книги из ГПНТБ / Лачинов, Н. В. Клепка и чеканка стальных конструкций учеб. пособие

ние в воде, масле или растворе солей или кислот. После закалки сталь становится твердой и хрупкой. Для умень­ шения хрупкости закаленной стали, некоторого снижения твердости, увеличения пластичности применяют отпуск.

Практически закалка применяется для углеродистых сталей с содержанием углерода более 0,25—0,3%, а глав­ ным образом, для инструментальных и легированных ста­ лей; углеродистые стали с содержанием углерода менее 0,25—0,3% незначительно изменяют свои свойства при закалке, т. е. практически не закаливаются.

Весь режущий инструмент и рабочие части измери­ тельного инструмента закаливаются для получения вы­ сокой твердости и износоустойчивости. Детали подшип­ ников качения (шарики, ролики, кольца), зубья шестерен, пальцы, кулачки и т. п. закаливаются для повышения твердости и сопротивления истиранию.

Отпуск . Закаленная сталь находится в напряжен­ ном состоянии. Чтобы ослабить напряжение, уменьшить хрупкость и получить требуемые механические свойства, сталь подвергают отпуску. Отпуском называется про­ цесс нагрева закаленной стали до температуры ниже 700° С, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения.

Обычно отпуск после закалки применяют для инстру­ мента и других изделий, изготовленных из инструмен­ тальных и легированных сталей. Для строительных ста­ лей закалка п отпуск не применяются.

Вопросы для повторения

1. Что такое термическая обработка стали, в чем состоит ее сущ­ ность и назначение?

2.В чем заключается отжиг и что ом дает?

3.Как осуществляется нормализация, в чем ее особенности по сравнению с отжигом?

4.Как выполняется закалка, как она изменяет свойства стали?

5.В чем заключается и что дает отпуск?

§ 7. Понятие о цветных металлах и сплавах

Наибольшее применение в промышленности получи­ ли следующие цветные металлы: медь, алюминий, цинк, свинец, олово и др.

Ме д ь — металл желтовато-красного цвета, отличаю­ щийся большой пластичностью, хорошо куется в горячем и холодном состоянии, легко прокатывается в листы са-

00

мои малой толщины п хорошо протягивается в тончай­ шую проволоку. Для литья медь пригодна только в спла­ ве с оловом, цинком и некоторыми другими металлами.

Медь дефицитна и в основном применяется для элек­ трических машин и изделий, а также для сплавов. Медь обладает высокой проводимостью тепла и электрическо­ го тока, стойкостью против коррозии, низким коэффи­ циентом трения.

Л а т у н ь — сплав меди с цинком. Латунь хорошо пе­ реносит ковку, штамповку, высадку. Заводы выпускают латунь в виде листов, прутков, проволоки, труб.

Б р о н з а — сплав меди с оловом, а иногда еще и с цинком; бронзы весьма разнообразны и применяются, главным образом, для литья деталей механизмов и уст­ ройств. При добавке фосфора бронза используется для деталей, испытывающих при работе трение, например

требляется для изготовления корпусов мелких механиз­ мов облегченного типа, деталей мелких механизмов, по­ суды и др. Алюминий почти в 3 раза легче стали.

Сплавы алюминия незаменимы при изготовлении из­ делий небольшой массы, прочных и устойчивых против коррозии.

Алюминий с прибакой меди, марганца, магния и дру­ гих металлов называется дюралюминием, который при­ меняется для изготовления прочных изделий облегчен­

Олово также легко вытягивается в проволоку. Оно ус­ тойчиво против коррозии. В чистом виде применяется для лужения.

Олово, стойкое против разрушающего действия кис­ лорода, хорошо сохраняет другие металлы от окисления.

Сплавы на основе олова или свинца с добавлением сурьмы, меди и других элементов обладают свойствами значительно уменьшать трение в подшипниках и других трущихся деталях. Такие сплавы называются антифрик­ ционными (баббиты) и употребляются для вкладышей подшипников.

