Магній та її сплавы.

Серед промислових металів магній має найменшої плотностью(1700 кг/м3). Магній та її сплави нестійкі проти корозії, у разі підвищення температури магній інтенсивно окислюється і навіть самозаймається. Він має малої міцністю і пластичністю, оскільки як конструкционный матеріал чистий магній немає. На підвищення химико-механических властивостей в магнієві сплави вводять алюміній, цинк, марганець та інші легирующие добавки.

Магнієві сплави поділяють на деформируемые (ГОСТ 14957-76) і ливарні (ГОСТ 2856-79). Перші маркуються літерами " МА " , другі " МЛ " . Після літер вказується порядковий номер сплаву у відповідній ГОСТі. Например:

МА1-деформируемый магнієвий сплав №1;

МЛ19-литейный магнієвий сплав №19

Нижче наведені індивідуальні завдання щодо розшифровці марок конструкційних материалов.

5-6 Вибір матеріалу – відповідальний етап, вірно вибраний матеріал визначає якість деталі та машини в цілому.

Фактори, які впливають на вибір матеріалу:

відповідність матеріалу головному критерію працездатності (міцності, зносостійкості тощо),

вимоги щодо маси, габаритів виробу,

призначення деталі та умови експлуатації,

відповідність технологічних властивостей конструктивній формі та способу обробки,

коштовність та дефіцитність.

Властивості основних матеріалів для загального машинобудування:

Чорні метали (чавуни, сталі):

Переваги:

міцність,

жорсткість,

дешевизна,

технологічність (добре обробляються).

Недоліки:

висока питома щільність,

низка корозійна стійкість

Кольорові метали (мідь, цинк, свинець, олово, алюміній (використовують частіше в якості сплавів – бронза, латунь, боббит, алюмінієві сплави) , :

Переваги:

антифрикційність,

антикорозійність,

легкість,

висока технологічність (добре обробляються).

Недоліки: висока вартість

Неметали (дерево, резина, шкіра, азбест, металокераміка ):

Переваги:

легкість,

пружність,

герметичність,

ізоляційні властивості тощо.

Недоліки: низькі механічні властивості.

Полімери:

Переваги:

легкість, міцність,

пружність,

тепло – шумо –електроізоляційні властивості,

антифрикційність,

антикорозійність,

висока технологічність (добре обробляються).

Недоліки: низькі термічна міцність.

Порошкові матеріали: пресування та спікання у формах як однорідних, так і різнорідних матеріалів. Ефективні в умовах масового виробництва.

У машинобудуванні для виготовлення деталей машин застосовують чорні та кольорові метали, їх сплави, комбіновані та неметалічні матеріали. До чорних металів належать сталі та чавуни. До кольорових – сплави на основі міді (латуні, бронзи), сплави на основі олова (бабіти), алюмінієві сплави, титанові сплави. До комбінованих – композитні, армовані, металокерамічні тощо. До неметалічних матеріалів – насамперед пластмаси, гума.

Вибір того чи іншого матеріалу визначається функціональним призначенням деталі, умовами її роботи, конструктивними, технологічними та економічними вимогами. При цьому до основних показників, які забезпечують головні властивості матеріалів, належать: границя міцності, границя текучості, границя витривалості, модуль повздовжньої пружності, коефіцієнт Пуассона, відносне видовження, твердість (оцінюється числом твердості за Брінелем, Роквелом, Вікерсом – , , ), густина сталі це залізовуглецеві сплави, в яких змістовність вуглецю не перевищує 2%. Сталі поділяються на вуглецеві та леговані сталі.

Вуглецеві сталі поділяються на низьковуглецеві (С < 0,25%), сере-дньовуглецеві (C = 0,25…0,6%) та високовуглецеві (C > 0,6%). У позначеннях вуглецевих сталей (починаючи від сталі Ст.7) цифри вказують на зміст вуглецю в сотих долях відсотка (наприклад, сталь марки 40 – містить 0,40% C).

