 |
2.1.5.2. Легированные конструкционные стали
|
|
|
|
2. 1. 5. 2. Легированные конструкционные стали
Сталь 15Х25Н19ВС2.
В начале марки указывается двухзначное число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы. Число, следующее за условным обозначением элемента, показывает его содержание в процентах.
Если число не стоит, то содержание элемента не превышает 1, 5 %.
В указанной марке стали содержится 1, 5 %углерода, 35 % хрома, 19% никеля, до 1, 5% вольфрама, до 2 % кремния.
Для обозначения высококачественных легированных сталей в конце марки указывается символ А.
2. 1. 5. 3. Легированные инструментальные стали
Сталь 9ХС, сталь ХВГ.
В начале марки указывается однозначное число, показывающее содержание углерода в десятых долях процента. При содержании углерода более 1 %, число не указывается.
Далее перечисляются легирующие элементы, с указанием их содержания.
Некоторые стали имеют нестандартные обозначения.
2. 1. 5. 4. Быстрорежущие инструментальные стали
Сталь Р18.
Р – индекс данной группы сталей (от rapid – скорость). Содержание углерода более 1 %. Число показывает содержание основного легирующего элемента – вольфрама.
В указанной стали содержание вольфрама – 18 %.
Если стали содержат легирующие элементы, то их содержание указывается после обозначения соответствующего элемента.
2. 1. 5. 5. Шарикоподшипниковые стали
Сталь ШХ6, сталь ШХ15ГС.
Ш – индекс данной группы сталей, Х – указывает на наличие в стали хрома. Последующее число показывает содержание хрома в десятых долях процента, в указанных сталях, соответственно, 0, 6 % и 1, 5 %. Также указываются входящие с состав стали легирующие элементы. Содержание углерода более 1 %.
|
|
|
2. 2. Классификация и маркировка чугунов
Как уже отмечалось выше, по сравнению с углеродистой сталью, чугун имеет более высокое содержание углерода (практически от 2 до 4%). Углерод в чугуне может находиться в двух состояниях: в связанном – в виде химического соединения Fe3C, либо в свободном – в виде графита.
В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:
2. 2. 1. Белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии. Название он получил по виду излома. Имеет высокую твердость, хрупкость, практически не поддается обработке резанием и поэтому не нашел применения в качестве конструкционного материала.
2. 2. 2. Серый чугун, в котором весь углерод или его большая часть находится в свободном состоянии в виде графита пластинчатой формы, а остальная часть – в связанном состоянии в виде карбида железа Fe3C. В изломе имеет темно-серый цвет. Серый чугун маркируется (ГОСТ 1412–85) буквами СЧ с добавлением цифры, которая указывает предел прочности чугуна при растяжении (σ В). Например, СЧ20 – серый чугун, имеющий σ В = 200 МПа или 20 кгс/мм2. Серый чугун широко применяется в машиностроении как конструкционный материал для изготовления станин станков, тормозных барабанов, поршневых колец, поршней и т. д.
2. 2. 3. Ковкий чугун, в котором весь углерод или его большая часть находится в свободном состоянии в виде графита хлопьевидной формы. Ковкий чугун маркируют ( ГОСТ1215–59) буквами КЧ и двумя числами. Первое обозначает предел прочности при растяжении (σ В) в кг/мм2, второе – относительное удлинение (δ ) %. Например, КЧ35-10 – ковкий чугун, имеющий σ В = 350 МПа (35 кгс/мм2) и δ = 10 %. Ковкие чугуны имеют более высокие характеристики прочности и пластичности по сравнению с другими чугунами (но это не значит, что его можно ковать). Применяется ковкий чугун для изготовления деталей, работающих при средних и высоких статических и динамических нагрузках (картеры автомобиля, ступицы, кронштейны и т. д. ).
|
|
|
2. 2. 4. Высокопрочный чугун, в котором, также как и в сером, весь углерод или его большая часть находится в свободном состоянии в виде графита шаровидной формы. Имеет более высокие механические свойства по сравнению с серым чугуном. Применяется для деталей машин, работающих в тяжелых условиях. Высокопрочный чугун маркируется (ГОСТ 7293–85) буквами ВЧ и цифрами, обозначающими предел прочности чугуна при растяжении (σ В), например, ВЧ50 – высокопрочный чугун, имеющий σ В = 500 МПа (50 кгс/мм2).
