Литейные алюминиевые сплавы

4.2.3. Гранулированные алюминиевые сплавы.

4.3. Сплавы на основе магния

4.4. Титан и сплавы на его основе

4.4.1. Промышленные титановые сплавы

4.5. Бериллий и сплавы на его основе

4.6. Сплавы на основе меди

4.6.1. Латуни

4.6.2. Бронзы

4.7. Контрольные вопросы.

5. Материалы с особыми физическими и физико-механическими свойствами.

5.1. Припои

5.2. Антифрикционные материалы

5.3. Фрикционные материалы

5.4. Контрольные вопросы.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящее время основными конструкционными материалами являются металлы и их сплавы, что обусловлено отработанной технологией их добычи и переработки.

Настоящее пособие содержит основные сведения о маркировке сплавов цветных и черных металлов, их свойствах и областях рационального применения изделий из наиболее распространенных металлических материалов.

Учебное пособие предназначено для студентов факультета «Технологии и предпринимательства», изучающих раздел «Дисциплины технологического цикла».

1. Углеродистые стали.

1.1. Углеродистые стали обыкновенного качества.

Сталь обыкновенного качества обозначают согласно ГОСТ 380 – 98. Например: БСт5Гкп ГОСТ 380 - 98. Порядок и структура, принятые при обозначении сталей обыкновенного качества, приведены в таблице 1. Механические свойства, содержание углерода и вредных примесей в таблице 2. Смысловые значения условных сокращений представлены в таблице 3.

Таблица 1. Структура обозначения углеродистых сталей обыкновенного качества.

Таблица 2. Механические свойства, содержание углерода и вредных примесей в углеродистых сталях обыкновенного качества.

Таблица 3. Значение букв и цифр, употребляемых при маркировке углеродистых сталей обыкновенного качества.

Начиная с четвёртого номера стали по марке можно ориентировочно определить временное сопротивление стали при растяжении. Например, у Ст4 σ_в – не менее 400 МПа, а у Ст5 σ_в не менее 500 МПа, т. е. значение временного сопротивления примерно в сто раз больше номера стали.

Примеры обозначения и расшифровки.

1. БСт0кп2 – сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, группы Б, поставляемая с гарантированным химическим составом, номер 0, кипящей разливки, второй категории.

2. Ст5Гпс – сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, группы А, поставляемая с гарантированными механическими свойствами, номер 5, временное сопротивление стали σ_в ≈ 500 МПа, содержание марганца до 1%, полуспокойной разливки.

3. ВСт3сп3 – сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, группы В, поставляемая с гарантированным химическим составом и гарантированными механическими свойствами, номер 3, спокойной разливки, третьей категории.

Это наиболее дешевые стали. В них допускается повышенное содержание вредных примесей, а также газонасыщенность и загрязненность неметаллическими включениями, так как они выплавляются по нормам массовой технологии. Они выпускаются в виде проката (балки, прутки, листы, уголки, трубы, швеллеры и т.п.), а также поковок.

Стали группы А используют в горячекатаном состоянии для изделий, изготовление которых не сопровождается горячей обработкой (сваркой). В этом случае они сохраняют исходную структуру и механические свойства, гарантируемые стандартом.

Стали группы Б предназначены для изделий, изготовляемых с применением горячей обработки (ковки, сварки и термической обработки), при которой исходная структура и механические свойства не сохраняются. Сведения о химическом составе необходимы для определения режимов горячей обработки.

Стали группы В широко применяются для изготовления сварных конструкций. В этом случае важно знать исходные механические свойства стали, так как они сохраняются неизменными на участках, не подвергаемых нагреву при сварке. Для оценки свариваемости необходимы сведения о химическом составе.

Сталям обыкновенного качества отдают предпочтение в тех случаях, когда работоспособность деталей и конструкций определяется жесткостью. Для них геометрические размеры часто оказываются такими, что их прочность заведомо обеспечивается. Поэтому на выбор стали большое влияние оказывают не столько механические, сколько технологические свойства, прежде всего свариваемость и способность к холодной обработке давлением.