31

§ 8. Коррозия металлов

Коррозией принято называть разрушение металлов и сплавов под действием окружающей среды, с которой они соприкасаются в условиях службы или хранения. Коррозия представляет собой процесс химического или электрохимического разрушения металлов. Коррозионное разрушение начинается с поверхности металла и посте­ пенно распространяется вглубь.

Разрушающей средой при коррозии металла могут быть кислород воздуха, разные газы, а также всевозмож­ ные водные растворы (кислоты, соли, щелочи).

По характеру коррозионной среды, действующей на

ствии кислорода воздуха, продуктов сгорания топлива и других газов при высоких температурах;

коррозия под воздействием щелочей и других хими­ ческих продуктов;

подземная коррозия — при взаимодействии с почвой. Легирование стали никелем в количестве 3% и выше резко повышает ее стойкость против атмосферной корро­ зии. Сочетание хрома с никелем, меди с фосфором дает особенно благоприятные результаты в отношении устой­

чивости сталей против коррозии в атмосфере.

На стойкость против коррозии оказывает также влия­ ние и состояние поверхности: чем ровнее поверхность, тем медленнее протекает коррозия. Изделия с полиро­ ванной поверхностью лучше противостоят коррозии, чем обработанные другим способом.

Строительные стали в обычных условиях подвержены столь значительной коррозии, что приходится поверх­ ность их защищать специальными покрытиями. Если это­ го не сделать, то поверхностное разрушение может дос­ тигнуть значительной величины и сооружение выйдет из строя.

Современные методы защиты металлов от коррозии многочисленны, ниже приведены некоторые из них.

32

П о к р ы т и я н е м е т а л л и ч е с к и е. Используя крас* КП, лаки, эмалевые покрытия, защитные смазки, резину, эбонит, пластмассы, применяют:

лакокрасочные покрытия (масляные краски, лаки, эмалевые краски); они составляют до 80% всех способов защиты от коррозии; применяются для защиты стальных инженерных сооружений в период их службы и при хранении; \

эмалирование — покрытие слоем нерастворимых си­ ликатов типа стекла чугунных и стальных изделий: ванн, умывальников, моек, емкостей для пищевой промышлен­ ности, химической аппаратуры;

смазки для защиты от коррозии оборудования, ин­ струмента, стройматериалов при хранении на складах, транспортировке;

гуммирование — покрытие металла резиной или эбо­ нитом для защиты покрытия внутренней поверхности арматуры и труб;

покрытие слоем пластмассы (путем футерования) для защиты от коррозии стальных труб.

П о к р ы т и я м е т а л л и ч е с к и е . Изделия покрыва­

крывают тонколистовую сталь, изготовляя белую жесть для консервной тары; слой олова наносят на внутреннюю поверхность котлов для варки пищи .и т. д.;

свинцевание для покрытия деталей химической аппа­ ратуры;

гальванические покрытия (никелирование и хроми­ рование) для защиты от коррозии санитарно-технической арматуры;

металлизацию (набрызгивание) — нанесение на по­ верхность изделий расплавленного и распыленного ме­ талла применяют главным образом в машиностроении.

Вопросы для повторения

1.Что такое коррозия металла, как она возникает, к чему она мо­ жет привести?

2.Какие виды коррозии различают по характеру коррозионной

среды?

3.Какое влияние па устойчивость против коррозии оказывают легирование стали и обработка поверхности?

4.Какие имеются способы защиты от коррозии?

§9. Контроль качества металла

Внекоторых случаях требуется установить, соответ­ ствует ли в действительности состав стали тому, который обозначен в сопроводительном документе на металл (сертификате). Для этой цели от материала берут пробу на химический анализ. У многих материалов пробу берут

ввиде опилок или стружки. Твердые и хрупкие сплавы дробят в порошок в специальных ступках. Количество стружки или опилок должно быть около 50 г. Перед от­ бором опилок или стружки с поверхности исследуемого металла удаляют окалину, ржавчину, песок, масло. Для отбора опилок поверхность металла предварительно за­ чищают до металлического блеска старым напильником или абразивным бруском, а затем чистым напильником проводят опиливание для получения опилок. Сверло для отбора стружки также должно быть совершенно чистое, лучше новое.