Вуглецеві сталі поділяються на сталі звичайної якості та сталі якісні конструкційні. Якщо сталь містить у собі малу кількість вуглецю, вона характеризується високою пластичністю і зварюваністю; зі збільшенням змісту вуглецю підвищується міцність, зменшується пластичність і погір-шується зварюваність. Вуглецеві сталі звичайної якості (ДСТУ 2651 – 94) марок Ст.0, Ст.1, … , Ст.6 використовують для виготовлення корпусних і кріпильних деталей, допоміжних, невідповідальних, що працюють під незначним навантаженням і без відносного руху в з’єднанні. Якісні конструкційні сталі (ГОСТ 1050 – 88) марок 7, … , 10 застосовують для деталей, які працюють при постійних напруженнях; марок 15, … , 20 – для деталей, які зазнають незначних динамічних навантажень (вживають термічну та хіміко-термічну обробку); марок 30, … , 55 – для навантажених деталей (вживають термічну обробку).

Леговані сталі отримують на основі вуглецевих шляхом введення в них легуючих елементів (Х – хром, Н – нікель, В – вольфрам, Ю – алюмі-ній, Г – марганець, М – молібден та ін.) з метою підвищення показників міцності, текучості, ударної в’язкості та ін. Наприклад, хром підвищує міцність; нікель – опір крихкому руйнуванню, пластичність, в’язкість; молібден і вольфрам – твердість після цементації. У залежності від кількості легуючих елементів розрізняють низьколеговані (легуючих елементів ме-нше 3%), середньолеговані (3,0 5,5%) та високолеговані (більше 5,5%) сталі, а за видом основних елементів – хромисті, марганцевисті та ін. У позначеннях марки легованої сталі зміст легуючих елементів ( %) познача-ється цифрами за відповідними буквами. Наприклад, сталь 38Х2Ю (0,38% - С, 2% - хрому, 1% - алюмінію). Леговані сталі поділяються на якісні та високоякісні – додається буква А в позначенні марки сталі (наприклад, сталь 12Х2Н4А – 0,12% С, 2% Х, 4% Н, А – високоякісна).

З метою надання матеріалам (головним чином стальним деталям) окремих властивостей, покращення їх робочих характеристик виконується термічна і хіміко-термічна обробка деталей, а також механічне зміц-нення активних поверхонь.

Основними термічними операціями є відпал, нормалізація (Н), загартування (З) і відпускання (В).

Відпал (нагрівання і поступове охолодження) поковок і відливків використовують для одержання необхідних механічних властивостей. При нормалізації зменшуються внутрішні напруги; її використовують для вуглецевої сталі з метою підготовки структури матеріалу перед механічною обробкою.

Загартування готових деталей дозволяє зберегти нестійку структуру при кімнатній температурі, що відзначається підвищеною міцністю і твердістю. Після загартування здійснюють відпускання – нагрівання й охолодження за певного режиму. При низькому відпуску знижуються внутрішні напруги, але зберігається висока твердість (59…61 HRC) та стійкість проти зношування. Середнє відпускання (для пружин, ресор) дозво-ляє при підвищеній твердості (37…46 HRC) досягти підвищення міцності, пружності, витривалості та опору дії ударного навантаження. Під час ви-сокого відпускання-поліпшення (500…600 С) одержують найбільшу в’язкість при порівняно достатній твердості (207…281 HB), міцності та пружності (використовують для болтів, осей та ін.).

Поверхневе загартування – нагрівання поверхневого шару до температури загартування, а потім швидке охолодження – призводить до підвищення твердості поверхні, границі витривалості та опору зношуванню при збереженні в’язкої серцевини. Таким способом обробляють шийки колінчастих валів, розподільні вали, різні втулки, деталі зубчастих з’єднань, зубці великих зубчастих коліс та ін.

За допомогою хіміко-термічної обробки – цементації, азотування, ціанування – досягається зміцнення поверхневих шарів. Під час цемента-ції деталей із низьковуглецевих сталей поверхневий шар на глибину 1…2 мм насичують вуглецем. Після цементації деталі піддають загартуванню і низькому відпусканню, після чого на поверхні виникають напруги стиску, що сприяє збільшенню границі витривалості, а твердість поверхні досягає (61…64 HRC). Таким чином обробляють зубчасті колеса, черв’яки, деталі великих підшипників кочення та ін.

Під час азотування поверхневий шар глибиною 0,3…0,6 мм насичується азотом. Ця операція проводиться після остаточної механічної обробки та загартування з високим відпусканням, застосовується для легованих сталей (частіше для марок 38ХМЮА та 35 ХМЮА): збільшується твердість (до 1000….1200 HV) – стійкість проти зношування і корозії. Звичайно, азотуванню піддаються зубці зубчастих коліс, циліндри роторів та ін.