Этим технологическим требованиям в наибольшей степени отвечают стали групп Б и В, номеров 1 – 4. Из них изготавливают сварные фермы, рамы и другие строительные металлоконструкции.

Стали группы В имеют также и специализированное назначение: котло-, мосто- и судостроение.

Стали Ст3 и Ст4 всех трех групп широко применяются в сельскохозяйственном машиностроении (валики, оси, рычаги, детали изготовляемые холодной штамповкой).

Среднеуглеродистые стали номеров 5 и 6, обладающие большей прочностью, предназначены для изготовления железнодорожных колес и валов, а также шкивов, шестерен и других деталей грузоподъемных и сельскохозяйственных машин.

1.2. Углеродистые, качественные конструкционные стали.

Углеродистые качественные стали обозначаются согласно ГОСТ 1050 – 98 и поставляются с гарантированным химическим составом и гарантированными механическими свойствами. Они характеризуются более низким, чем у сталей обыкновенного качества, содержанием вредных примесей (серы и фосфора) и неметаллических включений. В соответствии с этим ГОСТом выплавляют стали следующих марок: 05кп, 08кп, 10кп, 10пс, 11кп, 15кп, 18кп, 20кп, 20пс, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 75, 80, 85, 60Г, 65Г, 70Г. Получают эти стали в конвертерах или в мартеновских печах. Они поставляются в виде проката, поковок и других полуфабрикатов.

При обозначении этих марок сталей слово «Сталь» пишется полностью, например: Сталь 40 ГОСТ 1050 – 98, или не пишется совсем, например 20кп ГОСТ 1050 – 98. Следующие далее две цифры указывают на среднее содержание углерода в сотых долях процента. При наличии в стали повышенного количества марганца (около 1%) после цифр указывается буква Г. Степень раскисления сталей обозначают индексами кп, пс. При обозначении сталей спокойной разливки индекс сп не ставится. Механические свойства этих сталей, гарантируемые после нормализации, представлены в таблице 4.

Таблица 4. Механические свойства углеродистых качественных сталей ГОСТ 1050 – 98

Примеры обозначения и расшифровки.

1. Сталь 05кп – сталь конструкционная, малоуглеродистая, качественная, содержащая 0,05% углерода, кипящей разливки.

2. 25 – сталь конструкционная, малоуглеродистая, качественная, содержащая 0,25% углерода, спокойной разливки.

3. 60Г – сталь конструкционная, среднеуглеродистая, качественная, содержащая 0,6% углерода и 1% марганца, спокойной разливки.

Приведённый порядок маркировки углеродистых, качественных конструкционных сталей применяют при обозначении материала на чертежах деталей.

Качественные стали находят многостороннее применение в технике, так как в зависимости от содержания углерода и термической обработки обладают разнообразными механическими и технологическими свойствами.

Низкоуглеродистые стали по назначению можно разделить на две группы:

1. Стали 05, 08, 10 – малопрочные, высокопластичные. Их применяют для получения шайб, прокладок, кожухов и других деталей изготавливаемых холодной деформацией или сваркой.

2. Стали 15, 20, 25 – предназначены для деталей небольшого размера подвергаемые цементации (кулачки, толкатели, малонагруженные шестерни и т.п.) от которых требуется твердая износостойкая поверхность и вязкая сердцевина. Эти стали используются в горячекатаном состоянии для изготовления деталей машин и приборов повышенной прочности (крепежные детали, втулки, и т.п.), а также для деталей котлотурбостроения (трубы, змеевики), работающие под давлением и температурах от –40 до 400 ^оС.

Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50, 55 – отличаются большей прочностью, но меньшей пластичностью, чем низкоуглеродистые. Их применяют для изготовления деталей небольшого размера, работоспособность которых определяется сопротивлением усталости (шатуны, коленчатые валы, зубчатые колеса, маховики, оси и т.п.). Максимальный размер поперечного сечения таких деталей не превышает 30 мм, что определяется глубиной прокаливаемости.

В тоже время их можно использовать и для крупных деталей подвергаемых поверхностной закалке для получения твердой износостойкой поверхности и пластичной сердцевины (шейки коленчатых валов, кулачки распределительных валов и т.п.).

