Федеральное агентство по образованию

_________

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕТРА ВЕЛИКОГО

¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

Институт металлургии, машиностроения и транспорта

Кафедра "Технология конструкционных материалов и материаловедение"

ОТЧЕТ

по лабораторных работе № 1

"Машиностроительные материалы"

Институт ИЭ и ТС ______________________

Курс_2________ Группа __23224/1

Фамилия, И., О.Ованисян А.А.

Преподаватель В.П. Третьяков

Санкт-Петербург

2015

Лабораторная работа № 1

Машиностроительные материалы

1.1. Цель работы:

Изучение классификации материалов и их маркировки. Провести расшифровку некоторых марок для улучшения практических знаний.

1.2. Классификация и принципы маркировки сталей и сплавов в зависимости от их химического состава.

Классификация стали

Стали представлены в современном машиностроении наибольшим числом марок (составов) [3–8]. Они классифицируются по химическому составу, назначению и способу производства. По химическому составу стали разделяют на углеродистые и легиро- ванные. По назначению различают следующие классы сталей: конструкци- онные (машиностроительные); машиностроительные специализированного назначения, инструментальные, строительные, с особыми физическими и химическими свойствами. Стали конструкционные применяют во всех областях машинострое- ния для изготовления различных деталей из проката и поковок (валы, оси, шестерни и т.п.), а также отливок и сварных конструкций. Содержание уг- лерода в конструкционных сталях находится в пределах от 0,05 до 0,60 %. Легирующие элементы определяют механические и эксплуатационные свойства сталей. Стали и сплавы машиностроительные специализированного назна- чения оцениваются по механическим характеристикам при низких (крио- генных) и высоких температурах, по технологическим, физическим и хи- мическим параметрам. К этому классу сталей относят: жаростойкие и жа- ропрочные, для работы при низких температурах (хладостойкие стали), износостойкие, рессорно-пружинные, автоматные и другие. Стали инструментальные имеют высокую твердость, износостой- кость и прочность, используют для изготовления режущего и измеритель- ного инструмента, штампов и пресс-форм. К строительным сталям относятся углеродистые и низколегирован- ные стали, обладающие повышенной прокаливаемостью и более высокими механическими характеристиками. Поскольку строительные стали должны обладать высокой ударной вязкостью, пластичностью и свариваемостью, всталях для металлических конструкций (углеродистые обыкновенного ка- чества и низколегированные стали) содержание углерода не превышает 0,2 %, а в сталях с добавками марганца и кремния для армирования железобе- тонных конструкций – 0,37 %. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами используют в приборостроении, электротехнической, радиотехнической и электронной отраслях промышленности. Имеются следующие группы сплавов: с задан- ным коэффициентом теплового расширения, с заданными упругими свой- ствами, немагнитные, с высокой магнитной проницаемостью (магнитно- мягкие сплавы), с высокой коэрцитивной силой (магнитно-твердые спла- вы) и с высоким электросопротивлением. Стали и сплавы с особыми химическими свойствами (коррозионно- стойкие или нержавеющие во влажной среде), имеющие содержание хро- ма более 12 %, применяют для изготовления химического и пищевого обо- рудования, хирургического инструмента и деталей, эксплуатируемых в ат- мосферных условиях и при повышенной температуре, в растворах кислот и солей. Классификация стали по качеству и способу производства (табл. 1) определяет условия металлургического производства и содержание в них вредных примесей (в первую очередь серы и фосфора). При получении качественной стали в конвертерах и мартеновских печах особое внимание уделяется контролю состава исходных материалов (шихты) и химического состава стали в процессе плавки на наличие серы и фосфора. Фосфор изменяет характер разрушения металла при низкой тем- пературе (хладноломкость) за счет образования хрупких прослоек в меж- зеренном пространстве. Вредное влияние фосфора особенно сказывается при повышенном содержании углерода. Сера способствует появлению хрупкости при нагреве (красноломкость) за счет размягчения низкоплав- ких межзеренных прослоек, насыщенных сульфидами. В стали содержатся постоянные или обыкновенные примеси (C, Mn, Si, S, P), скрытые примеси (O, H, N) и случайные примеси. Содержание по- стоянных примесей регламентируется стандартами, содержание скрытых примесей в обычных технических условиях не указывается. Для придания стали специфических свойств путем изменения ее строения (структуры и фазового состава) в сталь в определенных количествах вводят легирующиеэлементы (Cr, Mo, Ni, Ti, Mn, W, V, Co и другие). Легированной называют сталь, в составе которой помимо обычных примесей содержатся легирую- щие добавки либо содержание кремния и марганца повышено против обычного количества. Таблица 1. Классификация сталей по качеству и способу производства Класс сталей Химический состав Содержание примесей Способ производства Обыкно- венного качества углеродистые с содержанием углерода менее 0,6 % сера не более 0,06 %, фосфор – 0,04–0,06 % в конвертерах и в мартенов- ских печах Качествен- ная углеродистые и легированные сера и фосфор до 0,035 % ка- ждого в конвертерах, в мартенов- ских и в дуговых сталепла- вильных печах Высокока- чественная легированные и углеродистые инструменталь- ные сера и фосфор до 0,025 % ка- ждого в дуговых и индукционных печах или после внепечной обработки стали Особовы- сококаче- ственная легированные сера и фосфор до 0,015 % ка- ждого электрошлаковый, вакуумный индукционный или вакуумно- дуговой переплав Известно, что с повышением содержания углерода прочностные ха- рактеристики стали возрастают, а пластичность уменьшается. При содер- жании углерода более 0,3 % резко понижается свариваемость сталей. По- ложительное влияние легирующего элемента на свойства стали (см. табл. 2) проявляется при его определенном содержании. Так при содержании в стали кремния выше 0,37 % понижаются пластические свойства, а выше 1,2 % ухудшается и свариваемость стали. Стойкость против коррозии в слабых агрессивных средах (вода, пар) создается при содержании хрома в стали не менее 12 %.