Тема: Матеріали, що використовуються в машиннобудуванні при експлуатації і ремонті машин.

План заняття:

1. Механічні властивості машинобудівних матеріалів, вимоги до них;

2. Чавун і сталь - основні конструкційні матеріали;

3. Кольорові метали та їх сплави, властивості і застосування;

4. Пластмаси, лакофарбові і ущільнювальні матеріали, їх властивості і застосування;

5. Корозія металів та протикорозійні покриття.

1. Механічні властивості машинобудівних матеріалів, вимоги до них

Властивості матеріалів поділяють на фізичні, хімічні, механічні і технологічні.

До механічних властивостей належать: міцність, пластичність, твердість, ударна в’язкість.

Міцністю називають здатність матеріалів чинити опір дії зовнішніх руйнівних сил.

Пластичністю називають властивість матеріалу під дією навантаження змінювати форму, не руйнуючись, і зберігати набуту форму, коли перестає діяти навантаження.

Твердістю називають властивість матеріалу чинити опір проникненню в нього іншого, більш твердішого тіла.

Ударною в’язкістю називають здатність метаріалу чинити опір дії ударних навантажень.

До матеріалів, що застосовують для виготовлення деталей машин ставлять високі вимоги, вони повинні:

• надійно забезпечувати статичну і динамічну міц ність деталей;

• гарантувати деталі від утомленого руйнування;

• забезпечувати високу зносостійкість поверхонь;

• забезпечувати температурну і корозійну стійкість.

Матеріали із яких виготовляють деталі машин, механізмів називають машинобудівними ( матали і їх сплави, деревина, пластмаси, гума, картон, папір, скло ). Метали використовують головним чином у вигляді сплавів. Всі метали і сплави поділять на чорні і кольорові

Світові запаси руд чорних металів складають біля 94%.

2. Чавун і сталь - основні конструкційні матеріали

Чавун – залізовуглецевий сплав, з вмістом вуглецю більше 2% ( від 2 до 6,67% ).

Чавун одержують із залізних руд в доменних печах за допомогою палива ( кокс або природний газ ) й флюсів ( вапняк ) – для переведення в шлак пустої породи, видалення шкідливих домішок ( золи і сірки ).

В основі доменного виробництва використовують метод відновлення заліза коксом з наступним його насиченням вуглецем і розплавленням. Продуктами доменного виробництва є чавун, шлак, доменний газ і колошниковий пил.

2.1. Класифікація чавунів

Залежно від хімічного складу і призначення чавуни поділяються на:

• переробні ;

• ливарні;

• спеціальні ( феросплави ) виплавляють з високим відсотком кремнію або марганцю, застосовують як спеціальні добавки при виплавленні сталі.

Залежно від характеру сполучення вуглецю з залізом чавуни поділяють на:

• білі;

• сірі.

Білі чавуни – у них увесь вуглець є в хімічно зв’язаному стані - у вигляді цементиту ( матово-білого кольору, Fe3C ), дуже твердої і крихкої сполуки, практично не обробляються, їх використовують для переробки на сталь і на ковкий чавун.

Сірі чавуни ( СЧ ) – у них увесь вуглець є у вільному стані, у вигляді графіту ( в зломі сірого або темно-сірого кольору ). Широко застосовують в машинобудуванні, добре обробляється різальним інструментом, має високі ливарні властивості ( відливають блоки циліндрів, картери маховиків і КП, впускні трубопроводи ).

Літери СЧ у марці позначають сірий чавун, тризначне число вказує границю міцності під час розтягу в н/мм² ( СЧ-120, СЧ-150, СЧ-380 ).

До групи сірих чавунів належать:

• високоміцні;

• антифрикційні;

• модифіковані;

• ковкі.

Високоміцний чавун ( ВЧ ) – поєднується багато цінних властивостей сталі і чавуну, його одержують з сірого чавуну присадкою в ківш перед розливанням у форми магнію. Має добрі ливарні та механічні властивості, виготовляють колінчасті вали, зубчасті колеса, поршневі кільця тощо. Марки ВЧ- 400, ВЧ- 450, ВЧ- 600.

Антифрікційний чавун ( АСЧ ) одержують присадкою в сірий чавун Мп та інших легуючих елементів або термічною обробкою білого чавуну. Характеризується малим коефіцієнтом тертя, виготовляють поршневі кільця, втулки, підшипники та ін..

Модифікований чавун одержують присадкою в сірий чавун модифікаторів (силікокальцію, феросиліцію та ін. ), має підвищені фізико-механічні, хімічні і технологічні властивості, виготовляють зубчасті колеса, гальмівні барабани, втулки, КВ та ін. Марки СЧ-280, СЧ-320.

Ковкий чавун ( КЧ ) одержують тривалим відпалом білого чавуну в спеціальних печах, високопластичний, в 1,5-2 рази міцніший від білого. Застосовують для виготовлення литих деталей складної форми ( картери редукторів, КП, кронштейни ресор, коробок сателітів, гальмівних колодок, зубчастих коліс та ін.). Марки КЧ-350, КЧ-300.

Леговані чавуни – з присадкою хрому, нікелю та інших елементів. Ці елементи покращують твердість, міцність, зносостійкість, корозійну стійкість деталей, виготовляють вставні клапанні сідла, вставки в верхню частину гільз або циліндрів, гільзи циліндрів, поршневі кільця, розподільні вали .

Спеціальні чавуни ( феросплави ) – мають підвищений вміст кремнію або марганцю, застосовують як спеціальні добавки при виплавленні сталі ).

Сталь – залізовуглецевий сплав, що містить вуглецю до 2%. Отримують шляхом переробки чавуну – видаленням із нього надлишку вуглецю, кремнію, марганцю, фосфору і сірки.

Основними способами одержання сталі є конверторний, мартенівський і плавлення в елетропечах.