2.1. Материалы, применяемые при изготовлении поковок
Материал, из которого будет изготовлена деталь, устанавливается конструктором еще на стадии проектирования изделия или детали. При выборе материала конструктор учитывает возможный метод получения заготовки (штамповка или литье) под проектируемую деталь. Если предполагается изготовление заготовки обработкой давлением (ковкой, штамповкой, поперечно-клиновой прокаткой и т. д.), то выбирается деформируемый сплав, а если литая заготовка (отливка) – литейный сплав. Заготовки, получаемые порошковой металлургией, требуют исходных порошковых материалов. При выборе конкретного материала детали конструктор учитывает его технологические свойства, условия эксплуатации (среда агрессивная или нейтральная; нагрузки статические, динамические или циклические; деталь работает в условиях трения или покоя и т. д.), сложность конфигурации, габаритные размеры. Следует также учесть стоимость материала. Если выбрана сталь, то следует подобрать марку по возможности с меньшим содержанием углерода и легирующих элементов, которая окажется дешевле и с повышенной ковкостью.
В зависимости от назначения, ответственности, габаритных размеров и условий работы для поковок могут быть использованы:
─ сталь углеродистая конструкционная обыкновенного качества (ГОСТ 380— 94);
─ сталь углеродистая конструкционная качественная (ГОСТ 1050—88);
─ сталь легированная конструкционная (ГОСТ 4543—71);
─высоколегированные, коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы (ГОСТ 5632—72);
─цветные деформируемые сплавы (алюминиевые, магниевые, титановые, медные и др.).
В приложении 2 приведены наиболее распространенные марки сталей для изготовления поковок, область их применения и условия деформирования.
При выборе марки стали для деталей, подвергаемых упрочняющей термической обработке, кроме общепринятых критериев и регламентируемых стандартами механических свойств сталей, следует учитывать и размеры их сечения. При этом решающее влияние на свойства может оказать прокаливаемость стали. Так, чем больше диаметр или толщина детали, тем больше сталь должна иметь легирующих элементов, увеличивающих глубину закаленного слоя (прокаливаемости) детали и повышающих механические свойства.
2.1.1. Категории прочности поковок. По механическим свойствам поковки, поставляемые после окончательной термической обработки, разделяются на категории прочности. Категории прочности и соответствующие им нормы механических свойств, определяемые при испытании на продольных образцах, а также нормы твердости приведены в приложении 3.
В соответствии с ГОСТ 8479—70 поковка может быть изготовлена одной из шестнадцати категорий прочности. Каждой категории прочности соответствуют минимальные нормы механических свойств, и в зависимости от размера поперечного сечения необходимо выбрать ту или иную марку стали.
2.1.2. Группы стальных поковок по видам испытаний. Согласно ГОСТ 8479—70, по видам испытаний, установленных потребителем, а также в зависимости от назначения деталей, для которых используются поковки, их подразделяют на пять групп:
I — поковки, не подвергаемые испытаниям с целью определения механических свойств;
II— поковки с обязательным определением твердости для партии поковок, прошедших совместную термическую обработку;
III— поковки с определением твёрдости каждой поковки;
IV—поковки, для которых требуется проведение испытаний на растяжение, определение ударной вязкости и твердости для партии поковок, прошедших совместную термическую обработку. Основанием для сдачи поковки являются соответствия свойств σв, σ0,2, δ, ψ, KCU, HB заданным в технических требованиях чертежа величинам;
V—поковки, для каждой из которых определяют комплекс механических свойств: σв, σ0,2, δ, ψ, KCU, HB.
Для испытания поковки комплектуются предприятием-изготовителем в партии. В партию входят поковки, изготовленные по одному чертежу. В отдельных случаях, допускается объединять в партию поковки, изготовленные из одной марки стали, по разным чертежам, но близкие по конфигурации. Для каждой группы (за исключением группы I) устанавливается определенный объем обязательных испытаний (приложение 4).
При разработке технологического процесса необходимо на чертеже поковок IV и V групп предусмотреть дополнительные объемы металла — пробы для механических испытаний.
2.1.3. Обозначение на чертеже категории прочности и группы поковок. Нормы твердости для поковок II и III групп и категории прочности для поковок IV и V групп устанавливаются по соглашению изготовителя с потребителем.
Конструктор на чертеже поковки указывает не только марку стали, но и категорию прочности сплава, и группу поковок по видам испытаний.
Согласно ГОСТ 8479-70 группа, к которой относится поковка, обозначается в технических требованиях следующим образом:
– поковка группы I – Гр. I ГОСТ 8479-70. Эта группа поковок поставляется потребителю без механических испытаний;
– поковки группы II и III с твердостью НВ 143…179 – Гр. II (III) НВ 143…179 ГОСТ 8479-70;
– поковки группы IV (V) с категорией прочности КП490 – Гр. IV (V) КП490 ГОСТ 8479-70.
Материал поковки, а также ее группа также может указываться в угловом штампе.
Пример обозначения в угловом штампе чертежа поковки марки материала для поковки группы IV из стали 34ХН1М, имеющей механические свойства в соответствии с категорией прочности КП640: σв = 785 МПа; σ0,2 = 640 МПа; δ5 = 13 %; КСU = 590 кДж/м2; НВ = 248... 297:
То же для групп I и II:
