- •Технология материалов
- •Содержание
- •Введение
- •1. Идентификация материалов в условиях эксплуатации судна
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения и методические указания
- •3. Оборудование, приборы, инструмент и материалы,
- •4. Порядок выполнения работы
- •2. Определение ударной вязкости материала корпуса судна
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения и методические указания
- •4. Порядок выполнения работы
- •3. Определение твердости материалов рабочих поверхностей деталей судовых технических средств
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения и методические указания
- •Деталей стс
- •Твердости по Роквеллу в зависимости от свойств испытуемого материала
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Влияние химического состава материалов на свойства и применение в судостроении и судоремонте
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения и методические указания
- •Основных легирующих элементов в сплавах
- •Применяемых в судоремонте
- •3. Порядок выполнения работы
- •6. Определение склонности свариваемого материала к закалке в зоне термического влияния
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения и методические указания
- •3. Оборудование, инструмент и материалы, необходимые для выполнения лабораторной работы
- •4. Порядок выполнения работы
- •7. Влияние режимов работы технологического оборудования сварочного поста судна на строение сварных соединений
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения и методические указания
- •3. Приборы и материалы, используемые при выполнении работы
- •4. Порядок выполнения работы
- •8. Влияние элементов режима работы оборудования судовой механической мастерской на качество обработанной поверхности детали
- •1. Цель работы
- •Вопросы к модульным контрольным работам и зачету по курсу. Критерии оценки ответов
- •Перечислить:
- •2. Дать определение:
- •3. Изобразить схематически:
- •4. Привести классификацию:
- •Критерии оценки ответа
- •Список дополнительной литературы для подготовки к выполнению лабораторных работ и зачету по курсу
- •Технологія матеріалів лабораторний практикум
- •65029, М. Одеса, Дідріхсона, 8, корп. 7.
Основных легирующих элементов в сплавах
|
Легирующий элемент |
Сплав |
Легирующий элемент |
Сплав | ||
|
сталь |
цветных металлов |
сталь |
цветных металлов | ||
|
Хром |
Х |
Х |
Ванадий |
Ф |
— |
|
Вольфрам |
В |
— |
Алюминий |
Ю |
А |
|
Молибден |
М |
— |
Азот |
А |
— |
|
Титан |
Т |
Т |
Бор |
Р |
Б |
|
Кобальт |
К |
— |
Цирконий |
Ц |
— |
|
Никель |
Н |
Н |
Ниобий |
Б |
— |
|
Медь |
Д |
М |
Фосфор |
П |
Ф |
|
Кремний |
С |
К |
Цинк |
— |
Ц |
|
Марганец |
Г |
Мц |
Свинец |
— |
С |
|
Магний |
— |
Мг |
Бериллий |
— |
Б |
|
Железо |
— |
Ж |
Селен |
Е |
— |
|
Серебро |
— |
Ср |
Редкоземельные |
Ч |
— |
По степени легирования стали условно подразделяют на низколегированные с суммарным содержанием легирующих элементов до 2,5 %; среднелегированные — 2,5 … 10 % и высоколегированные — более 10 %.
Наиболее обобщенная информация о том или ином материале содержится в его марке. Ее можно извлечь, зная основные принципы маркировки — для железоуглеродистых материалов и материалов на основе цветных металлов они несколько отличаются (табл. 5.2).
Таблица 5.2 - Условные обозначения марок материалов,
Применяемых в судоремонте
|
Материал |
Принципы и примеры маркировки |
|
Стали | |
|
Углеродистая обычного качества |
Буквами Ст. и цифрами от 0 до 6. Увеличение номера означает повышение содержания С и прочности. Пример: Сталь Ст.5 — углеродистая сталь обычного качества, 5-й уровень прочности. |
|
Качественная углеродистая
|
Двумя цифрами: 05, 08, 10, 15, 20 … 60. Они показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Пример: Сталь 45 — качественная углеродистая сталь, содержание углерода ~ 0,45 %; остальное – железо и примеси. |
Продолжение табл. 5.2
|
Углеродистая инструментальная |
Буквой У и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква А после цифр обозначает, что сталь высококачественная. Пример: Сталь У8 — углеродистая качественная инструментальная сталь с содержанием 0,8 % С, остальное железо и примеси. |
|
Качественные легированные стали |
Двузначное число в начале марки показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Стоящие за ними блоки (буква и число) указывают на присутствие определенных легирующих элементов (см. табл. 5.1) и их содержание в процентах. Если содержание легирующих элементов менее 1… 1,5 %, то цифра отсутствует. Буква А в конце марок отвечает высококачественным сталям. Пример: Сталь 38Х2МЮА – высококачественная улучшаемая сталь с содержанием углерода ~ 0,38 %, хрома 2 %, молибдена 1 %, алюминия 1 %; остальное – железо и примеси. Пример: Сталь 12Х18Н9Т – качественная коррозионностойкая сталь с содержанием углерода ~ 0,12 %, хрома 12 %, никеля 9 %. титана 1 %; остальное – железо и примеси.