2. 3. Классификация и маркировка сплавов цветных металлов
2. 3. 1. Сплавы на медной основе
Медные сплавы имеют высокие механические и технологические свойства, хорошо сопротивляются коррозии и износу. Сплавы на медной основе разделяют в зависимости от состава на две основные группы: латуни и бронзы.
Латуни – это сплавы меди с цинком, где содержание цинка не превышает 45 %. Они маркируются буквой «Л» – латунь и цифрами, указывающими содержание меди в процентах, остальное цинк (Л90, Л62 и т. д. ). Все латуни по технологическому признаку подразделяют на две группы:
а) деформируемые латуни, из которых изготавливают ленты, листы, трубы, проволоку и т. д.
б) литейные латуни для фасонного литья, обладающие хорошей жидкотекучестью, антифрикционными свойствами, малой склонностью к ликвации. Эти латуни имеют более высокие механические свойства и применяют для изготовления подшипников, втулок, вкладышей, гаек, нажимных винтов, червячных винтов, пароводяной аппаратуры и т. д.
Латуни с содержанием цинка до 39 % хорошо деформируются в холодном состоянии. При содержании цинка от 39 до 45 % латуни малопластичны в холодном состоянии, поэтому подвергаются горячей обработке давлением. Они имеют более высокую прочность и износостойкость.
Кроме простых латуней (сплавов меди только с цинком), применяют специальные многокомпонентные латуни, в которые для придания дополнительных свойств вводятся различные добавки легирующих элементов:
– олова – для сопротивляемости коррозии в морской воде;
– свинца – для улучшения обрабатываемости резанием;
|
|
|
– алюминия, никеля – для повышения механических свойств и т. д.
Легирующие элементы повышают прочность, но уменьшают пластичность. При маркировке специальных латуней после буквы «Л» – латунь стоят первые русские буквы каждого легирующего элемента и цифры, указывающие количество входящих легирующих добавок в процентах. Например, ЛАЖ60-1-1 – латунь, содержащая 60 % меди, 1 % алюминия, 1 % железа, остальное – цинк.
Бронзы – это сплавы меди с другими различными элементами – оловом, свинцом, алюминием, кремнием, бериллием и др. Как легирующая добавка в бронзы может включаться и цинк.
Маркируются бронзы буквами «Бр» (бронза), затем указываются буквенные обозначения легирующих элементов, входящих в сплав, а за ними по порядку цифры, показывающие содержание этих элементов в процентах. Остальное – медь.
Например, БрОФЮ-1 (олова – 10 %, фосфора – 1 %, остальное медь).
В технике широко применяются оловянистые бронзы. Различают деформируемые оловянистые бронзы (при содержании олова до 5…6 %) и литейные (с содержанием олова более 5…6 %). Деформируемые оловянистые бронзы изготовляют в виде лент, листов, прутков, трубок, проволоки путем прессования и штамповки. Литейные оловянистые бронзы применяют для изготовления антифрикционных деталей, пароводяной арматуры, вкладышей подшипников.
В оловянистые бронзы для улучшения обрабатываемости резанием добавляют свинец, для улучшения механических и литейных свойств – цинк и фосфор.
Специальные (безоловянистые) бронзы также находят широкое применение, т. к. имеют высокие механические, технологические свойства, коррозионную стойкость.
Безоловянистые бронзы – это сплавы меди с марганцем, алюминием, никелем свинцом, бериллием и другими элементами. Они также могут быть двойными и сложнолегированными для получения деталей давлением или литьем.
Марганцовистые бронзы отличаются высокими коррозионными свойствами, высокой пластичностью, хорошо обрабатываются давлением, сохраняют механические свойства при повышенных температурах, например, БрМц1 – до температуры 400…450 оС.
|
|
|
Алюминиевые бронзы хорошо сопротивляются коррозии и имеют высокие механические и технологические свойства. Они легко обрабатываются давлением в горячем состоянии, а при содержании алюминия до 7…8 % – и в холодном. Они имеют хорошие литейные свойства, хотя и имеют значительную усадку и из них можно изготовлять разнообразные отливки.
