- •Конструкционные материалы для деталей технических устройств железнодорожного транспорта
- •А.Д. Верхотуров
- •Введение
- •1. Общие сведения о металлах и сплавах
- •1.1. Определение и классификация металлов
- •1.2. Строение металлов
- •1.3. Полиморфные превращения металлов
- •1.4. Дефекты строения кристаллов
- •1.4.1. Точечные дефекты
- •1.4.2. Линейные дефекты
- •1.4.3. Поверхностные дефекты
- •1.5. Диффузия в металлах и сплавах
- •1.6. Деформации и механические свойства металлов
- •1.6.1. Механические свойства, определяемые при статических нагрузках
- •1.6.2. Механические свойства, определяемые при динамических нагрузках
- •1.7. Кристаллизация металлов
- •2. Основные положения теории сплавов
- •2.1. Виды сплавов
- •2.2. Диаграммы состояния двойных сплавов
- •2.2.1. Общие положения
- •2.2.2. Порядок построения диаграмм
- •Температуры начала и конца кристаллизации сплавов
- •2.2.3. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которой образуют механические смеси (ι рода)
- •2.2.4. Правило отрезков
- •2.2.5. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которой неограниченно растворимы в жидком и твердом состояниях (ιι рода)
- •2.2.6. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которой неограниченно растворимы в жидком состоянии и ограниченно в твердом (III рода)
- •2.2.7. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которой в твердом виде образуют устойчивые химические соединения (IV рода)
- •2.2.8. Связь между диаграммами состояний и свойствами двухкомпонентных сплавов
- •3.1.2. Компоненты, фазы, линии и точки диаграммы Fe–Fe3c
- •3.1.3. Перитектическое превращение
- •3.1.4. Эвтектоидное превращение
- •3.1.5. Эвтектическое превращение
- •3.2. Стали
- •3.2.1. Общая классификация
- •3.2.2. Углеродистые стали
- •Химический состав сталей
- •Сопоставление марок сталей типа «Ст» и «Fe» по международным стандартам исо 630-80 и исо 1052-82
- •3.2.3. Легированные стали
- •Обозначения легирующих элементов
- •3.2.4. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами
- •3.3. Конструкционные чугуны
- •3.3.1. Серые чугуны
- •3.3.2. Высокопрочные чугуны
- •3.3.3. Ковкие чугуны
- •3.3.4. Специальные чугуны
- •4. Инструментальные материалы
- •Основные марки и области применения керамики
- •5. Термическая обработка сталей
- •5.1. Общие положения
- •5.2. Превращения в стали при нагреве
- •5.3. Превращения в стали при охлаждении
- •5.3.1. Перлитное превращение аустенита
- •5.3.2. Мартенситное превращение
- •5.3.3. Промежуточное (бейнитное) превращение аустенита
- •5.4. Технология термической обработки стали
- •5.4.1. Отжиг
- •5.4.2. Нормализация
- •5.4.3. Закалка
- •5.4.4. Отпуск закаленной стали
- •5.5. Особенности закалки легированных сталей
- •6. Химико-термическая обработка стали
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Цементация
- •6.3. Азотирование
- •6.4. Насыщение поверхностного слоя одновременно углеродом и азотом
- •6.5. Диффузионная металлизация
- •7. Цветные металлы и сплавы
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Алюминиевые сплавы
- •7.2.1. Классификация алюминиевых сплавов
- •7.2.2. Состав, структура и свойства алюминиевых сплавов
- •Химический состав деформируемых алюминиевых сплавов, не упрочняемых термической обработкой
- •Химический состав промышленных дюралюминов
- •Средний состав промышленных сплавов системы Al–Mg–Si (гост 4784-97)
- •Химический состав промышленных сплавов системы Al–Cu–Mg–Si (гост 4784-97)
- •Содержание легирующих элементов в сплавах системы Al-Zn-Mg-Cu (гост 4784-97)
- •Химический состав жаропрочных алюминиевых сплавов (гост 4784-97)
- •Химический состав литейных алюминиевых сплавов (гост 1583-93)
- •7.2.3. Термическая обработка алюминиевых сплавов
- •7.2.4. Применение алюминиевых сплавов
- •7.3. Медные сплавы
- •7.3.1. Классификация и обозначение медных сплавов
- •Обозначения легирующих элементов медных сплавов
- •7.3.2. Латуни
- •Химический состав и механические свойства деформируемых латуней (гост 15527-70)
- •Механические свойства литейных латуней (гост 17711-93)
- •7.3.3. Бронзы
- •Химический состав и механические свойства оловянных бронз
- •Свойства алюминиевых бронз
- •7.3.4. Медно-никелевые сплавы
- •Химический состав конструкционных и механические свойства медно-никелевых сплавов (гост 492-73)
- •7.3.5. Применение меди и ее сплавов
- •7.4. Сплавы на основе магния
- •Химический состав и механические свойства магниевых сплавов