|
|
Легированная инструментальная |
Число, стоящее в начале марки, указывают среднее содержание углерода в десятых долях процента, если оно более 0,1%. Числа, стоящие после букв, обозначающих легирующий элемент, показывают его среднее содержание в процентах. Пример: Сталь 9ХС — легированная инструментальная сталь, углерода – 0,9%, хрома и кремния – по 1%, остальное – железо и примеси |
|
Шарикоподшипниковая высококачественная |
Буквами ШХ и числом, показывающими содержание хрома в десятых долях процента. Буквы после цифр показывают наличие других легирующих элементов в процентах. Пример: Сталь ШХ15СГ — высокоуглеродистая хромистая сталь, 1% С, 1,5% Cr, 1 % Si, 1% Mn, остальное – железо и примеси |
|
Чугун | |
|
Серый |
Буквами СЧ и числами, обозначающими предел прочности при растяжении в кГс/мм2. Пример: серый чугун СЧ 15 — предел прочности при растяжении 12 кГс/мм2 (120 МПа). |
Продолжение таблицы 5.2
|
Ковкий |
Буквами КЧ. Первое число обозначает временное сопротивление разрыву в кГс/мм2, второе — относительное удлинение в процентах. Пример: ковкий чугун КЧ 35-10 — предел прочности при растяжении 35 кГс/мм2 (350 МПа), относительное удлинение не менее 10%. | |
|
Высокопрочный |
Буквами ВЧ. Первое число обозначает временное сопротивление разрыву в кГс/мм2, второе — относительное удлинение в процентах. Пример: высокопрочный чугун ВЧ 60-2 — предел прочности при растяжении 60 кГс/мм2 (600 МПа), относительное удлинение не менее 2%. | |
|
Цветные металлы и сплавы на их основе | ||
|
Алюминий |
Буквой A, число характеризует чистоту металла. Чем оно больше, тем чище материал. Пример: A99 — 99,99% Al. Остальное примеси. | |
|
Литейные алюминиевые сплавы |
Буквами АЛ, после которых указывается номер разработки. Пример: АЛ9 — литейный сплав алюминия, разработка № 9. | |
|
Деформируемые алюминиевые сплавы |
Буквой Д или другими, после которых указывается номер разработки сплава. Пример: Сплав Д16 — деформируемый алюминиевый сплав № 16. | |
|
Литейные магниевые сплавы |
Буквами МЛ, после которых указывается номер сплава. Пример: Сплав МЛ2 — литейный магниевый сплав № 2. | |
|
Деформируемые магниевые сплавы |
Буквами МА, затем указывается номер сплава Пример: Сплав МА2 — магниевый деформируемый сплав № 2. | |
|
Медь |
Буквой М, после которых указывается число (00, 0, 1 …4), характеризующее чистоту металла – чем оно больше, тем выше содержание примесей. Пример: Медь М1 — относительно чистая медь. | |
|
Латуни литейные |
Буквой Л. Последующие сочетания букв и чисел указывают на присутствие легирующих элементов и их содержание в процентах. Пример: Латунь ЛЦ17К3 — литейный сплав на основе меди, 17% цинка, 3% кремния, остальное – медь и примеси. | |
Продолжение таблицы 5.2
|
Латуни деформируемые |
Буквой Л. Последующие буквы указывают на присутствие легирующих элементов. Первое число обозначает содержание меди в процентах, остальные — соответствующее последовательности букв содержание легирующих элементов в процентах. Пример: Латунь ЛЖМц59-1-1— деформируемый сплав на основе меди; Cu – 59%, Fe – 1%, Mn – 1%, остальное – Zn и примеси. |
|
Бронзы литейные
|
Буквами Бр. Последующие сочетания букв и чисел указывают на присутствие легирующих элементов и их содержание в процентах. Пример: Бронза Бр.О5Ц5С5 — литейный сплав на основе меди, Sn – 5 %, Zn – 5 %, Pb – 5 %, остальное – Cu и примеси. |
|
Бронзы деформируемые |
Буквами Бр. Последующие буквы указывают присутствующие легирующие элементы, а цифры — их содержание в процентах (соответственно) Пример: Бронза Бр.ОЦС4-4-2.5 — деформируемый сплав на основе меди, Sn – 4%, Zn – 4%, Pb – 2.5%, остальное – Cu и примеси. |
|
Баббиты |
Буквой Б и числом, показывающим содержание олова в процентах. Пример: Б83 — антифрикционный сплав, 83 % олова, остальное – другие элементы и примеси. |
|
Оловянно-свинцовые припои |
Буквами ПОС. Последующие буквы К или Су указывают на присутствие кадмия или сурьмы. Первое число обозначает содержание олова в процентах, второе — содержание кадмия или сурьмы. Пример: Припой ПОССу 61-1,5 — оловянно-свинцовистый припой, олова – 61%, сурьмы – 1,5%, остальное – свинец и примеси. |
|
Серебряные припои |
Буквами ПСр и цифрой, указывающей содержание серебра в процентах. Пример: ПСр 40 — серебряный припой Ag – 40%, остальное медь, другие элементы и примеси. |
2.3. Классификация и маркировка цветных металлов и сплавов на их основе
Алюминий — легкий металл (плотность 2700 кг/м3), обладает высокими теплопроводностью и электропроводимостью, стоек к коррозии. Температура плавления алюминия 661 °С. Сплавы Al разделяют на деформируемые и литейные.
