
- •Технология конструкционных материалов
- •Содержание
- •Введение
- •Лабораторная работа № 1 Машиностроительные материалы
- •Общие сведения
- •Чёрные металлы стали
- •1. Классификация по качеству
- •1.1. Углеродистые стали
- •1.2. Легированные стали (гост 4543-71)
- •2. Классификация по назначению
- •2.1. Конструкционные стали:
- •2.2. Инструментальные стали:
- •2.3. Стали и сплавы с особыми свойствами:
- •Цветные металлы и сплавы Титан и его сплавы
- •Медь и её сплавы
- •Магний и его сплавы
- •Алюминий и его сплавы
- •Примечания
- •Порошковые материалы
- •Контрольные вопросы
- •Варианты заданий
- •Лабораторная работа №2 Механические свойства конструкционных материалов
- •1. Общие сведения
- •1.1 Упругие свойства и упругая деформация
- •1.2 Пластическая деформация. Прочность и пластичность материалов
- •1.3 Вязкость материалов. Определение удельной ударной вязкости
- •1.4 Твёрдость материалов. Испытания на твёрдость
- •2. Контрольные вопросы
- •3. Описание лабораторной установки
- •4. Рекомендации по проведению экспериментов
- •5. Задания
- •Вариант №9
- •6. Составление отчёта
- •Лабораторная работа №3 Технологические испытания материалов
- •Часть I
- •Назначение прибора
- •Техническая характеристика
- •Краткое описание и принцип действия
- •Методика проверки
- •Подготовка прибора к работе
- •Проведение испытаний
- •Содержание отчёта
- •Часть II
- •1. Общие сведения
- •Контрольные вопросы
- •1. Общие сведения
- •2. Методика расчёта припусков на механическую обработку и коэффициентов для детали типа «Палец»
- •Задание№1 к лабораторной работе
- •Пример расчёта
- •5. Методика расчёта припусков на механическую обработку и коэффициентов для детали типа «Кольцо»
- •Задание №2 к лабораторной работе
- •7. Контрольные вопросы
- •Разработка технологического процесса горячей штамповки
- •Разработка технологического процесса горячей штамповки
- •Определение массы и размеров исходной заготовки
- •Выбор штамповочного оборудования
- •Порядок выполнения работы
- •4. Варианты заданий
- •Список литературы
- •164500, Г. Северодвинск,ул. Воронина, 6
2.2. Инструментальные стали:
-
углеродистые (ГОСТ 1435-99). Буква «У» в обозначении марки означает «углеродистая сталь», а цифра показывает среднее содержание углерода в десятых долях процента.
Область применения: У7, У8 – зубила, клейма, ножницы, молотки, штампы; У9, У10, У11 – метчики, свёрла, ножовки, резцы, развёртки (режущий инструмент); У12, У13 – напильники, бритвы, граверный и хирургический инструмент.
-
легированные (ГОСТ 5950-2000).
Область применения: Х, 9ХС, ХВ5, Х6ВФ, ХВГ – режущий инструмент для лёгких условий работы (резцы, напильники, протяжки, зенкеры); Х12М, Х12, Х6ВФ, Х12Ф, Х, Х9 – штампы для холодного деформирования.
-
быстрорежущие (ГОСТ 19265-73). Маркируются буквой «Р», за буквой следует цифра, указывающая на среднее содержание вольфрама в процентах. Далее следуют буквы, указывающие на содержание соответствующего легирующего элемента в процентах.
Область применения: Р18, Р12, Р9, Р6М5, Р6М3 – для режущего инструмента нормальной стойкости (фрезы, свёрла, метчики, протяжки, зенкеры); Р14Ф4 – режущий инструмент повышенной стойкости; Р10К5Ф5, Р9К10, Р9К5, Р18Ф2 – стали повышенной производительности.
-
штамповые.
Область применения: штампы, пуансоны, ролики, валики, матрицы. Х12, Х12ВМ, Х12М, Х12Ф, Х6ВФ – для штампов холодного деформирования, обладающие высокой твёрдостью, сопротивлением истиранию, достаточной ударной вязкостью; 5ХНМ, 5ХГМ, 5ХНТ, 5ХНСВ – для штампов горячего деформирования, обладающих жаропрочностью, красностойкостью, термостойкостью, вязкостью, прокаливаемостью, неслипаемостью; У7, У8, У9 – для штампов, работающих в лёгких условиях.
2.3. Стали и сплавы с особыми свойствами:
-
коррозионностойкие (ГОСТ 5632-72), обязательно содержащие более 12,5 % хрома.
Область применения: 0Х13, 1Х13, 2Х13, 3Х13, 4Х13, Х14 – для изделий бытового назначения; 20Х17, 08Х17Т, 14Х17Н2 – детали паровых и газовых турбин; 15Х25Т, 15Х25 – муфели печей, чехлы термопар, реторты; 12Х18Н8, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 08Х22Н6Т – для изделий широкого потребления, в архитектуре, скульптуре.
-
жаростойкие, способные сопротивляться окислению при высоких температурах 800-1000 ºС.
Область применения: 12Х17, 15Х25Т, 12Х18Н9, 10Х23Н18, ХН32Т, ХН45Т, ХН78Т – печные конвейеры, ящики для цементации, детали газопроводов, аппаратура, задвижки, лопатки паровых турбин.
-
жаропрочные, способные противостоять механическим нагрузкам при высоких температурах.
Область применения: 12МХ, 12ХМФ, Х5ВФ Область применения: 12МХ, 12ХМФ, Х5ВФ Область применения: 12МХ, 12ХМФ, Х5ВФ – трубы, котлы; Х6С, Х9С2, Х6СМ, Х10С2М – клапаны двигателей автомобилей, тракторов, мотоциклов.
