Обозначения легирующих элементов

А – мало S и P	Г – Mn	Л – для литья	С – Si	Х – Cr
Б – Nb	Д – Cu	М – Mo	Т – Ti	Ц – Zr
В – W	К – котельная	Н – Ni	Ф – V	Ю – Al

Низколегированные стали 16ГС и 09Г2С прочнее Ст3, сталей 20 и 20К (нормативные допускаемые σ на 15 – 35% больше, чем для углеродистых сталей). Используют для аппаратов, работающих в условиях пониженной температуры (до -70ºC).

Краткая характеристика чугунов

Чугуны – это сплавы Fe с C при [C]>2%.

Кроме C простые углеродистые чугуны содержат: Si до 4%; Mn до 2%; P до 1 – 1,2%; S до 0,2%.

Чугуны более хрупки, чем стали (работают при p≤6 кгс/см²=0,6 МПа).

Перерабатываются только литьём!

Серый чугун (10 марок); [C]=3,2 – 3,5%; δ≤0,5% [графит пластинчатый].

СЧ 12-28………………………………………...СЧ 38-60

σ_в σ_изг σ_в σ_изг

Применение: реакторы (СЧ15-32; СЧ18-36), вкладыши автоклавов, сальники, краны, трубы (СЧ32-52).

Ковкий чугун (7 марок); [хлопьевидный графит];

КЧ 30-5…………………………………………….КЧ 37-12

σ_в δ, % σ_в δ, %

Применение: детали насосов, шары для мельниц и другие.

Высокопрочный чугун (9 марок); [шаровидный графит];

ВЧ 45-0…...ВЧ 40-10……ВЧ 60-2

Применение: муфты, валы, шестерни.

Легированные чугуны

Широко применимы кислотостойкие кремнистые чугуны – ферросилид и антихлор.

Ферросилид

Fe+C+14,5 – 18% Si  С15 и С17

Стоек при контакте с HNO₃, H₂SO₄, холодной HCl (царги колонн; реакторы; ц/б насосы; трубы). Хрупок, чувствителен к резким колебаниям температуры.

Антихлор

15%Si

3,5-4% Mo МФ-15  стоек к HCl до кипения

0,5% C

Применение: реакторы; насосы; арматура.

Дорог и трудно перерабатывается.

Щелочестойкие чугуны СЧЩ-1 и СЧЩ-2

1 – 2% Si;

0,4 – 0,8% Cr;

до 1% Ni;

0,4 – 0,8% Mn и другие.

Стойки к концентрированным растворам и расплавам щелочей.

Применение: плавители щелочей; реакторы для щелочного плавления арилсульфонатов.

Ферросплавы

Методом доменной плавки получают ферросплавы – сплавы Fe с другими элементами, содержащимися в повышенных количествах: ферроалюминий, феррованадий, ферромарганец, ферросилиций, феррохром и др.

Ферросплавы используются в двух направлениях:

• для раскисления углеродистых сталей;

• для получения легированных сталей.

3.1.1.2. Краткая характеристика металлических материалов с высокой удельной прочностью

К металлическим материалам с большой удельной прочностью относятся:

• титан и его сплавы;

• алюминий и его сплавы;

• магний и его сплавы.

Для целого ряда областей техники важное значение имеет сочетание высокой прочности с относительно небольшой массой детали. Эффективность применения материала в данном случае характеризуется величиной удельной прочности.

Удельная прочность – это прочность материала, приходящаяся на единицу его плотности. Удельную прочность материала (σ_В ^уд) рассчитывают по формуле:

σ_В ^уд= σ_В /(ρ·g) ,

где σ_В – прочность материала, определенная в разрывной машине, Па;

ρ – плотность материала, кг/м³;

g – ускорение силы тяжести, ~9,81 м/с².

Обратим внимание читателя на то, что в СИ удельная прочность выражается в единицах длины (!) и называется разрывной длиной материала.

Разрывная длина материала – это длина образца материала, при которой испытуемый материал разрушится под действием силы тяжести. Весьма часто в технической литературе в качестве величины удельной прочности того или иного материала приводят также отношение σ_В /ρ [в МПа/(т/м³)].