Для большой точности контроля стружку или опилки берут не с поверхности металла, а по всей его толщине или на половине толщины. Кроме того, отбор стружки или опилок делают в нескольких местах.

Вусловиях монтажных участков иногда возникает

необходимость проверить марку легированной стали. Б таких случаях можно пользоваться переносным стилоскопом, с помощью которого определяют наличие тех или иных легирующих элементов в стали. Стилоскоп со­ стоит из генератора дуги переменного тока и оптического прибора. Сущность спектрального анализа заключается в следующем: к испытуемому изделию приближается электрод от генератора стилоскопа, и между изделием и электродом возбуждается электрическая дуга.

Для возбуждения дуги требуется на испытываемом изделии очистить участок 20x20 мм от грязи, краски, окалины и т. п. до блеска. Химические элементы иссле­ дуемой стали испаряются под действием высокой темпе­ ратуры электрической дуги и пары этих элементов рас­ сматривают в оптический прибор стилоскопа. Пары раз­ личных элементов (хрома, молибдена и др.) дают спектральные линии различного цвета и по этому цвету,

34

видимому в оптический прибор, судят о наличии того или иного химического элемента в исследуемой стали.

Точность количественного определения при помощи стилоскопа отдельных элементов в составе стали дос­ таточна для практических целен контроля в монтажных условиях.

В соответствии с требованиями строительных норм и правил (СНиП)1—В.12-62* в дальнейшем будут рас­ сматриваться только те марки сталей, которые исполь­ зуются при строительстве клепаных каркасов различных зданий и инженерных сооружений (мостов, балок и ферм грузоподъемных кранов, башен, резервуаров), а именно:

марки СтО, ВСтЗкп, ВСтЗпс, ВСт4 (ГОСТ 380—71); марки СтЗ мост. (ГОСТ 6713—53); марки 14Г2, 15ГС, 10Г2С — по специальным техничес­

ким условиям; марки 10Г2СД, 15ХСНД(НЛ-2) и 10ХСНД(СХЛ-4)

(ГОСТ 5058—65)*;

марки Юкп (Ст2), 20кп и 09Г2 — в соответствии с ГОСТ 10304—70* на заклепки нормальной точности обще­ го назначения; Ст2 и СтЗ мартеновская и 09Г2 мартенов­ ская спокойная для заклепок по требованиям СНиП I—

В.12—62*.

Вопросы для повторения

1.Как контролируют состав металлов?

2.Каким способом берут пробу металла для определения его хи­

мического состава?

3.Как предотвратить попадание в пробу металла посторонних ве­ ществ: ржавчины, грязи, масла?

4.Каким способом проверяют, соответствует ли марка данной легированной стали сопроводительным документам на нее?

ГЛАВА II.

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

§ 10. Пластмассы

Существует множество различных видов пластмасс. Они изготовляются из смол сложного химического соста­ ва, которые служат связующим веществом для других материалов, являющихся наполнителями.

В состав пластмасс входят: наполнители (древесная мука, асбест, ткани, бумага и др.), предназначенные для повышения прочности и снижения усадки пластмдсс;

пластификаторы, повышающие пластичность материала; смазка (стеарин, воск), предупреждающие прилипание изделия к пресс-форме; красители и другие добавки.

Пластмассы почти в 2 раза легче алюминия и в 5—8 раз легче стали; некоторые виды пластмасс легче пробки.

Пластмассы обладают достаточной механической прочностью, высокими фрикционными свойствами, хими­ чески стойки, газо- и паронепроницаемы, имеют высокие электроизоляционные и другие свойства, благодаря ко­ торым широко применяются в промышленности и в быту.

П о л и э т и л е н применяют для изготовления труб, вентилей, кранов, небыощейся посуды, для обкладки стенок химических аппаратов и резервуаров, для электро- и радиоаппаратуры-и т. д.

Из ф т о р о п л а с т а изготовляют трубы, гибкие шлан­ ги, мембраны, вентили, краны; из д е к о р о з и т а — изде­ лия, обладающие повышенной кислото- и щелочестойкостью.

Взамен цветных металлов в аппаратах, работающих в агрессивных средах, используют в и н и п л а с т .