Під час ціанування поверхня насичується одночасно вуглецем і азотом. Після високотемпературного ціанування (800…950 оС) деталі піддають загартуванню з низьким відпусканням. Низькотемпературне ціанування (540…560 оС), як і азотування, застосовують до деталей, які пройшли термічну обробку: підвищується твердість, міцність проти втомлюваності, стійкість проти зношування та корозії.

З метою підвищення стійкості проти зношування та корозії застосовують дифузну металізацію – насичення поверхні частіше за все хромом, титаном, бором та ін. При цьому підвищуються твердість від 1200…1500 HV (хромування) до 1600…2000 HV (титанування) і термостійкість. Механічне зміцнення активних поверхонь. Поліпшити опірність деталей руйнуванню можна створенням на їх поверхні напружень стиску. Цього домагаються за допомогою наклепу, який здійснюється шляхом дробоструминної обробки, накатуванням роликами або шариками тощо. Дробоструминна обробка полягає в пластичній деформації поверхневого шару деталі на глибину 0,15…0,30 мм за допомогою сталевого або чавунного дробу, який із силою ударяє по поверхні. Внаслідок наклепу підвищується твердість поверхні, міцність при втомленості (границя витривалості пружин підвищується на 50%, зубців зубчастих коліс зі сталі 40Х – на 20%). З тією ж метою деталі, які мають циліндричну поверхню, піддають обкатці роликами під тиском (осі транспортного рухомого складу, колінчасті вали).

З метою підвищення міцності зі збереженням пластичності застосовують термомеханічну обробку: перед загартуванням проводять пластичну деформацію, внаслідок чого отримують дрібнозернисту структуру, зростає міцність.

Чавуни це залізо – вуглецеві сплави, в яких змістовність вуглецю перевищує 2%. У залежності від структури вони поділяються на білі, ковкі та сірі чавуни. Білий чавун характеризується високою твердістю та крихкістю (використовується для виготовлення гальмових колодок транспортних технічних засобів). Ковкий чавун (КЧ) характеризується високою міцністю ( до 630 МПа) та низькою пластичністю. Використовується для деталей-відливок, що не оброблюються тиском. Найбільшого розповсюдження в якості ливарного конструкційного матеріалу для деталей в ма-шинобудуванні отримав сірий чавун (СЧ). При гарних ливарних властивостях він характеризується відносно високою міцністю ( до 400 МПа), зносостійкістю та демпфуючою здатністю (віброгашенням), добре оброблюється різанням (у порівнянні з КЧ вартість виготовлення дета-лей з СЧ знижується в 1,3 2,0 рази).

Серед сплавів на основі міді найбільшого використання для виготовлення втулок, кріпильних деталей, сепараторів підшипників кочення, корпусів та ін. отримали латуні та бронзи. Вони характеризуються високими антифрикційними, ливарними й антикорозійними властивостями. Для ви-готовлення деталей використовують подвійні латуні марок Л59, Л62, Л90 (сплави міді і цинку з відповідним змістом міді – 59, 62, 90 %) та багато-компонентні латуні (наприклад: марки ЛКС 80-3-3 – 80% - мідь, 3% - кре-мній, 3% - свинець; ЛМцС 58-2-2 – 58% - мідь, 2% - марганець, 2% - сви-нець). У доповнення до наведених вище властивостей латуні мають достатню міцність, але їх вартість вища, наприклад, сталі 45 приблизно в 5 разів.

Для виготовлення різноманітної арматури та деталей, що в парі з іншими повинні мати низький коефіцієнт тертя, використовують бронзи, які за компонентами, що доповнюють мідь, називаються олов’яними та безолов’яними. Наприклад, бронзи марок: олов’яно-фосфориста БрОНФ (основа – мідь, 10% - олово, 1% - нікель, 1% - фосфор); алюмінієво-залізиста БрАЖ9-4 (9% - алюміній, 4% - залізо). Вартість бронз вища вартості сталі 45 у середньому в 10 разів.

Найкращі умови приробки й антифрикційні характеристики забезпечуються при використанні у вкладишах підшипників ковзання бабітів, легкоплавких сплавів на основі олова або свинцю. (Наприклад, бабіт марки Б83 має 83% олова). Але їх вартість у кілька разів вища вартості бронзи.

В якості ливарного матеріалу для виготовлення деталей складної конфігурації, а також різноманітних корпусів, кожухів, основин, шасі, ємностей, трубопроводів та ін., які мають достатню міцність, а питому вагу більш як у 3 рази меншу у порівнянні зі сталлю (важливо для транспортних технічних засобів), використовуються сплави на основі алюмінію.