- •7.5. Сплавы на основе титана
- •Химический состав (гост 19807-91), структура и механические свойства некоторых сплавов титана
- •7.6. Сплавы на основе никеля
- •7.7. Антифрикционные материалы
- •Характеристики антифрикционных материалов
- •Химический состав алюминиевых антифрикционных сплавов
- •Состав и свойства стандартных литых цинковых сплавов
- •7.8. Фрикционные материалы
- •Состав и свойства фрикционных материалов на железной основе
- •Состав фрикционных материалов на медной основе, %
- •7.9. Припои
- •8. Неметаллические материалы
- •8.1. Пластмассы
- •Свойства термопластичных масс
- •Свойства термореактивных пластмасс
- •8.2. Резины
- •9. Материалы, используемые на железнодорожном транспорте
- •10. Задания на самостоятельные работы
- •10.1. Общие требования
- •Варианты заданий
- •10.2. Работа № 1 по разделу «Железоуглеродистые сплавы»
- •10.2.1. Вопросы к работе № 1
- •10.2.2. Задачи к работе № 1
- •Исходные данные для решения задач
- •10.3. Работа № 2 по разделу «Термическая обработка стали»
- •10.3.1. Вопросы к работе № 2
- •10.3.2. Задачи к работе № 2
- •Исходные данные для решения задач
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Первая группа сталей по стандарту en 10027
- •1.1.2. Вторая группа
- •Вторая группа сталей по стандарту en 10027
- •1.2. Порядковые номера
- •Нумерация сталей по стандарту en 10027
- •Приложение 2
- •1. Системы маркировки сталей в сша
- •1.1. Система обозначений aisi
- •Обозначения углеродистых и легированных сталей в системе aisi
- •Дополнительные буквы и цифры в обозначениях коррозионно-стойких сталей по системе обозначений aisi
- •1.2. Система обозначений astm
- •1.3. Универсальная система обозначений uns
- •Обозначения сталей в системе uns
- •Соответствие символов aisi и uns
- •1.1.2. Углеродистые качественные стали
- •1.1.3. Стали для поковок
- •1.1.4. Стали для производства листового проката
- •1.1.5. Стали для производства труб
- •1.1.6. Арматурные стали
- •1.1.7. Стали для производства катанки
- •1.5. Жаропрочные стали
- •Оглавление
- •Конструкционные материалы для деталей технических устройств железнодорожного транспорта
- •6 80021, Г. Хабаровск, ул. Серышева, 47.
1.2. Порядковые номера
Европейский стандарт EN 10027 (часть 2) устанавливает следующую систему присвоения сталям порядковых номеров. Номер стали представляется в виде 1.ХХХХ, где цифра 1. показывает, что данный материал относится к сталям. В дальнейшем при расширении принятой системы нумерации предполагается использовать последующие цифры для обозначения других материалов (например, в немецкой системе нумерации, являющейся прообразом Европейской, символ О. используется для обозначения чугунов, 2. – для обозначения жаропрочных сплавов на основе никеля и кобальта, 3. – для обозначения цветных металлов и сплавов). Следующие две цифры после 1. определяют номер группы сталей, а две последние – порядковый номер стали в группе, по которому можно определить, к какому типу относится та или иная сталь.
В табл. 3 показаны интервалы номеров, используемых для различных типов сталей. Более подробная классификация приведена непосредственно в стандарте EN 10027 (часть 2).
Таблица 3
Нумерация сталей по стандарту en 10027
Стали |
Порядковые номера |
|
Нелегированные |
Обыкновенного качества |
1.00ХХ |
Качественные |
1.01ХХ – 1.09ХХ |
|
Высококачественные |
1.10ХХ – 1.13ХХ |
|
Инструментальные |
1.15ХХ – 1.18ХХ |
|
Легированные |
Инструментальные |
1.20 ХХ – 1.28 ХХ |
Быстрорежущие |
1.32 ХХ – 1.33 ХХ |
|
Износостойкие |
1.34 ХХ |
|
Подшипниковые |
1.35 ХХ |
|
Материалы со специальными свойствами |
1.36 ХХ – 1.39 ХХ |
|
Коррозионно-стойкие |
1.40 ХХ – 1.45 ХХ |
|
Жаростойкие и жаропрочные |
1.46 ХХ – 1.49 ХХ |
|
Высококачественные конструкционные |
1.50 ХХ – 1.85 ХХ |
|
Свариваемые высококачественные |
1.87 ХХ – 1.89 ХХ |
Приложение 2
1. Системы маркировки сталей в сша
В США используется несколько систем обозначения сплавов, связанных с существующими организациями по стандартизации, из которых наиболее известными являются:
AISI – Американский Институт Чугуна и стали;
ACI – Американский Институт Литья;
ANSI – Американский Национальный Институт Стандартизации;
AMS – Спецификация Аэрокосмических Материалов
ASME – Американское Общество Инженеров-Механиков;
ASTM – Американское Общество Испытания Материалов;
AWS – Американское Общество Сварщиков;
SAE – Общество Инженеров-Автомобилистов.