Деформируемые сплавы хорошо обрабатываются давлением — их используют для изготовления листов, фасонного профиля, труб, крыльчаток, фитингов и др.
Из литейных алюминиевых сплавов производят корпуса приборов, электродвигателей, трубопроводную арматуру, крыльчатки насосов и др.
Магний — легкий металл (плотность 1740 кг/м3), температура его плавления 651 °С. Его основным преимуществом по сравнению с алюминием, является меньшая плотность. Это позволяет с успехом использовать литейные и деформируемые сплавы Mg в приборостроении, при постройке маломерных судов, технике летательных аппаратов и пр.
Медь — металл с относительно высокой плотностью (8940 кг/м3), температура плавления 1083 °С. По электро- и теплопроводности медь уступает только серебру. Так как примеси резко снижают эти показатели, для проводников тока применяют только достаточно чистый металл марок М0 и М1. Медь с более высоким содержанием примесей используют как поделочный материал: листы, трубы, прутки и др.
Среди сплавов на основе Cu выделяют две основные группы: латуни — сплавы меди, в которых цинк является основным легирующим элементом; бронзы — сплавы меди с другими элементами, в числе которых, но только наряду с другими, может быть и цинк. Медные сплавы обладают высокими механическими и технологическими свойствами, хорошо сопротивляются износу и коррозии.
Бронзы и латуни разделяют на деформируемые и литейные. Последние отличаются от деформируемых тем, что в их состав вводят добавки, улучшающие литейные свойства сплава. Однако эти добавки снижают пластичность литейных бронз и латуней по сравнению с деформируемыми.
Титан — металл с температурой плавления 1665°C и плотностью 4500 кг/м3. Он обладает высокой коррозионной стойкостью в морской воде. Удельная прочность4 Ti выше, чем у многих легированных конструкционных сталей. Поэтому при замене титановыми сплавами сталей можно при равной прочности уменьшить массу детали на ~ 40 %. Но Ti имеет низкую жаропрочность — при температурах выше 550…600 °С легко окисляется и поглощает водород. Титан хорошо обрабатывается давлением и сваривается, из него изготовляют сложные отливки, но обработка его резанием затруднительна.
Среди сплавов титана наибольшее применение нашли сплавы, легированные алюминием — это позволяет широко использовать его при изготовлении легких корпусных конструкций в судостроении и аэрокосмической технике.
2.4. Классификация и свойства пластмасс
Пластмассами (пластиками) называют искусственные материалы, получаемые на основе органических полимерных связующих веществ. Эти материалы способны при нагревании размягчаться, становиться пластичными, и тогда под давлением им можно придать заданную форму, которая затем сохраняется.
Свойства пластмасс зависят от состава отдельных компонентов, их сочетания и количественного соотношения, что позволяет изменять характеристики пластиков в широких пределах.
По связующему веществу пластмассы подразделяют на термопластичные (термопласты), получаемые на основе термопластичных полимеров, и термореактивные (реактопласты) — на основе термореактивных смол.
Термопласты (линейчатая или разветвленная структура) удобны для многократной переработки в изделия, дают незначительную усадку при формовании (1…3%), отличаются большой пластичностью и способностью к ориентации. Наиболее распространенные материалы этой группы — полиэтилен, винипласт, фторопласт (тефлон) и др. Обычно они не содержат наполнителей и применяются для изготовления емкостей для воды, труб, листов, кульков и пр.
Термореактивные полимеры после отверждения и перехода связующего в термостабильное состояние (сетчатое строение) хрупки и их повторная тепловая переработка невозможна — гетинакс, текстолит и др. Из них изготавливают листы, корпусные детали в электротехнике, шестерни, платы электронных приборов и т.п.
По виду наполнителя пластмассы делят на порошковые (с наполнителями в виде древесной муки, сульфитной целлюлозы, графита, талька, измельченных стекла, мрамора, асбеста, слюды), волокнистые (с наполнителями в виде волокон льна, стеклянного волокна, асбеста) и др.
К числу наиболее важных с точки зрения безопасности мореплавания являются газонаполненные пластмассы (наполнитель — воздух или нейтральные газы). В зависимости от структуры их подразделяют на пенопласты и поропласты: первые применяют в спасательных средствах, вторые — в качестве фильтров.
По применению пластмассы можно подразделить на силовые (конструкционные, фрикционные и антифрикционные) и несиловые (оптически прозрачные, химически стойкие, электроизоляционные, теплоизоляционные, декоративные, уплотнительные, вспомогательные). Однако это деление условно, так как одна и та же пластмасса может обладать разными свойствами. Например, полиамиды применяют в качестве антифрикционных и электроизоляционных материалов и т. д.
Таким образом, пластмассы по своим физико-механическим и технологическим свойствам являются прогрессивными и часто незаменимыми материалами для судостроения.