Для виготовлення корпусів та деталей складної конструкції використовують ливарні сплави (АЛ2, АЛ4, АЛ9 та ін.), сплави алюмінію з кремнієм – силуміни, які мають відносно малу міцність 170... 250МПа). Для виготовлення більш навантажених деталей транспортних технічних засобів використовують деформовані сплави на основі алюмінію (з мід-дю, магнієм) з термічним зміцненням – дюралюміни (Д1, Д16 та ін. мають = 350 430 МПа). Їх вартість суттєво перевищує вартість сталі.

Для виготовлення відповідальних деталей з високою міцністю, жароміцністю, корозійною стійкістю, але з невисокими антифрикційними властивостями, низькою теплопровідністю та модулем повздовжньої пружності використовують титанові сплави ВТ3-1, ВТ5, В22 та ін. За питомою вагою вони в 1,7 рази легкіше у порівнянні зі сталлю, а за міцністю займають вищий рівень міцності легованих сталей (мають = 800 1500 МПа). Застосовуються головним чином в авіації, ракетній техніці (для виготовлення роторів, лопаток газотурбінних двигунів, кріпильних дета-лей) та хімічному машинобудуванні.

Все більшого використання для виготовлення деталей отримують неметалічні матеріали – пластмаси, гума та ін.

Пластмаси за міцнісними характеристиками можуть наближатися до деяких металів, а за корозійною стійкістю – перевершувати їх. До матеріа-лів середньої міцності ( = 300 МПа, = 280 МПа) належать шаруваті пластмаси – гетинакс, текстоліт, лігнофоль. Із пластмас високої міцності – склопластів ( = 400 МПа) – виготовляють труби, резервуари, кузови автомобілів та ін. Пластики відрізняються від сталей меншою міцністю у (10…30 разів), жорсткістю (у 20…200 разів), твердістю (у 10…100 разів), теплопровідністю (у 100…400 разів).

Гума характеризується високою еластичністю, стійкістю проти впливу зовнішнього середовища, амортизаційними властивостями. Відно-сне подовження до руйнування може досягати 500…1000%. Модуль пружності гуми 2,4…9 МПа, залежно від твердості. Під дією постійних навантажень внаслідок релаксації деформація гумових деталей змінюється. Під дією змінних навантажень внаслідок внутрішнього тертя гума нагрівається, відбуваються необоротні процеси, погіршується еластичність. Гума використовується для пасів, упорів, підвісок, мембран, трубопроводів, захисних покриттів.

Введення

Багато кольорові метали та їх сплави володіють рядом цінних властивостей: хорошою пластичністю, в'язкістю, високою електро-і теплопровідністю, корозійну стійкість та іншими перевагами. Завдяки цим якостям кольорові метали та їх сплави займають важливе місце серед конструкційних матеріалів.

З кольорових металів у автомобілебудуванні в чистому вигляді і у вигляді сплавів широко використовуються алюмінії, мідь, свинець, олово, магній, цинк, титан.

Алюміній і його сплави

Алюміній - метал сріблясто-білого циста, характеризується низькою густиною 2,7 г / см 3, високу електропровідність, температура плавлення 660 "С. Механічні властивості алюмінію невисокі, тому в чистому вигляді як конструкційний матеріал застосовується обмежено.

Для підвищення фізико-механічних і технологічних властивостей алюміній легують різними елементами (Сі, Mg, Si, Zn). Залізо і кремній є постійними домішками алюмінію. Залізо викликає

зниження пластичності і електропровідності алюмінію. Кремній, як і мідь, магній, цинк, марганець, іпколь і хром, відноситься до легирующим добавкам, зміцнюючих алюміній.

Залежно від змісту постійних домішок розрізняють:

--- Алюміній особливої ​​чистоти марки А 999 (0,001% домішок);

- Алюміній високої чистоти - А 935, А 99, А 97, Л 95 (0,005-0,5% домішок);

---- Технічний алюміній - А 85, А 8, А 7, А 5, А О (0,15-0,5% домішок).

Алюміній випускають у вигляді напівфабрикатів для подальшої переробки у вироби. Алюміній високої чистоти застосовують для виготовлення струмопровідних і кабельних виробів.

І автомобілебудуванні широке застосування отримали зшиті на основі алюмінію. Вони класифікуються: - за технологією виготовлення; за ступенем зміцнення після термічної обробки;

---- За експлуатаційними властивостями.

