Раздел 1. Металлические материалы черные.

К черным металлическим материалам относят стали, чугуны и спецсплавы. Все эти металлы имеют в своей основе полезные составляющие: железо и углерод, а также марганец, кремний и вредные примеси серу и фосфор.

С увеличением углерода повышается прочность и твердость, но уменьшаются пластичность и вязкость, повышается хрупкость. При закалке мелких и средних деталей прокаливается почти вся масса, а у массивных - только поверхность. Изменяются технологические свойства стали, ковка и вытяжка ее в холодном состоянии почти невозможна и затруднена в горячем. Затрудняется обработка резанием, свариваемость, но литейные свойства улучшаются.

Влияние марганца и кремния сказывается на механических свойствах углеродистых сталей и на термической их обработке. Стали с содержанием более 1% марганца и 0,8 % кремния называют спецсталями. Содержание марганца 0,75 % и кремния 0,3 % практически не оказывают влияния на механические свойства сталей

Сера и фосфор являются вредными примесями. Присутствие более чем 0,05 % серы вызывает красноломкость, т.е. повышенную хрупкость в горячем состоянии. Вредное действие фосфора (более 0,05 %) заключается в резком увеличении хрупкости при нормальной температуре (t=20±5°С). Это явление называется хладноломкость. А если детали АРИ работают в условиях пониженных температур (- 60 С), то содержание фосфора надо сводить к максимальному минимуму (меньше 0,02 %).

Стали, как основной черный металл содержат до 2 % углерода и различают на углеродистые и легированные. Глава 3. Стали углеродистые.

Углеродистые стали широко применяются в движущих механизмах АРИ, корпусах и стойках РЭБ, а также для режущего и метрологического инструмента в производстве деталей. Удельный вес (плотность) сталей составляет 7,8 г/см³. Температура плавления чистого железа составляет 1539 °С.

Углеродистые стали различают на:

1. Сталь обыкновенного и повышенного качества, где допускается содержание серы в пределах 0,05- 0,09 % и фосфора 0,06- 0,075%.

2. Сталь качественная, где содержание серы и фосфора не должно превышать 0,04 % каждого.

3) Сталь высококачественная, где содержание серы и фосфора не должно превышать 0,03 % каждого.

Углеродистые стали в зависимости от функционального назна­чения различают на конструкционные и инструментальные. Первые предназначены для изготовления конструкционных деталей движущих механизмов АРИ (шасси, осей, зубчатых колес, валов, роликов, рычагов, кронштейнов и т.п.), корпусов РЭБ, экранов, корпусов радиоэлектронных блоков, всевозможного крепежа (винтов, болтов, гаек, шайб, резьбовых втулок и т.п.)

Вторые (инструментальные) стали предназначены для изготов­ления всевозможного лезвийного инструмента для обработки деталей из первых сталей (сверл, фрез, плашек, напильников, токарных резцов, разверток, протяжек, долбяков). Они должны обладать высокой твердостью, прочностью и хорошими режущими свойствами: всевозможного измерительного (метрологического) инструмента для контроля изготовляемых деталей в производстве (штангенциркули, штангенрейсмассы, глубиномеры, микрометры, индикаторы, калибры в виде пробок или скоб и т.п.)

Маркировка углеродистых сталей.

Конструкционные углеродистые стали обыкновенного и повы­шенного качества (ГОСТ 380-71) имеют следующие марки: Ст. 0, Ст. 1, Ст. 1 кп (кипящая), Ст. 3, Ст. 3 кп, Ст. 4, Ст. 5, Ст. 6, Ст. 7. Цифры обозначают содержание углерода в сотых процента, например, Ст. 3 содержит 0.03% углерода.

Кипящие стали (КП) содержат более глубокую вытяжку, чем другие (например, для круглой прямоугольной формы экранов дросселей, трансформаторов и т.п.)

Наиболее распространена листовая сталь СТ. 3 для изготовления штампованных несущих корпусов, шасси, рычагов ДМ магнитофонов (толщина 0,8-2 мм), корпусов и шасси РЭБ, блоков питания, различных кронштейнов, механизмов загрузки кассеты (рис. 3-1).

Все углеродистые стали обыкновенного качества хорошо свари­ваются, гнутся, режутся, и держат мелкие резьбы (М2; М2,5; МЗ) при достаточной толщине или местной вытяжке, требуют антикор­розионных или лакокрасочных покрытий, даже при работе в нор­мальных условиях.

Конструкционные качественные углеродистые стали (ГОСТ 1050-74) маркируются цифрами 08, 10, 15,20...85. Цифры указывают среднее содержание углерода в сотых процента, напри­мер, Сталь 45 содержит углерода 0,42 - 0,5 %. Обладают более высокими механическими свойствами, чем рассмотренные выше, применяются для более высоконагруженных деталей. В зависимости от состояния материала стали выпускаются без термической обработки, термообработанные (Т) и нагартованные (Н).

Сталь 08 имеет высокую пластичность, допускает глубокую вытяжку, сложную гибку, отлично сваривается, применяется для несущих листовых плит ДМ, рычагов, кронштейнов, блоков питания, корпусов РЭБ, поворотных петель.

Сталь 10,10А (высококачественная) обладает высокой пластич­ностью, хорошо сваривается всеми видами сварки, допускает слож­ную гибку, глубокую вытяжку, хорошо штампуется. Применяется для техцелей, что и Сталь 08, но может использоваться для изготовления крепежа невысокой прочности (винтов, болтов, гаек, шайб), для несущих плит (толщина 8-15 мм), центральных, приемо-подающих ленту узлов профессиональной и специальной АМЗ. Не коррозиостойкая.