-
износостойкие стали (ГОСТ 5632-72), способные сопротивляться кавитационной коррозии и механическому изнашиванию при значительных ударных нагрузках.
Область применения: 12Х18Н9Т, 30Х10Г10, 0Х14АГ12, 0Х14АГ12М, 110Г13 - лопасти гидротурбин и гидронасосов, крестовин рельсов, щёк дробилок, черпаков землеройных машин, траков.
-
сплавы с особыми тепловыми и упругими свойствами (ГОСТ 10994-74): а) сплав ИНВАР марки Н36 (36 % Ni, остальное – Fe) практически не расширяется в интервале температур от 80 до 100 ºС. Его применяют для изготовления деталей приборов, которые не должны заметно изменять размеры при колебаниях температуры; б) сплав ПЛАТИНИТ марки Н48 (48% Ni, остальное – Fe) коэффициент линейного расширения изменяется незначительно до 400 ºС, а при более высокой температуре сильно увеличивается; в) сплав ЭЛИНВАР марки Н36Х8 (36 %Ni, 8 % Cr, остальное – Fe) наряду с низким коэффициентом линейного расширения сохраняет постоянные упругие свойства до 100 ºС. Применяют для пружин в часах и точных приборах, для камертонов.
-
стали и сплавы с высоким электросопротивлением (ГОСТ 10994-74), содержащие 0,06-0,12 % углерода, обладают высоким сопротивлением 1,06-1,47 мкОм·м и жаростойкостью 1000-1350 ºС.
Область применения: Х13Ю4 (фехраль), 0Х23Ю5 (хромель), 0Х27Ю5А, Х20Н80 (нихром), Х15Н60 (ферронихром) – для деталей и элементов нагревательных приборов, реостатов, резисторов, терморезисторов, тензодатчиков.
-
магнитные стали и сплавы:
а) магнитно-твёрдые (ГОСТ 17809-72) характеризуются высокими коэрцитивной силой, остаточной индукцией и магнитной энергией. Обозначаются буквой «Е», далее указывается буква с цифрой, показывающей содержание хрома в целых процентах – ЕХ2, ЕХ3. Широкое применение в промышленности нашли сплавы типа алнико(высокоуглеродистые сплавы железа, алюминия, никеля и кобальта) – ЮНДК15, ЮН14ДК25А, ЮНЖК31Т3БА.
Область применения: для постоянных магнитов.
б) магнитно-мягкие, характеризуются лёгкой намагничиваемостью в относительно слабых магнитных полях, высокой магнитной проницаемостью, низкой коэрцитивной силой; работают в условиях переменного намагничивания. Марки: технически чистое железо – Э, ЭА, ЭАА; электротехническая кремнистая (3 % Si) сталь – Э11, Э12, Э13, Э21, Э31, Э32, Э42, Э43 – горячекатаная, Э1100, Э1200, Э1300, Э3100, Э3200 – холоднокатаная; пермаллои – 45Н (45 % Ni), 79Н (79 % Ni), 79НМ (79 % Ni, 3 % Mo).
Область применения: сердечники трансформатора.
-
парамагнитные, характеризующиеся немагнитностью и высокой прочностью.
Область применения: 12Х18Н10Т, 17Х18Н9, 55Г9Н9Х3, 40Г14Н9Ф2 – для деталей конструкций в электротехнике, приборостроении, судостроении.
ЧУГУНЫ
-
Серые чугуны (ГОСТ 1412-85). Маркируются буквами «СЧ» и цифрой, соответствующей минимальному пределу прочности при растяжении В, кгс/мм2. Углерод в структуре серых чугунов содержится в виде пластинок свободного графита, снижающих прочность чугунов.
Область применения: СЧ10, СЧ15 – умеренно нагруженные детали (корпуса, плиты, шкивы, маховики); СЧ20, СЧ25, СЧ30 – высоконагруженные детали, работающие на износ (зубчатые колёса, шкивы, гильзы, корпуса, станины), отливки сложной формы; СЧ35, СЧ40, СЧ45 – наиболее ответственные детали с массивными стенками, работающие при больших нагрузках (штампы, втулки, крупные коленчатые валы, крупные зубчатые колёса).
-
Ковкие чугуны (ГОСТ 1215-79). Маркируются буквами «КЧ» и двумя цифрами: первая соответствует минимальному пределу прочности при растяжении σВ, кгс/мм2, вторая – относительному удлинению при растяжении , %. Углерод в структуре ковких чугунов содержится в виде хлопьев свободного графита, получающихся в результате графитизирующего длительного отжига.
Область применения: КЧ30-6, КЧ33-8 – детали, работающие при низких и умеренных нагрузках (хомутики, клапаны, муфты, звенья цепей, держатели); КЧ35-10, КЧ37-12 – детали, работающие при сложных нагрузках (тормоза, кронштейны, втулки, колодки, ступицы, пальцы); КЧ45-7, КЧ50-5, КЧ55-4, КЧ60-3, КЧ65-2 – детали, работающие при высоких нагрузках и интенсивном износе: ковенвалы, муфты, втулки, звёздочки, храповики, ролики цепей.
-
Высокопрочные чугуны (ГОСТ 7293-85). Маркируются буквами «ВЧ» и цифрой, соответствующей минимальному пределу прочности при растяжении В, кгс/мм2. Углерод в структуре высокопрочных чугунов содержится в виде шаровидного графита, получающегося в результате присадки магния или циркония при плавке.
Область применения: ВЧ50, ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80, ВЧ100 – для деталей ответственного назначения (коленчатые валы, зубчатые колёса, корпуса автомобильных моторов, корпуса паровых турбин, прокатные валки).