Деформуємі сплави

К. неупрочіяемим термічною обробкою відносяться сплави;

алюмінію з марганцем марки АМц;

алюмінію з магнієм, марок АМц АМгЗ, АМг5В;

АМгЗП, АМгб.

Ці сплави мають високу пластичність, корозійну стійкість, добре штампуються і зварюються, але мають невисоку міцність. З них виготовляють бензинові баки, дріт, заклепки, а також зварні резервуари для рідин і газів, деталі вагонів.

У групі деформівних алюмінієвих сплавів, зміцнюючих термічною обробкою, розрізняють сплави:

- Нормальної міцності;

- Високоміцні сплави;

- Жароміцні сплави;

- Сплави для кування і штампування.

Сплави нормальної міцності. До них відносяться сплави системи Алюміній + Мідь + Магній (дюраліміни), які маркуються літерою «Д». Дюралюмінію (Д1, Д16, Д! 8) характеризуються високою міцністю, достатньою твердістю та в'язкістю. Для зміцнення сплавів застосовують загартування з наступним охолодженням у воді. Загартовані дуралюмина піддаються старінню, що сприяє збільшенню їх корозійної стійкості.

Дюраліміни широко використовуються в авіабудуванні: зі сплаву Д1 виготовляють лопаті гвинтів, з Д16 - несучі елементи фюзеляжів літаків, сплав Д18 - один з основних заклепкових матеріалів.

Високоміцні сплави алюмінію {В93, В95, В96) укосів до системи Алюміній + Цинк + Магній + • г Мідь. Як легуючі добавки використовують марганець і хром, які збільшують корозійну стійкість і ефект старіння сплаву. Для досягнення необхідних міцнісних властивостей сплави гартують з наступним старінням.

Високоміцні сплави по своїх міцності показників перевершують дуралюмина, проте менш пластичні і більш чутливі до концентраторів напружень (надрізів). З цих сплавів виготовляють високонавантажених зовнішні конструкції в авіабудуванні - деталі каркасів, шасі і обшивки.

Жароміцні сплави алюмінію (АК 4-1, Д 20) мають складний хімічний склад, леговані залізом, нікелем, міддю і іншими елементами. Жароміцність сплавів надає легування, що уповільнює дифузійні процеси.

Деталі з жароміцних сплавів використовуються після гартування і штучного старіння і може експлуатуватися при температурі до 300 ° С.

Сплави для кування та штампування (АК 5 лютого АК 4 Е АК 6, АК 8) ставляться до системи Алюміній + Мідь + Магній з добавками кремнію. Сплави застосовують після гартування і старіння для виготовлення середньо навантажених деталей складної форми (АК 6) і високонавантажених штампованих деталей - поршні, лопаті гвинтів, крильчатки насосів та інше

Ливарні сплави. Для виготовлення деталей методом литва використовують алюмінієві сплави систем Al - Si, Al - Cu, Al - Mg. Для покращення механічних властивостей сплави легують титаном, бором, ванадієм. Головним достоїнством ливарних сплавів є висока жидкотекучесть, невелика усадка, хороші механічні властивості.

Застосовують наступні види термічної обробки ливарних алюмінієвих сплавів:

- Штучне старіння: для поліпшення міцності і обробки різанням;

- Відпал з охолодженням на повітрі: для зняття ливарних і залишкових напружень і підвищення пластичності;

- Загартування і природне (або штучне) старіння: для підвищення міцності;

- Загартування і пом'якшувальний відпустку: для підвищення пластичності і стабільності розмірів.

Сплави алюмінію з кремнієм (силуміни) набули найбільшого поширення серед алюмінієвих ливарних сплавів в силу своїх високих ливарних властивостей і гарних механічних і технологічних характеристик. Силуміни (марок АЛ2, АЛ4, АЛ9) мають високу жидкотекучестью, хорошою герметичністю, достатню міцність, добре обробляються різанням, добре зварюються, чинять опір корозії і стійкі до утворення гарячих тріщин.

Сплав АЛ2 застосовується для виготовлення тонкостінних деталей складної форми при литті в землю: корпусу агрегатів та приладів.

Сплав АЛ4 - високонавантажених деталі відповідального призначення: корпуси компресорів, блоки двигунів, поршні циліндрів і ін

Сплав АЛ9 - виготовлення деталей середньої навантаженої, але складної конфігурації, а також для деталей, що піддаються зварюванню.

