3.3 Выбор материалов для изготовления дм

Правильно выбранный материал в значительной мере определяет качество детали и машины в целом.

При выборе материала учитывают в основном следующие факторы:

1) соответствие свойств материала главному критерию работоспособности (прочность, жесткость, износостойкость);

2) свойства, связанные с назначением детали и условиями ее эксплуатации (противокоррозионные, фрикционные, электроизоляционные);

3) соответствие технологических свойств материала конструктивной форме и намеченному способу обработки (штампуемость, свариваемость, литейные свойства);

4) весовые и габаритные требования к деталям и машинам в целом;

5) стоимость и дефицитность материала.

Для изготовления деталей машин применяются черные металлы (стали и чугуны), цветные металлы и их сплавы, неметаллические материалы (пластмасса, древесина, резина, керамика).

3.3.1 Стали

Стали - сплавы железа с углеродом и другими элементами, обладающие свойствами прочности и пластичности.

Они делятся на группы:

1) Углеродистые конструкционные стали:

а) углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества;

б) конструкционные качественные стали.

2) Легированные конструкционные стали.

3) Углеродистые и легированные стали специального назначения:

а) шарикоподшипниковые стали, например, ШХ 15;

б) стали для пружин и рессор, например, 50Г, ХВ5.

4) Легированные стали со специальными физическими и химическими составами:

а) нержавеющие стали;

б) жаропрочные стали;

в) стали с повышенными магнитными свойствами.

5) Инструментальные стали:

а) режущие: У8А;

б) быстрорежущие: Р9, Р9М5.

в) Измерительного инструмента: 9ХС, 5ХВ2с.

Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества, согласно ГОСТ 380, поставляются в 3-х видах:

Сталь группы А с гарантийными механическими свойствами.

Сталь группы Б с гарантийным химическим составом.

Сталь группы В с гарантийными механическими свойствами и повышенными требованиями к химическому составу.

Для деталей машин применяется сталь группы А. Гарантируется: предел прочности _в, Н/мм²; предел текучести _т, Н/мм²; относительное удлинение  %; НВ - твердость.

Свойства любой стали во многом зависят от содержания углерода (С).

Ст 3 _в = 38 ...48 кг/мм² = 380 Н/мм² С =0,25 %;

Cт 4_в = 42 ... кг/мм² = 420 Н/мм² С = 0,35 %;

Ст 5_в = 50 кг/мм² = 500 Н/мм² С = 0,42 %.

Маркировка указывает первую цифру минимального предела прочности. В других сталях маркировка указывает на химический состав.

Обозначение Ст 3 ГОСТ 380. Эти стали дешевые и для ответственных деталей не применяются. Поставляются горячекатанными, вследствие чего в них имеются остаточные напряжения, которые понижают прочность детали.

Конструкционные качественные стали поставляются в нормализованном виде с гарантийными механическими свойствами и химическим составом: ГОСТ 1050.

Стали марок:

Сталь 10 содержит 0,10% С; Сталь 15 - 0,15% С; Сталь 40 - 0,40% С. Марка указывает количество углерода в сотых долях процентов (%).

Они подвергаются нормализации, т.е. снятию остаточных напряжений (нагрев до 850^о и медленное охлаждение на воздухе). Применение:

Сталь 40...45 - валы, зубчатые колеса с термической обработкой; Сталь 50...85 - кулачки, колеса, шпонки, измерительные инструменты.

Обозначение: Сталь 40 ГОСТ 1050.

Легированные конструкционные стали. Содержат наряду с элементами, обязательными для стали, дополнительные элементы, которые либо улучшают, либо придают особые свойства стали.

Хром - Х, Ванадий - Ф, Вольфрам - В, Медь - Д,

Никель - Н, Марганец - Г, Молибден - М, Бор - Р,

Кремний - С, Алюминий - Ю, Титан - Т.

Марганец повышает упругие свойства (пружины); хром повышает твердость; никель - вязкость; кремний - жаропрочность.

Обозначение: Сталь 40ХН2А.

Хромоникелевая сталь Cr 1%, Ni  2%, С - 0,4%,

А - улучшенная (высококачественная).

Сталь 30ХГСА (С~0,30%; Сr~1%; Мn~1%, Si~1%, высококачественная).