Классификация

материалов

1. Материал как компонент оборудования

•Любой материал – не самоценен, а предназначен для изготовления изделия, которое может быть использовано как отдельно, так и в качестве детали более сложного оборудования. Таким образом, материал реализует свои свойства только в качестве компонента оборудования.

•Современные материалы создаются с заранее заданными свойствами, под конкретное, достаточно узкое назначение. Поэтому наименований и марок материалов очень много. Они собраны и классифицированы в специальных государственных стандартах и справочниках.

•В основе классификации чаще всего лежат:

–назначение (например, конструкционные материалы, инструментальные, электротехнические, строительные и т.п.);

–основные свойства, определяющие область использования (например, магнитные, проводниковые, полупроводниковые, износостойкие, коррозионно-стойкие и др.);

–химический состав материала (например, сплавы на основе железа, алюминия, меди, никеля, титана и других элементов, слюдяные и т.п.);

–структура (например, композитные, полимерные, металлические материалы и т.п.).

2. Конструкционные и инструментальные материалы

•Конструкционными называют материалы, предназначенные для изготовления деталей машин, приборов, инженерных конструкций, подвергающиеся механическим нагрузкам. Примеры: металлы и их сплавы (стали), композиты (железобетон), оксиды и их сплавы (стекло), дерево (сосна), полимеры (плексиглас) и др.

•Инструментальные материалы предназначены для изготовления различного инструмента (например, режущего, измерительного, штамповочного) и должны обладать высокой твердостью, прочностью, износо- и теплостойкостью. Примеры: стали, твердые сплавы и сверхтвердые материалы (алмаз, нитрид бора со структурой алмаза).

•Металлические сплавы основные конструкционные и инструментальные материалы.

2.1.Сплавы на основе железа

•Железо: технически чистое и особо чистое.

•Сплавы на основе железа подразделяются на стали, чугуны

исплавы железа с никелем, хромом, алюминием и другими элементами.

•Сплавы на основе железа с концентрацией углерода < 2,14 мас. % (2,14 мас. % соответствует максимальной растворимости углерода в железе) называются сталями, а сплавы с концентрацией углерода >2,14 мас. % – чугунами.

•Если легирующих компонентов больше, чем железа, и содержание железа менее 50 55 %, то такие «стали» называются сплавами.

2.2.Классификация сталей

•Сталь классифицируется по следующим признакам:

•способу производства (мартеновская, бессемеровская, конверторная, электросталь, тигельная, получаемая прямым восстановлением из обогащенной руды);

•химическому составу (углеродистая не содержащая специально вводимых легирующих элементов; легированная содержащая один или несколько элементов, специально введенных в нее для придания определенных свойств);

•назначению (конструкционная, инструментальная, с особыми свойствами);

•структуре (перлитная, аустенитная, ферритная, мартенситная, карбидная);

•качеству – по содержанию S и P: обыкновенного качества (S, P до 0,1 %), качественная (S, P < 0,035 %), высококачественная (S, P < 0,025 %), особовысококачественная (S < 0,015 %, P < 0,025 %).

2.1.1.Чистое железо

•Технически чистым называют железо, в котором суммарное содержание примесей – до 0,8 0,1 %, в том числе углерода – до 0,05 %.

•Технически чистое железо – главный компонент большинства

магнитных материалов.

•В зависимости от способа получения особо чистое железо

называется карбонильным или электролитическим.

•Примеры марок:

–электролитическое железо поставляемое в виде порошка (ПЖЭ-1, ПЖЭ-2);

–электролитическое железо – в виде кусков (ЖЭ-МП);

–чистое железо из продуктов прямого восстановления руд – в виде прутков различного размера (005ЖР, 008ЖР ).

2.2.1.Углеродистая сталь

•Углеродистая сталь по назначению подразделяется на

конструкционную, инструментальную, электротехническую, котельную и др.

•По содержанию углерода, оказывающему влияние на структуру, стали делятся относительно эвтектоидного состава (0,8 % С) на

доэвтектоидные и заэвтектоидные. Низкоуглеродистые стали содержат углерода до 0,25 % масс., среднеуглеродистые – до 0,5

%масс. C, высокоуглеродистые – > 0,5 % масс. C.

•По качеству – на стали обыкновенного качества и качественные.

•Углеродистая качественная конструкционная сталь классифицируется по видам обработки на горячекатаную и кованую, калиброванную, круглую со специальной отделкой поверхности – серебрянку.

2.2.1.1. Маркировка углеродистой

стали обыкновенного качества

•Например, сталь марки Ст4сп:

•буквы Ст означают «сталь»,

•цифра (4) условный номер марки в зависимости от химического состава;

•для обозначения степени раскисления к марке стали добавляют индексы: кп – кипящая, пс – полуспокойная, сп – спокойная (4сп С: 0,18÷0,27 % мас.; Mn: 0,4÷0,7 % мас.; Si: 0,15÷0,3 % мас.).

•Для маркировки продукции используют краску разных цветов (Ст4 маркируют черным цветом).

•Марки стали: Ст0, ..., Ст6.

2.2.1.2. Маркировка конструкционной качественной углеродистой стали

•Например, 20, 60Г, АС35Г2:

•Число (20, 60) означает среднее содержание углерода в сотых долях массового процента;

•Г2 содержание марганца ~2 %; С35 содержание свинца ~0,35 %; Е селен, Ц кальций, Х хром.

•Прокат из стали может поставляться без термической обработки, термически обработанный – Т или нагартованный – Н.

•Сталь повышенной и высокой обрабатываемости резанием, предназначенную для обработки на станках-автоматах (автоматная сталь), маркируют вначале буквой А. Повышенная обрабатываемость резанием достигается благодаря увеличению содержания в стали серы, фосфора, свинца, селена, теллура, кальция.

2.2.1.3. Маркировка котельной качественной углеродистой стали

•Например, 20К:

•Число (20) означает среднее содержание углерода в сотых долях массового процента;

•К котельная сталь.