Сплави алюмінію з магнієм (магналіни) - АЛ 8, АЛ13, АЛ27, АЛ29 володіють найбільш високою корозійною стійкістю і більш високими механічними властивостями після термічної обробки в порівнянні з іншими алюмінієвими сплавами, але ливарні властивості їх низькі.

Сплави АЛ 8 і АЛ 13 є найбільш поширеними, з них виготовляють схильні корозійним впливам деталі морських суден, а також деталі, що працюють при високих температурах (головки циліндрів потужних двигунів повітряного

Стави алюмінію з міддю - АЛ7, АЛ12, АЛ19 мають невисокими ливарними властивостями і зниженою корозійної стійкості, а високими механічними властивостями.

Сплав АЛ7 застосовують для виготовлення виливків нескладної форми, працюючих-з великими напругами (головки циліндрів малопотужних двигунів повітряного охолодження).

Сплави алюмінію, міді і кремнію - АЛЗ, АЛ4, алб характеризуються хорошими ливарними властивостями, але корозійна стійкість їх невисока.

Сплав АЛЗ широко застосовують для виготовлення виливків корпусів, арматури і дрібних деталей.

Сплав АЛ4 використовується для виливків відповідальних деталей, що вимагають підвищеної теплостійкості і твердості.

Сплав АЛ6 застосовують для виливків корпусів карбюраторів і арматури бензинових двигунів.

Сплави алюмінію, цинку і кремнію - типовий представник сплав АЛІ (цинковий силумін), що володіє високими ливарними властивостями, а для підвищення механічних властивостей піддається модифікації. Використовується для виготовлення виливків складної форми - картерів, блоків двигунів внутрішнього згоряння.

Підшипникові сплави. Найбільше застосування з алюмінієвих підшипникових матеріалів отримав сплав АСМ. За антифрикційним властивостями він близький до свинцевої бронзі, але перевершує її по корозійної стійкості та технологічності.

Сплав АСС-6-5 містить у своєму складі 5% свинцю, що надає йому високі протизадирні властивості. Підшипники ковзання з сплавів АСМ і АСС-6-5 застосовують замість бронзових в дизельних двигунах.

З алюмінієвих сплавів, легованих оловом, виготовляють важконавантаженого підшипники ковзання в автомобілебудуванні, а також у судновому і загальному машинобудуванні.

Алюмінієві сплави характеризуються більш високим коефіцієнтом теплового розширення, ніж чавуни і сталі. Тому підшипники з алюмінієвих сплавів обмежено застосовуються в практиці машинобудування. Більш широке поширення отримали біметалічні матеріали, що представляють собою шар алюмінієвого сплаву, нанесений на сталеве підстава. Такі біметали забезпечують надійну роботу вузлів тертя при великих навантаженнях (20 - 30 МПа) і високих швидкостях ковзання (до 20 м / с).

Спечені метали. Матеріали на основі алюмінію, отримані методами порошкової металургії, володіють у порівнянні з ливарними сплавами більш високою міцністю, стабільністю властивостей при підвищених температурах і корозійною стійкістю.

Матеріали з спечених алюмінієвих порошків (САП) складаються з найдрібніших частинок алюмінію і його оксиду А1 2 О 3. Порошок для спікання отримують з технічно чистого алюмінію, розпиленням з наступним подрібненням гранул в кульових млинах.

Технологічний процес отримання виробів з САП складається з операцій виготовлення заготовок і подальшої механічної обробки. Заготівлі отримують брикетуванням (холодним або з підігрівом) порошку з наступним спіканням при 590-620 ° С і тисках 260-400 МПа.

По стійкості до впливу температури матеріали з САП перевершують жароміцний алюмінієвий сплав ВД17.

Спечені алюмінієві порошки (марок САП-1 - САП-4) застосовують для виготовлення деталей підвищеної міцності і корозійної стійкості, експлуатованих при робочих температурах до 500 ° С.

Спечені-алюмінієві сплави (САС) отримують з порошків алюмінію з невеликим вмістом А1 2 О 3, легованих залізом, нікелем, хромом, марганцем, міддю і іншими елементами.

Представником цієї групи матеріалів є САС-1, яка містить 25-30% Si і 7% Ni, застосовуваний натомість більш важких матеріалів в приладо-та машинобудуванні.