Свинцовистые бронзы являются литейными сплавами, они имеют высокие антифрикционные свойства и применяются для изготовления высоконагруженных подшипников, работающих в условиях больших удельных давлений.
Кремнистые бронзы с содержанием кремния до 3 % отличаются высокой пластичностью и хорошими литейными свойствами, упругостью и коррозионной стойкостью. Эти бронзы легко обрабатываются резанием, давлением, свариваются. Применяют для изготовления пружин и других упругих деталей, работающих при повышенных температурах (до 250 °С), в агрессивных средах.
Бериллиевые бронзы имеют высокие прочностные свойства, высокую упругость, сопротивляемость коррозии, свариваются и обрабатываются резанием. Применяют для изготовления упругих элементов (мембран, пружин, пружинящих контактов); для деталей, работающих на износ (кулачки полуавтоматов и др. ).
2. 3. 2. Сплавы на основе алюминия
Широкое применение сплавов на алюминиевой основе обосновано их относительно высокими механическими и литейными свойствами, малой плотностью. Все сплавы алюминия можно разделить на две группы:
1) деформируемые, из которых получают полуфабрикаты – листы, проволоку, ленты, прутки, а также поковки и штамповки различными методами обработки давлением, а именно: прессованием, прокаткой, ковкой, штамповкой;
2) литейные, из которых получают фасонное литье отливкой в земляные или металлические формы, применяют литье под давлением.
Деформируемые алюминиевые сплавы подразделяются:
1) на сплавы, не упрочняемые термообработкой;
2) сплавы, упрочняемые термической обработкой.
К сплавам первой группы можно отнести сплавы алюминия с марганцем (АМц) или с магнием (АМг2, АМгЗ, АМг5, АМгб), имеющие умеренную прочность и пластичность, хорошую свариваемость, коррозионную стойкость.
К сплавам второй группы, упрочняемым термообработкой, относятся дуралюмины – сплавы алюминия с медью, магнием и марганцем, сплавы авиаль (АВ); высокопрочные алюминиевые сплавы (В95, В96).
Дуралюмины маркируются буквой «Д» и цифрами, указывающими порядковый номер сплава (Д1, Д16), и применяют для изготовления ответственных деталей с высокой прочностью, требующих долговечности при переменных нагрузках и т. д. Из сплава Д16 изготавливают строительные конструкции, кузовы грузовых автомобилей, обшивки и другие детали самолетов.
Сплавы типа «авиаль» (Al–Mg–Si) уступают дуралюминам в прочности, но имеют лучшую пластичность в холодном и горячем состоянии, хорошо свариваются и сопротивляются коррозии. Используются для элементов конструкций с умеренными нагрузками, лопастей винтов вертолетов, кованых деталей двигателя, рам, дверей.
|
|
|
Литейные сплавы на основе алюминия имеют высокую жидкотекучесть, сравнительно небольшую усадку, малую склонность к образованию горячих трещин наряду с высокими механическими свойствами и сопротивлением коррозии. Среди литейных сплавов находят широкое применение силумины – сплавы алюминия с кремнием, имеющие плотную отливку, высокие литейные свойства. Маркируются они буквами «АЛ» (алюминиевый литейный) и цифрой, указывающей порядковый номер сплава в ГОСТе. Например, АЛ2, АЛ4 и т. д. Сплавы алюминия с медью (АЛ7, АЛ12) имеют высокие механические свойства при комнатной и повышенной температурах и хорошо обрабатываются резанием.
Сплавы алюминия с кремнием и медью (АЛ4, АЛ5, АЛ6, АЛ7) применяются для изготовления средне- и сильнонагруженных деталей с высокими механическими свойствами.
Среди алюминиевых сплавов находят применение деформируемые сплавы для ковки и штамповки, маркируемые АК1, АК6 и т. д., где буквы указывают назначение сплава (алюминиевый ковочный), а цифра – его порядковый номер. В их состав кроме алюминия входят медь, магний, марганец, кремний. Кроме высоких механических свойств от этих сплавов требуется высокая пластичность в горячем состоянии. Из этих сплавов изготовляют картеры, двигатели, лопасти винтов, надмоторные рамы, крыльчатки и т. д.
|
|
|
