Контрольные вопросы

1. Что понимают| под технологичностью конструкции изделия?

2. По каким признакам классифицируют ТКИ и какие виды ТКИ Вам известны?

3. С какими свойствами|, характеризующими качество изделия, свя­зана|повязал| технологичность конструкции изделия и каким образом?

4. Какие факторы необходимо учитывать в процессе оценки техноло­гично­сти| конструкции изделия?

5. Какие стадии включает обеспечение технологичности конструк­ции изделия|?

6. В чем суть|сущность| качественной и количественной оценки ТКИ?

7. Назовите основные группы показателей ТКИ.

8.Что отражают показатели ресурсоемкости| изделия?

9. Какие разновидности (единичные показатели) имеет показатель тру­доемкости?

10. Какие основные конструкторские документы используются для оп­ределения| трудоемкости изделия, какая информация необходима?

11. Что характеризует материалоемкость как показатель ТКИ?

12. На каких|каких| стадиях| разработки конструкторской| документации опре­деляется материалоемкость?

13. Какую основную информацию получают| из|с| конструкторских доку­ментов| для определения материалоемкости?

14. Какие единичные показатели материалоемкости Вам известны?

15. В чем суть|сущность| коэффициента использования|употребления| материала и как он опреде­ляется|?

16. Назовите основные направления снижения материалоемкости из-делия.

17. Что характеризует энергоемкость как показатель ТКИ?

18. Как определяют суммарную энергоемкость изделия?

19. Что характеризует абсолютная энергоемкость изделия и в каких единицах она измеряется?

20. Что такое энергетический эквивалент?

21. Что характеризует технологическая себестоимость| изделия как показа­тель ТКИ?

22. Какие разновидности показателя технологической себестоимости

Вам известны?

23. Какие расходы учитывают при определении технологической себестоимости изделия и в каких единицах она измеряется?

МОДУЛЬ №2

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА №6

КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЧУГУНОВ И СТАЛЕЙ.

МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ В СООТВЕТСТВИИ С ЕВРОСТАНДАРТОМ

Чугуны классифицируют:

А) по назначению:

- передельные (0,3…1,3 % Si) - используются в основном для передела в сталь;

- литейные (до 3,5 % Si) - используются как конструкционный мате­риал в литейном производстве;

- специальные - легированные и ферросплавы;

Б) по степени графитизации (состоянию выделений углерода):

- белые (не графитизированные) чугуны. Весь углерод находится в свя­занном состоянии в виде цементита Fe C, отличается высокой твердостью, хрупкостью, низкой прочностью, трудоемкостью механической обработки (это и есть передельный чугун), имеет ограниченное применение как конст­рукционный материал (тормозные колодки). Отливки из белого чугуна слу­жат для получения деталей из ковкого чугуна с помощью графитизирую­щего отжига;

- серые (графитизированные) чугуны – практически весь углерод в виде графита, что обеспечивает снижение твердости по сравнению с белыми, дос­таточно хорошую обрабатываемость резанием, высокие антифрик-ционные свойства и демпфирующую способность. Является самым дешевым литей­ным материалом, широко применяется как конструкционный материал;

- половинчатые чугуны – обобщенное название ряда чугунов, имеющих струк­туру из двух составляющих – белого и серого чугуна;

- чугуны с отбеленной поверхностью (отбеленные чугуны) – разновидность половинчатых чугунов, в которых основная масса металла имеет структуру серого чугуна, а поверхностный слой – белого, используются для деталей, работающих в условиях высокого износа (валки прокатных станов, колодки тормозных устройств).

В) в зависимости от формы выделений графита, рис.1:

• обычные серые чугуны – с пластинчатой формой графита;

• высокопрочные чугуны – с шаровидной формой графита, получают при

модифицировании (добавки перед разливкой) серого чугуна магнием, це­зием;

- ковкие чугуны – с хлопьевидной формой графита, получают графитизирующим отжигом из белых;

- чугуны с вермикулярным графитом – получают добавлением в серый чугун комплексного модификатора – магния+редкоземельных элементов; имеют осо­бый вид вермикулярного (гусеницеподобного) графита.

Рисунок  1 – Схемы микроструктур чугунов: а – обычные серые чугуны; б – ковкие; в – высокопрочные; г – с вермикулярным графитом

Механические свойства машиностроительных чугунов (серых, ковких, вы­сокопрочных, с вермикулярным графитом) в значительной мере опреде-ля­ются размерами и формой графитных включений. При переходе от пласти­н-ча­той формы частиц графита к шаровидной прочность и пластичность чу­гунов увеличиваются, т.к. снижается отрицательная роль графитных включе­ний как надрезов металлической основы.