Использование различными организациями той или иной системы обозначений регламентируется их историческим развитием и развитием конкретных отраслей промышленности. Наиболее популярными из систем являются: AISI, ASTM и универсальная UNS.
1.1. Система обозначений aisi
Углеродистые и легированные стали обозначаются четырьмя цифрами: первые две показывают номер группы, а две последние – среднее содержание углерода в сотых долях процента (табл. 1).
Таблица 1
Обозначения углеродистых и легированных сталей в системе aisi
Обозначение |
Группа сталей |
Углеродистые стали |
|
10 ХХ |
Нересульфированные: Mn < 1 % |
11 ХХ |
Ресульфированные |
12 ХХ |
Рефосфорированные и ресульфированные |
15 ХХ |
Нересульфинированные: Mn > 1 % |
Легированные стали |
|
13 ХХ |
1,75 % Mn |
40 ХХ |
0,2; 0,25 % Mo или 0,25 % Mo и 0,042 % S |
41 ХХ |
0,50; 0,80 или 0,95 % Cr и 0,12; 0,20 или 0,30 % Mo |
43 ХХ |
1,83 % Ni; 0,50…0,80 % Cr; 0,25 % Mo |
46 ХХ |
0,85 или 1,83 % Ni и 0,20 или 0,25 % Mo |
47 ХХ |
1,05 % Ni; 0,45 % Cr и 0,20 или 0,35 % Mo |
Продолжение прил. 2
Окончание табл. 1
Обозначение |
Группа сталей |
48 ХХ |
3,50 % Ni и 0,25 % Mo |
51 ХХ |
0,80; 0,88; 0,93; 0,95 или 1,00 % Cr |
51 ХХХ |
1,03 % Cr |
52 ХХХ |
1,45 % Cr |
61 ХХ |
0,60 или 0,95 % Cr и 0,13 % min или 0,15 % min V |
86 ХХ |
0,55 % Ni; 0,50 % Cr и 0,20 % Mo |
87 ХХ |
0,55 % Ni; 0,50 % Cr и 0,25 % Mo |
88 ХХ |
0,55 % Ni; 0,50 % Cr и 0,35 % Mo |
92 ХХ |
2,00 % Si или 1,40 % Si и 0,70 % Cr |
50 ВХХ |
0,28 или 0,50 % Cr |
51 ВХХ |
0,80 % Cr |
81 ВХХ |
0,30 % Ni; 0,45 % Cr и 0,12 % Mo |
94 ВХХ |
0,45 % Ni; 0,40 % Cr и 0,12 % Mo |
Примеры обозначения сталей:
1045 – сталь относится к группе 10 ХХ качественных конструкционных нересульфинированных с содержанием углерода 0,45 % и марганца менее 1 %;
4032 – легированная сталь (группа 40 ХХ) со средним содержанием: углерода 0,32 % и 0,2 или 0,25 % молибдена;
8625 – легированная сталь (группа 86 ХХ) со средним содержанием: углерода 0,25 %; 0,55 % никеля; 0,5 % хрома и 0,2 % молибдена.
Кроме четырех цифр в наименованиях сталей могут встречаться и буквы. Буквы В и L означают, что сталь легирована соответственно бором (0,0005…0,03 %) или свинцом (0,15…0,35 %). Буквы ставятся между второй и третьей цифрой обозначения, например, 51 В 60 или 15 L 48. Буквы М и Е ставятся впереди наименования стали и означают, что сталь предназначена для производства неответственного сортового проката (буква М) или выплавлена в электропечи (буква Е). В конце наименования может присутствовать буква Н, означающая, что сталь имеет высокую прокаливаемость.
Коррозионно-стойкие стали обозначаются тремя цифрами и следующими за ними одной, двумя или более буквами. Первая цифра показывает класс стали. Так, например, аустенитные коррозионно-стойкие стали начинаются с цифр 2 ХХ и 3 ХХ, а ферритные или мартенситные – 4 ХХ. Последние две цифры определяют порядковый номер стали в группе.
Продолжение прил. 2
Значения букв, следующих за цифрами, приведены в табл. 2.
Таблица 2