Мідь та її сплави

Мідь у чистому вигляді має червоний колір;. Чим більше в ній домішок, тим грубіше і темніше злам. Температура плавлення міді 1083 ° С, щільність 8,92 г / см 3.

Випускають мідь наступних марок: - катодна - МВ4к, МООК, Моку, М1к;

- Безкиснева - МООб, моб, М1б;

- Катодна переплавлені - М1у;

- Раскисленная - М1р, М2р, МЗР, МОЗ. .

Домішки справляють істотний вплив на фізико-механічні характеристики міді. За змістом домішок розрізняють марки міді:

МГО (99,99% Си), МО (99,95% Сі), Ml (99,9% Си), М2 (99,7% Си), МОЗ (99,50% Сі).

Головними достоїнствами міді як машинобудівного матеріалу є високі тепло-і електропровідність, пластичність, корозійна стійкість в поєднанні з досить високими механічними властивостями. До недоліків міді відносять низькі ливарні властивості і погану оброблюваність різанням.

Легування міді здійснюється з метою додання сплаву необхідних механічних, технологічних, антифрикційних та інших властивостей. Хімічні елементи, використовувані при легуванні, позначають у марках мідних сплавів наступними індексами:

А - алюміній; Внм - вольфрам; Ві - вісмут; В - ванадій; Гм - кадмій; Гл - галій; Г - германій; Ж-залізо; Зл - золото; К - кобальт; Кр - кремній; Мг - магній; Мц - марганець; М - мідь; МШ - миш'як; Н - нікель; О - олово; С - свинець; Ст - селен; Ср - срібло; Су - сурма; Ті - титан, Ф - фосфор; Ц - цікк.

Мідні сплави класифікують:

за хімічним складом на:

- Латуні;

- Бронзи;

- Меднонікелевие сплави; за технологічним призначенням на:

- Деформуються;

- Ливарні;

по зміні міцності після термічної обробки '&'.

- Зміцнюється;

- Неупрочняемие.

Латуні - сплави міді, в яких головним легирующим елементом є цинк. Залежно від змісту легуючих компонентів розрізняють:

- Прості (подвійні) латуні;

- Багатокомпонентні (леговані) латуні. Прості латуні маркують буквою «Л» і цифрами,

показують середній вміст міді в сплаві. Наприклад, сплав Л 90 - латунь, що містить 90% міді, інше - цинк.

У марках легованих лату групи літер і цифр, що стоять після-них, позначають легуючі елементи та їх вміст у відсотках. Наприклад, сплав ЛАН КМЦ 75-2-2,5-0,5-0,5 - латунь алюмініевонікель-

кремністомарганцевая, що містить 75% міді, 2% алюмінію, 2,5% нікелю, 0,5% кремнію, 0,5% марганцю, інше - цинк.

У залежності від основного легуючого елемента розрізняють алюмінієві, кременисті, марганцеві, нікелеві, оловяністих, свинцеві і інші латуні.

Алюмінієві латуні - ЛА 85-0,6, ЛА 77-2, ЛАМш 77-2-0,05 володіють підвищеними механічними властивостями і корозійною стійкістю.

Крем'янисті латуні - ЛК 80-3, ЛКС 65-1,5-3 і інші відрізняються високою корозійною стійкістю в ТМООферНШ умовах і в морській воді, а також високими механічними властивостями.

Марганцеві латуні - ЛМц 58-2, ЛМцА 57-3-1, деформуються в гарячому і холодному стані, облад-нм iii. K - oKiiMii механічними властивостями, стійкі до корозії і морській воді і перегрітому парі.

Нікелеві латуні - ЛН 65-5 та інші мають високі механічні властивості, добре обробляються длплснпем в гарячому і холодному стані.

O ловяністи e латуні-ЛВ - 90-1, ЛО 70-3, ЛО 62-1 відрізняються підвищеними антифрикційними властивостями і корозійною стійкістю, добре обробляються.

Свинцеві латуні - ЛС 63-3, 74-3 ЛЗ, ЛЗ 60-1 характеризуються підвищеними антифрикційними властивостями і добре обробляються різанням. Свинець в цих сплавах присутній у вигляді самостійної фази, практично не змінює структури сплаву.