Маркировка чугунов производится по механическим свойствам (ДСТУ3133-95). Чугуны маркируются буквами “СЧ”, “ВЧ”, “КЧ”, «ЧВГ» с ука­занием механических свойств (предела прочности и относительного удлинения - для КЧ, ВЧ, ЧВГ):

• серые чугуны:СЧ10,СЧ15,СЧ20…СЧ35, а также СЧ18, СЧ21, СЧ24– всего 9 марок; цифра – предел прочности на рас­тяжение в МПа, уменьшенный в 10 раз, т.е. для марки СЧ10: _в = 100 МПа, для марки СЧ35 - _в = 350 МПа ;

• ковкие чугуны: КЧ30-6, КЧ33-8, КЧ37-12, КЧ45-7, … КЧ80-1,5 – всего11 марок; первая цифра – предел прочности в МПа, уменьшенный в 10 раз, вторая – от­носите­льное удлинение в %, т.е. для марки КЧ30-6: _в = 300 МПа,  = 6 %;

- высокопрочные чугуны: ВЧ 350-22, ВЧ400-15, ВЧ450-5, … ВЧ1000-2; пер­вая цифра – предел прочности в МПа, вторая – относительное удлинение в %;

- чугуны с вермикулярным графитом : ЧВГ 300-4, ЧВГ 300-5, ЧВГ 400-4, ЧВГ 500-1; маркировка аналогична высокопрочным чугунам;

• легированные чугуны маркируют буквой «Ч», далее буквами,

обозначающими наличие легирующих элементов, и цифрами, показываю­щими их содержание:

• жаростойкие ЧХ1, ЧХ2 ( Х - хромистые), ЧС5 (С - кремнистые), ЧС5Ш (кремни­стые, с шаровидным графитом), ЧЮХШ ( Х - хром+алюминий - Ю);

• коррозионностойкие ЧХ22С, ЧХ28, ЧС13, ЧНДХМШ;

• износосостойкие ЧХ3Т, ЧХ9Н5, ЧХ22;

• жаростойкие +износостойкие ЧЮ7Х2, ЧЮ22Ш;

• антифрикционные АЧС-1, АЧС-5, АЧС-6, АЧВ-1, АЧК-2 (А – антифри­кционный, ЧС, ЧВ, ЧК – чугун серый, высокопрочный, ковкий, ци­фра – условный номер).

Существует около 3000 марок сталей, которые классифицируют:

1. по химическому составу: на углеродистые (90% всей выплавляемой

стали) и легированные (содержат специально вводимые легирующие элеме­нты для улучшения их свойств).

Углеродистые стали дешевле легированных, имеют удовлетворитель­ные механические свойства, хорошо обрабатываются давлением и резанием.

Известно более 1500 марок легированных сталей, они дороже углеродис­тых, проходят, как правило, дополнительную термообработку для получения оп­тимальной структуры; по количеству легирующих элементов делятся на низ­колегированные (легирующих элементов до 2,5%), среднеле­гированные (2,5-10%), высоколегированные (свыше 10%), существует также микролегирова­ние (количество легирующего элемента < 0,1%);

2. по структуре в равновесном состоянии ( в зависимости от типа фаз, входящих в состав сплава);

3. по качеству (в основном, в зависимости от содержания серы S и фосфора Р): стали обыкновен­ного качества ( до 0,06% S , до 0,07% Р), бывают только углеродистыми; ка­чественные (до 0,04%S и Р), высококачественные (до 0,025% S и Р), особо­высококачественные (содержание S и Р не более 0,015%);

4. в зависимости от способа производства: стали, выплавленные в кисло­родных конвертерах,- кислородно-конвертерные; в мартеновских печах - ма­ртеновские; в электропечах - электростали;

5. по степени раскисления (раскисление – процесс удаления из жид­кого металла кислорода, проводимый с целью предотвращения хрупкого раз­рушения стали при горячей деформации): кипящие, полуспокойные, спокой­ные;

6. по назначению: конструкционные; инструментальные стали (стали для режу­щего инструмента, для штампового инструмента, для измерительного ин­ст­румента); стали и сплавы с особыми свойствами (а) – с особыми эксплуа­та­ционными свойствами: коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные, хладостойкие; (б) – с особыми физическими свойствами: магнитные стали и сплавы, стали и сплавы с высоким электрическим сопротивлением, сплавы с заданным коэффициентом термического расширения и т.д..

В Украине принята буквенно-цифровая маркировка сталей.

Углеродистые конструкционные стали маркируют в зависимости от ка­чества и степени раскисления:

А) углеродистые стали обыкновенного качества (ДСТУ 2651-94): СтО, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп,…Ст6пс, Ст6сп (цифра – услов­ный номер, индекс – степень раскисления); с увеличением номера стали уве­личиваются ее прочность и твердость, уменьшается пластичность. Эти стали наиболее рас­пространенные и наиболее дешевые.

Б) углеродистые качественные конструкционные стали (ГОСТ 1050-88): сталь 08кп,08пс, 08, 10кп, 10пс,10, 15кп, 15пс,15, … 20, 25,30,35, 40, 45,50, 55,60 (цифра – среднее содержание углерода в сотых долях процента, индекс указывает степень раскисления, кроме спокойной стали). Эти стали имеют бо­лее высокие, чем у сталей обыкновенного качества, механические свой­ства; предназначены для изготовления изделий, которые подвергаются т/о, поэтому стандарт регламентирует их химический состав.

Углеродистые инструментальные качественные и высококачест­венные стали выплавляют в мартеновских и электропечах и поставляют в соответст­вии с ДСТУ 3833-98, ГОСТ 1435-99 по химическому составу.