Среднеуглеродистые конструкционные стали (0,32 - 0,55 % С) обладают средней прочностью, удовлетворительной пластичностью и хорошей обрабатываемостью резанием лезвийным инструментом. Хорошо поддаются закалке, начиная со стали 45 (НRС 42...48), в масле и воде.

Сталь 35 идет на изготовление стандартного крепежа средней прочности, небольшого слесарного инструмента (отверток, гаечных ключей и др.)

Сталь 45 применяется для изготовления ведущих валов бытовой АМЗ, стоек, роликов, средне груженных зубчатых колес. От воздействия коррозии часто предохраняют оксидированием в черный цвет (воронение).

Высокоуглеродистые конструкционные стали содержат углерода от 0,6 до 0,85 %, обладают большой прочностью (б_в=69 -115 кг/мм), высшим пределом упругости и усталости, высокой износоустойчивостью, применяются после закалки и отпуска для высоконагруженных деталей (зубчатых колес, ведущих валов), хорошо противостоят вибрационным нагрузкам. Из них изготов­ляют пружины, рессоры, корпуса точных механизмов ответствен­ного назначения (ведущих валов, точных зубчатых редукторов и т.п) Применяют также для изготовления высоконагруженного крепежа стали марок 60, 65, 70, 75, 80 и 85. Твердость после закалки НRС 44...48. Кроме того, из высокоуглеродистых сталей изготовляют пружинную проволоку высокого сопротивления (ВС) и особо высокого сопротивления (ОВС). Широко идет для цилиндри­ческих пружин растяжения и сжатия всей АРИ. Термообработка ее заключается в отпуске при температуре 250 - 300 С, после чего пружины подвергаются гальваническим антикоррозионным покры­тиям или воронению.

Качественные стали (ГОСТ 14959- 78) с высоким содержанием марганца (0,7... 1%) маркируют 15Г, 25Г, ЗОГ, 35Г, 40Г, 45Г, 50Г, 60Г, 70Г и относят к рессорно-пружинным сталям, применяют обычно для плоских и спиральных пружин движущих механизмов, защелок, цанг токарных и фрезных станков. Обладают при больших окружных скоростях высокой износоустойчивостью, поэтому применяют эти стали изготовления зубчатых колес, шпинделей и валов, работающих на подшипниках скольжения, кулачков, фрикционных муфт. Идут на изготовление пружинных шайб (шайб Гроверра), стандартного крепежа.

Автоматные стали круглые или шестигранные марок А12, А20 и АЗО, А40 имеют жесткий допуск по диаметру или граням (0,01 мм), что допускает отличное их автоматическое зажатие цангами станков автоматов (откуда и пошло название), хорошо обрабатываются резанием, изготавливают из них стандартный крепеж (винты, гайки) или высоконагруженный (из А40Г).

Инструментальные углеродистые стали (ГОСТ 1435-74) содержат углерода от 0,6 до 1,4%. По сравнению с конструк­ционными сталями имеют большую прочность, твердость и меньшую пластичность. Основное их назначение - для изготов­ления лезвийного режущего, измерительного и штампового инструмента.

Теплостойкость инструментальных сталей не превышает 200 С, поэтому выше этой температуры они теряют режущие свойства и износоустойчивость, требуют охлаждения различными смазочно-охлаждающими жидкостями (СОЖ).

Инструментальные углеродистые стали маркируют У7, У8, У8Г, У9, У10, У11,У12 и У13 (качественные) и У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У11 А, У12А и У13А (высококачественные). Фосфора не более 0,02%, а серы - 0,03%.

Стали У7 и У7А (0,65 - 0,74% С) идут на изготовление инстру­ментов, подверженных ударам, толчкам и требующих хорошей вязкости: центры токарных станков, зубила, кувалды, клейма, слесарные молотки, лекальные и синусные тиски, призмы.

Стали У8 и УЗА (0,75 - 0,84% С) идут на изготовление инструмента, требующего хорошей вязкости и высокой твер­дости: матрицы, ножницы, пуансоны, ножи по металу, столяр­ный и пневматический инструмент (фрезы, зубила и др.).

Стали У9 и У9А (0,85 - 0.94% С) идут на изготовление инструментов, требующих высокой твердости и некоторой вязкости: кернеры, дыропробивные штемпели, бритвы, лез­вийный хирургический инструмент, детали микрометрического инструмента, угломеры, индикаторы.

Стали У10, У10А, У11 и У11А (0,95 - 1.14% С) идут для инстру­ментов не подвергающихся сильным ударам при высокой твердости режущей кромки: резцы, сверла, метчики, плашки, развертки, фрезы, ножовочные полотна и др.

Стали У12, У12А, У13 и У13А (1,15 - 1,35% С) идут на изготов­ление инструмента не подвергающегося ударам и требующего мак­симальной твердости: токарные и строгальные резцы, напильники, колибры (пробки и скобы), бритвы, измерительный инструмент (штангены, микрометры и др.).

Кроме того, инструментальные высокоуглеродистые стали в виде ленты идут для изготовления различных плоских и фигурных плас­тин движущих механизмов АРИ.

б - общий вид ЛПМ(вид снизу): 13 - фиксатор (временного

останова ленты); 14 - рычаг (временного останова ленты) в – шасси ЛПМ

в – шасси ЛПМ