Т е к с т о л и т — масло-, бензо- и воздухостоек, а так­ же обладает высокими механическими свойствами; при­ меняется для изготовления уплотняющих прокладок, зубчатых колес, подшипников и некоторых деталей па­ ровых котлов.

С т е к л о т к а н ь — теплостойкий материал, обладаю­ щий большой механической прочностью (детали самоле­ тов, судов, различные резервуары, кузова легковых ав­ томобилей и др.).

§ 11. Прокладочные и набивочные материалы

При сборке некоторых деталей механизмов, трубо­ проводов, сосудов и др. требуется получить герметичное соединение, не проницаемое для жидкостей, газов, пара, воздуха. Чтобы добиться герметйчного соединения ме­ таллических деталей, например двух фланцев между со­ бой или основания с крышкой корпуса механизма, требуется чрезвычайно высокая точность обработки сты­ куемых поверхностей. Обработка металлической поверх­ ности с высокой точностью является очень дорогой и трудо­ емкой операцией. Поэтому такой операции стараются избегать, применяя способ, изложенный ниже.

36

Пеньковую плетенку применяют для прокладок в не­ ответственных соединениях, льняную — для подмотки на резьбовые соединения водяных трубопроводов (кроме питьевых), а также под болты в тех случаях, когда бол­ товое соединение должно быть водонепроницаемым.

Фибр а — твердый и в то же время эластичный мате­ риал, вполне пригодный для прокладок. Однако она не­ достаточно устойчива против действия жидкостей, поэ­ тому фибровые прокладки ставят преимущественно на воздухопроводах, особенно высокого давления.

Н а б и в о ч н ы е м а т е р и а л ы . Выше мы рассматри­ вали уплотнение стыка плоских поверхностей, встречаю­ щееся во фланцевых и подобных им соединениях. А те­ перь познакомимся с уплотнением цилиндрических по­ верхностей, из которых одна охватывает другую. Такое соединение встречается в трубопроводной арматуре (рис. 3), где шпиндель 1 проходит через отверстие в крышке 2. Зазор 7 между шпинделем и отверстием крышки дол­ жен обеспечивать вращение шпинделя. Чтобы сделать такое соединение герметичным, применяют мягкую саль­

38

никовую набивку 3, которую закладывают в гнездо и сжимают грундбуксой 4 так, чтобы шпиндель мог пово­ рачиваться при небольшом усилии. При этом набивка настолько уплотняется, что не пропускает рабочую среду.

Любая набивка, применяемая для уплотнений, не дол­ жна разрушаться от воздействия на нее рабочей среды, выдерживать высокую температуру рабочей среды, сох­ ранять эластичность и не портить (не вызывая коррозии) поверхность шпинделя.

Для набивки сальников трубопроводов и машин низ­ кого давления применяют льняную и пеньковую пряди, резино-парусиновую и асбестовую набивку.

§ 12. Абразивные материалы

Абразивные материалы используются в различных инструментах для обдирочных работ, а также и для точ­ ного внутреннего и наружного шлифования, для заточки инструментов.

Преимущество применения абразивных материалов в том, что абразивными материалами можно обрабатывать металлы, сплавы и неметаллические материалы любой твердости, а кроме того, выполнять зачистку отдельных узлов громоздких конструкций и сооружений с помощью шлифовальных машинок.

Из абразивных материалов изготовляют различные шлифовальные инструменты (круги, оселки, бруски, го­ ловки, шлифовальные шкурки). Используют также по­ рошки н пасты абразивных материалов, которыми обра­ батывают поверхности изделий (шлифуют, притирают, полируют).

Абразивные материалы бывают естественные, встре­ чаемые в земной коре — песчаник, наждак, корунд и др.,

состоит из зерен кварца, связанных глинистыми и извест­ ковыми веществами. Применяется для заточки простого инструмента (топоры, зубила и т. д.). Из мелкозернисто­ го песчаника обычно делают бруски для окончательной заточки инструмента.

К о р у н д — очень твердый минерал, состоящий из глинозема, т. е. окиси алюминия. Корунд обладает хоро­ шими режущими свойствами, применяется для изготов­ ления шлифовальных кругов и притирочных порошков.

39