Качественные углеродистые инструментальные стали: У8, У10, У12 (цифра – содержание углерода в десятых долях процента);

Высококачественные углеродистые инструментальные стали: У8А, У10А, У12А.

Легированные конструкционные стали маркируются следующим обра­зом: первые две цифры в начале марки указывают содержание углерода в со­тых долях %, последующие буквы – наличие легирующих элементов (А – азот - но не в конце и не в начале марки, Б – ниобий, В – вольфрам, Г – мар­ганец, Д – медь, К – кобальт, М – молибден, Н – никель, П – фосфор, Р – бор, С – сили­ций, Т – титан, Ф – ванадий, Х – хром, Ц – цирконий. Ю – алюми­ний), цифры после букв – среднее содержание обозначенного этими буквами легирующего элемента в процентах : 18Х2Н4В (0,18% С, до 2 % Cr, 4% Ni, порядка 1% W). Буквы в конце марки обозначают: А – высококачественная сталь (38ХГСА), Ш – особовысококачественная (98Х18-Ш), Л – сталь для литья (25Л), Я – сталь, разлитая в ва­кууме.

В марках инструментальных легированных сталей содержание угле­рода указывается в десятых долях процента (9ХС, 6ХВГ), а если его массовая доля  1%, то начальную цифру не указывают: Х12, ХВГ. Все эти стали вы­сококаче­ственные.

К высоколегированным инструментальным сталям относятся быстроре­жущие стали, легированные вольфрамом - Р9, Р18 (цифра – содер­жание вольфрама в процентах), а также молибденом, кобальтом, хромом, ва­надием: Р6М5 (6 % W, 5% Mo), Р9К5 (9% W , 5% Co) и др.

Некоторые легированные стали имеют особую маркировку: ШХ15 (1,5 % Cr), ШХ15СГ – шарикоподшипниковые; 110Г13Л, 20ХГСФЛ - литейные; ЕХ2, ЕХ3 – магнитные и т.д.

Современный период развития характеризуется все большей открыто­стью границ и ускоренной глобализацией мировой экономики, значитель­ными объемами экспорта и импорта промышленной продукции, интеграцией Украины в международное сообщество. Особую роль в структуре экспортно-импортных поставок Украины играет металлоторговля, прежде всего, про­дукция черной металлургии. Поэтому достаточно актуальной является ин­формация о принципах маркировки сталей за рубежом, в соответствии с Ев­ростандартом и их аналогах в отечественной классификации.

Европейская система обозначения сталей приведена в стандарте EN (Euronorm) 10027, которая состоит из двух частей: часть 1 (в свою очередь, делится на две группы) определяет порядок маркировки сталей с помощью буквенно-цифровых обозначений; часть 2 – присвоением сталям соответст­вующих номеров.

Рассмотрим наиболее распространенную систему маркировки сталей в соответствии с частью 1, группой 2, в основу которой положена марки­ровка сталей в соответствии со стандартом DIN Германии.

Группа 2 разделена на четыре подгруппы в зависимости от назначения и содержания легирующих элементов в стали.

1. Нелегированные стали с содержанием Mn  |1% (кроме|крім| автоматных) – ана­лог отечественных углеродистых качественных сталей: обозначаются буквой «С» и ци­фрой, которая указывает содержание углерода в сотых доля процента, например, С10 – сталь со средним содержанием углерода 0,10 % (отечест­венный аналог – сталь 10).

2. Нелегированные стали с содержанием Mn  | 1 %; легированные стали (кроме быстрорежущих) с содержанием каждого легирующего элемента до 5 % - аналог отечественных низколегированных сталей. Первое число указывает среднее содержание углерода, умноженное на 100; далее идут буквы – символы химических элементов и цифры, соответствующие среднему содержанию элеме­нта, умноженному на следующие коэффициенты:

Cr, Co, Mn, Ni, Si, W 4

Al, Ве, Cu, Мо, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr 10

Ce, N, P, S 100

B 1000

Например, 28Mn6 – легированная сталь со средним содержанием угле­рода 0,28 % і марганца 1,5 % (6:4), аналог – 30Г2; 13CrMo4-5 – легированная сталь со средним содержанием углерода 0,13 %, хрома – 1%, молибдена – 0,5 % (близкий аналог отечественной стали 12ХМ); 100Cr6 – легированная сталь со средним содержанием углерода 1,0%, хрома 1,5 % (отечественный аналог – ШХ15).

3. Легированные стали (кроме быстрорежущих) со средним содержанием по крайней мере одного из легирующих элементов более 5 %. Первое число: сре­д-нее содержание углерода, умноженное на 100; далее идут символы химических элементов, расположенные по уменьшению содержания (при одинаковом соде­р-жании – в алфавитном порядке): цифры соответствуют среднему содержанию элемента. Например, X5CrNi18-10 – легированная сталь с содержанием углерода 0,05 %, хрома – 18 %, никеля – 10 %; аналог – 08Х18Н10.

4. Быстрорежущие стали. Например, HS2-9-1-8. Числа: содержание леги­рующих элементов в следующем порядке: W, Мо, V, Co.