Лабораторная работа № 1 Машиностроительные материалы

Цель: изучить классификацию машиностроительных материалов, их маркировку и область применения.

Общие сведения

Правильно выбранный материал в значительной степени определяет качество детали и машины в целом. При выборе материала учитывают следующие факторы: свойства материала, служебное назначение и условия работы детали или конструкции, способ формообразования детали, стоимости и дефицитность материала.

Все машиностроительные материалы можно разделить на 4 большие группы:

1. Черные металлы: стали и чугуны.

2. Цветные металлы: медь, цинк, свинец, олово, алюминий, магний, титан. А также сплавы на их основе: латуни, бронзы, баббиты, силумины, дуралюмины и др.

3. Порошковые материалы.

4. Неметаллические материалы: дерево, резина, пластмассы, кожа и др.

Ниже рассмотрены химический состав, маркировка и область применения первых трёх групп указанных материалов.

Чёрные металлы стали

Классификация сталей производится по химическому составу, качеству (по способу производства и содержанию вредных примесей), а также по назначению. По химическому составу стали делят на две большие группы: углеродистые и легированные.

Углеродистые стали в зависимости от содержания углерода подразделяют на следующие группы: малоуглеродистые – менее 0,2 % С; среднеуглеродистые – 0,2…0,7 % С; высокоуглеродистые – более 0,7 % С.

Легированные стали в зависимости от введённых элементов подразделяют на хромистые, марганцовистые, хромоникелевые, марганцевые и многие другие. Их классификация по химическому составу определяется суммарным процентом содержания легирующих элементов: низколегированные – менее 5 %; среднелегированные – 5…10 %; высоколегированные – более 10 %.

1. Классификация по качеству

По качеству, то есть по способу производства и содержанию вредных примесей, стали и сплавы делятся на следующие группы:

Таблица 1

Содержание вредных примесей в сталях и сплавах

Группа	Сера, %	Фосфор, %
обыкновенного качества качественные высококачественные особо высококачественные	менее 0,050 менее 0,040 менее 0,025 менее 0,015	менее 0,040 менее 0,035 менее 0,025 менее 0,025

1.1. Углеродистые стали

По качеству углеродистые стали делятся на следующие группы:

а) углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-94). Изготовляют следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп. Буквы «Ст» обозначают «Сталь», цифра – условный номер марки в зависимости от химического состава, буквы «кп», «пс», «сп» - степень раскисления («кп» - кипящая, «пс» - полуспокойная, «сп» - спокойная), буква «Г» – повышенное содержание марганца.

Область применения: Ст0 – неответственные и малонагруженные детали (планки, угольники, шайбы, прокладки, стопорные кольца); Ст1, Ст2 – малонагруженные детали (крепёж, кронштейны, заклёпки); Ст3, Ст4 – в строительстве; Ст5 – умеренно нагруженные детали машин (валы, оси, детали строительных конструкций, оправки, штифты); Ст6 – детали машин повышенной твёрдости (валы, оси, коленчатые валы, шпиндели, червяки, крупные поковки, шпонки).

б) углеродистые качественные стали (ГОСТ 1050-88). Изготавливают следующих марок: 05кп, 08кп, 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 11кп, 15кп, 15пс, 15, 18кп, 20кп, 20пс, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58(пп), 60. Цифры в марках указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы – степень раскисления: кипящую – «кп», полуспокойную – «пс», спокойную – без индекса.

Область применения: 08 – 35 – малонагруженные детали (трубки, втулки, валики, ключи, шайбы, шпильки, болты, муфты, зубчатые колёса); 40 – 70 – умеренно нагруженные детали (шестерни, зубчатые колёса, рейки, ключи, муфты, шпильки, шпонки, ходовые винты, шпиндели).

в) углеродистые высококачественные стали бывают только инструментальные. В марках этих сталей в конце ставится буква «А», например, У8А, У11А (расшифровку см. ниже).

Область применения: ответственные детали с высокими требованиями к химическому составу и механическим свойствам.