Бронзи - це сплави міді з оловом та іншими елементами (алюміній, кремній, марганець, свинець, берилій). Залежно від змісту основних компонентів, бронзи можна умовно розділити на:

- Олов'яні, головним легирующим елементом яких є олово;

- Безолов'яні (спеціальні), що не містять олова. Бронзи маркують літерами «Бр», правіше ставляться літерні індекси-елементів, що входять до складу. Потім йдуть цифри, що позначають середній вміст елементів у відсотках (цифру, що означає вміст міді, в бронзі, не ставлять). Наприклад, сплав марки БрОЦС 5-5-5 означає, що бронза містить олова, свинцю і цинку по 5%, решта - мідь (85%).

Олов'яні бронзи мають високі антифрикційні властивості;-нечутливі до перегріву, морозостійкі, немагнітних.

Для поліпшення якості олов'яні бронзи легують цинком, свинцем, нікелем, фосфором та іншими елементами. Легування фосфором підвищує механічні, технологічні, антифрикційні властивості олов'яних бронз. Введення нікелю сприяє підвищенню механічних і протикорозійних властивостей. При легуванні свинцем збільшується щільність бронз, поліпшуються їх антифрикційні властивості і оброблюваність різанням, однак помітно знижуються механічні властивості. Легування цинком покращує технологічні властивості. Введення заліза (до 0 травнем 2009%} сприяє підвищенню механічних властивостей бронз, однак зі збільшенням ступеня легування різко знижуються їх корозійна стійкість і технологічні властивості.

Залежно від технології-переробки олов'яні і спеціальні бронзи поділяють на:

- Деформуються;

- Ливарні;

- Спеціальні.

Деформуємі олов'яні бронзи містять до 8% олова. Ці бронзи використовують для виготовлення пружин, мембран та інших деформівних деталей. Ливарні бронзи містять понад 6% олова, володіють високими антифрикційними властивостями і достатньою міцністю; їх використовують для виготовлення відповідальних вузлів тертя (вкладиші підшипників ковзання).

Спеціальні бронзи включають в свій склад алюміній, нікель, кремній, залізо, берилій, хром, свинець та інші елементи, У більшості випадків назва бронзи визначається основним легирующим компонентом.

Алюмінієві бронзи мають високі механічні, антифрикційними і протикорозійні властивостями. Ці бронзи знайшли застосування для виготовлення відповідальних деталей машин, що працюють при інтенсивному изнашивании і підвищених температурах.

Крем'янисті бронзи характеризуються високими антифрикційними і пружними властивостями, корозійною стійкістю. Додаткове легування кременистих бронз іншими елементами сприяє поліпшенню експлуатаційних і технологічних властивостей бронз: цинк підвищує їх ливарні властивості, марганець і нікель покращують корозійну стійкість і міцність, свинець - оброблюваність різанням та антифрикційні властивості. Крем'янисті бронзи застосовують замість олов'яних для виготовлення антифрикційних деталей, пружин, мембран приладів і обладнання,

Свинцеві бронзи використовують у парах тертя, експлуатованих при високих відносних швидкостях переміщення деталей. Для підвищення механічних властивостей та корозійної стійкості свинцеві бронзи легують нікелем і оловом.

Берилієві бронзи відрізняються високими міцнісними властивостями, зносостійкістю і стійкістю до впливу корозійних середовищ. Вони забезпечують працездатність виробів при підвищених температурах (до 500 ° С), добре обробляються різанням і зварюються. Бронзи цього типу використовують для виготовлення деталей відповідального призначення, що експлуатуються при підвищених швидкостях переміщення, навантаженнях, температурі.

Сплави міді з нікелем поділяють на конструкційні та електротехнічні

Їли (мідь-нікель-алюміній) містять 6-13% Ni, 1,5-3% А1, решта - мідь. Вони піддаються термічній обробці (гарт-старіння). Куніалі служать для виготовлення деталей підвищеної міцності, пружин і ряду електротехнічних виробів.

Нейзильберу (мідь-нікель-цинк) містять 15% Ni, 20% Sn, решта - мідь. Вони мають білий колір, близький до кольору срібла. Нейзильберу добре чинять опір атмосферної корозії. Їх застосовують у приладобудуванні та виробництві годин.

Мелькіоре (мідь-нікель і невеликі добавки заліза і марганцю до 1%) мають високу корозійну стійкість. Їх застосовують для виготовлення теплообмінних апаратів, штампованих і карбованих виробів,

Копел' (мідь-нікель-марганець) містять 43% Ni, 0,5 Мп, решта - мідь. Це спеціальний сплав з високою питомою електроопору, використовуваний для виготовлення електронагрівальних елементів.