Высокоуглеродистые стали 60, 65, - 80, 85, а также с повышенным содержанием марганца 60Г, 65Г, 70Г преимущественно применяются в качестве рессорно-пружинных. Их подвергают закалке и среднему отпуску для получения высоких упругих и прочностных свойств. Их используют для силовых упругих элементов – плоских и круглых пружин, рессор, упругих колец и т.п.

1.3. Инструментальные углеродистые стали.

Инструментальные углеродистые стали маркируют в соответствии с ГОСТ 1435 – 98. Например: У7 ГОСТ 1435 – 98, У8ГА ГОСТ 1435 – 98, У10А-Ш ГОСТ 1435 – 98. Буква «У», стоящая в начале марки, означает, что данная сталь высокоуглеродистая, т. е. инструментальная, содержащая углерода от 0,7 до 1,4%. Следующие далее цифры обозначают среднее содержание углерода в десятых долях процента. Инструментальные стали – стали качественные. Стали высокого и особо высокого качества обозначают соответственно буквами «А» и «Ш», которые ставят в конце марки стали. Они характеризуются более низким, чем у сталей обыкновенного качества, содержанием вредных примесей (серы и фосфора) и неметаллических включений, что обеспечивает при тех же высоких значениях твердости больший запас вязкости.

Следует обратить внимание, что главное отличие инструментальных сталей от конструкционных в высоком содержании углерода. Поэтому сотые доли процента при их маркировке не имеют решающего значения, как в низкоуглеродистых конструкционных сталях.

Примеры обозначения и расшифровки.

1. У12 – сталь инструментальная, высокоуглеродистая, содержащая 1,2% углерода, качественная.

2. У8ГА – сталь инструментальная высокоуглеродистая, содержащая 0,8% углерода, 1% марганца, высококачественная.

3. У9А-Ш – сталь инструментальная высокоуглеродистая, содержит 0,9% углерода, высококачественная, подвергнутая электрошлаковому переплаву.

Инструментальные углеродистые стали У7, У8, У9 используют для изготовления инструментов подвергающихся ударам и требующих запаса вязкости при достаточно высокой твердости (HRC 50 – 55). Например: зубила, центры токарных станков, клейма , слесарные молотки, столярный инструмент, пилы и т.п.

Стали У10 – У13 используют для изготовления инструментов с высокой твердостью на рабочих гранях (HRC 62 – 64). Например: сверла, метчики, резцы, фрезы, калибры, небольшие штампы для холодной обработки металла и т.п. Такие инструменты обладают повышенной износостойкостью, однако их прочностные характеристики снижаются при нагреве свыше 150 – 200 ^оС. В связи с этим инструменты из этих сталей пригодны для обработки сравнительно мягких материалов и при небольших скоростях резания.

1.4. Литейные углеродистые конструкционные стали.

Обозначают эти стали согласно ГОСТ 977 – 98. Например, сталь 30Л-II ГОСТ 977 – 98. Вначале марки слово «Сталь» пишется полностью или не пишется совсем, следующие две цифры указывают на содержание углерода в сотых долях процента. Буква Л в конце марки обозначает, что данную сталь применяют для получения отливок. Римскими цифрами I, II, III, проставленными в конце марки, указывают группу, к которой относят отливки из этой стали. К I группе относят отливки общего назначения. Ко II группе относят отливки общего назначения, работающие при статических нагрузках. Контролируют их по внешнему виду, размерам, химическому составу и механическим свойствам. К III группе относят отливки ответственного назначения, работающие при динамических нагрузках.

Пример обозначения и расшифровки.

Сталь 25Л-II ГОСТ 977 – 98 – сталь малоуглеродистая, конструкционная, литейная, содержащая 0,25% углерода, применяется для получения отливок второй группы по назначению.

1.5. Контрольные вопросы.

1. Вредными примесями для стали являются

1. фосфор

2. кремний

3. сера

4. марганец

5. газы кислород, водород, азот

2. Соответствие между примесными атомами и изменяемыми свойствами стали

А. сера

Б. хром

В. водород

Г. фосфор

Д. Углерод

Е.

