Пермский государственный технический университет

Кафедра Материаловедение

Группа КТЭИ-03-2

Реферат

Материалы, применяемые в машиностроении

Выполнила ЯгудинаА.Р.

Проверил .Береснев Г.А.

Пермь 2005

Введение

На сегодняшний день стали являются основным конструкционным материалом для изготовления нагруженных деталей машин, сооружений, элементов подвижного состава.

Сталями называют сплавы железа с углеродом и некоторыми другими химическими элементами.

По химическому составу различают стали углеродистые и легированные.

Если сталь имеет в своем составе только Fe, C и некоторое количество постоянной примеси, то такую сталь называют углеродистой. Если в углеродистую сталь специально введены один или несколько так называемых легирующих элементов (Cr, Ni, W и др.) с целью улучшения ее служебных и технических свойств, то такую сталь называют легированной.

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь – наиболее распространенный продукт металлургической промышленности и широко применяется для всевозможных сооружений (железных дорог, мостов, зданий и др.), деталей машин, приспособлений и т.д.

Углеродистую сталь классифицируют по различным ее признакам. Например, по химическому составу, в зависимости от степени раскисления, по структуре, качеству и назначению.

В зависимости от степени раскисления стали делят на спокойную, полуспокойную и кипящую.

Полуспокойную сталь раскисляют в меньшей степени, чем спокойную. По свойствам они занимают промежуточное положение между кипящей и спокойной.

Спокойная сталь полностью раскислена ферромарганцем, ферросилицием и алюминием (путем их последовательного введения): в изложнице застывает спокойно; имеет более однородный состав. Из нее изготавливают рельсы, колеса, оси, листовые рессоры, пружины, а также другие детали подвижного состава, испытывающие большие нагрузки. Используют также для изготовления металлических пролетов мостов.

(Ст3сп2 - сталь углеродистая обыкновенного качества, спокойная, категория поставки-2)

Кипящая сталь раскислена не полностью (только ферромарганцем), поэтому она при заливке в изложницу и при кристаллизации продолжает «кипеть». В результате свободного кипения из нее более полно выходят HMB. Эта сталь отличается повышенной пластичностью, хорошо штампуется, сваривается и поэтому применяется в основном для изготовления деталей методом штамповки из листов с последующей сваркой. Она дешевле спокойной, однако, из-за значительной неоднородности состава ее применение ограничено. Важным преимуществом является отсутствие сосредоточенной усадочной раковины в слитке, поэтому на 10-20% увеличивается выход годного металла.

По назначению углеродистые стали делятся на конструкционные и инструментальные.

Конструкционные углеродистые стали используют в машиностроении и строительном деле. В зависимости от величины и характера нагрузки, прикладываемой к изделиям, выполненным из них, они делятся на стали обыкновенного качества и стали качественные.

В сталях обыкновенного качества допускается большее содержание S, P, HMB, газов и других примесей, чем в сталях качественных. Они выплавляются мартеновским, бессемеровским или томасовским способами и применяется для сортового и листового проката, гвоздей, заклепок, болтов, труб и т.д. Особых требований к составу шихты, процессу плавки и разливки обычно не предъявляется.

По ГОСТу сталь обыкновенного качества в зависимости от качества разделяется на две группы:

Группа А – сталь, у которой гарантируются только механические свойства.

Химический состав не гарантируется. Поэтому стали этой группы можно подвергать только механической обработке; нагревать и сваривать их нельзя. Маркируются они следующим образом: Ст0, Ст1…Ст6. Чем выше номер, тем выше содержание углерода в стали, тем она более твердая и менее пластичная. Номер марки характеризует механические свойства. Из этих сталей изготавливают детали для подвижного состава без термической обработки.

Группа Б (БСт0,БСт1…БСт6) - выпускаются с гарантируемым химическим составом, поэтому их можно нагревать (например, для ковки), а затем с помощью термообработки исправлять нарушенную структуру и придавать необходимые свойства.

Группа В (ВСт0,ВСт1…ВСт6) – идущие на изготовление сварных конструкций, различаются по механическим свойствам и химическому составу.

Качественные углеродистые стали выплавляется в мартеновских и электрических печах и применяется для изготовления более ответственных деталей машин и механизмов. Ее получают при более строгом соблюдении технологии выплавки. Она превосходит сталь обыкновенного качества по однородности, а также содержит меньше вредных примесей (серы и фосфора). Маркировка этой стали производится двумя цифрами, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Из-за высокой хрупкости конструкционные углеродистые стали содержат углерода не более 0.85%.Так, марка 25 содержит углерода в среднем 0.25%. Для маркировки кипящей стали используют буквы кп (например. 08 кп). Буква А, стоящая в конце марки, свидетельствует об улучшенном металлургическом качестве.

Инструментальные углеродистые стали являются сталями высокоуглеродистыми (содержание углерода 0.7-1.3%), что гарантирует им высокую твердость, необходимую для придания инструменту режущих свойств и износостойкости. Инструментальная сталь выплавляется в мартеновских и электрических печах; применяется для изготовления различных инструментов (режущих, измерительных, ударных и пр.). Инструментальная сталь делится на качественную и высококачественную. Сталь качественная обозначается буквой У и цифрой, указывающей количество углерода в десятых долях процента, например, У7, У8 и далее до У13.

Сталь высококачественная инструментальная содержит меньше примесей(серы, фосфора), чем качественная; при ее маркировке добавляют букву А, например, У8А. Эти стали используют для изготовления мерительного, режущего и ударно-штампового инструмента. Существенным недостатком углеродистой стали является то, что эта сталь не обладает нужным сочетанием механических свойств. С увеличением содержания углерода увеличиваются прочность и твердость, но одновременно уменьшаются пластичность и вязкость, растет хрупкость.

Выбор марки стали и термическая обработка определяются назначением и характером эксплуатации инструмента.