6. электропроводимость

1. хрупкость

3. хладноломкость

5. прочность, твердость

2. красноломкость

4. коррозионная стойкость

3. Стали делятся способу восстановления железа и удаления растворенного в них кислорода в шлак, на

1. неспокойные, полуспокойные, кипящие

2. спокойные, полуспокойные, бурлящие

3. спокойные, беспокойные, кипящие

4. спокойные, полуспокойные, кипящие

5. неспокойные, беспокойные, кипящие

4. Соответствие между содержанием вредных примесей в сталях и их общим названием согласно классификации по качеству

А. < 0,04 % серы и < 0,035 % фосфора

Б. < 0,015 % серы и < 0,025 % фосфора

В. < 0,055 % серы и < 0,045 % фосфора

Г. < 0,025 % серы и < 0,025 % фосфора

Д.

1. обыкновенного качества

3. высококачественные

5. некачественные

2. качественные

4. особовысококачественные

5. Правильная последовательность увеличения содержания углерода и повышения прочности сталей

1. ВСт2

2. ВСт4

3. БСт6

4. БСт1

5. БСт3

6. БСт5

6. Первые две цифры в маркировке качественных углеродистых конструкционных сталей согласно ГОСТ 1050 – 88 означают

1. содержание углерода в десятых долях процента

2. содержание углерода в тысячных долях процента

3. порядковый номер стали

4. содержание углерода в сотых долях процента

5. содержание углерода в целых долях процента

7. Составьте правильную маркировку стали с содержанием углерода – 0,65 %, марганца – 1 %, ГОСТ 1059 – 88, используя предложенные параметры:

65, 1, Г, ГОСТ 1050 – 88

8. Соответствие между наименованием легирующего элемента и его обозначением при маркировке легированных сталей

А. марганец

Б. никель

В. хром

Г. молибден

Д. вольфрам

Е.

1. В

3. М

4. Н

6. Ф

2. Г

5.Х

9. Углеродистые стали обыкновенного качества ГОСТ 380 – 94 предназначены для изготовления

1. строительных металлоконструкций, ответственных деталей машин

2. инструмента, слабонагруженных деталей машин

3. инструмента, тяжелонагруженных деталей машин

4. строительных металлоконструкций, слабонагруженных деталей машин

5. строительных металлоконструкций, тяжелонагруженных деталей машин

10. Углеродистые инструментальные стали, ГОСТ 1435 – 94, используют для изготовления

1. болтов, разверток, напильников, пил, гаек

2. гаек, напильников, пил, болтов, шайб

3. метчиков, разверток, напильников, пил, сверл

4. метчиков, гаек, напильников, болтов, сверл

5. шайб, разверток, гаек, болтов, сверл

11. Инструментальные стали после закалки и отпуска приобретают

1. высокую твердость

2. низкую прочность

3. высокую прочность

4. низкую твердость

5. прочность и твердость не меняется

12. Углеродистые инструментальные стали, используют для изготовления

1. напильников

2. заклепок

3. сверл

4. гаек

5. фрез

13. Сущностью любого металлургического передела чугуна в сталь является снижение содержания примесей и химического элемента ###

14. Методы, используемые для повышения качества выплавляемой стали

1. электрошлаковый переплав (ЭШП)

2. газовая сварка

3. вакуумно-дуговой переплав (ВДП)

4. доменный процесс

5. вакуумно-индукционный переплав (ВИП)

15. Технологическими свойствами металлов и сплавов являются

1. литейные свойства, деформируемость, свариваемость, обрабатываемость режущим инструментом

2. коррозионная стойкость, деформируемость, свариваемость, теплопроводность

3. литейные свойства, теплопроводность, коррозионная стойкость, обрабатываемость режущим инструментом

4. теплопроводность, деформируемость, твердость, обрабатываемость режущим инструментом

5. литейные свойства, твердость, коррозионная стойкость, теплопроводность

2. Чугуны.

Чугунами называют железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14% углерода и затвердевающие с образованием эвтектики. Благодаря сочетанию высоких литейных свойств, достаточной прочности, износостойкости, а также относительно низкой стоимости чугуны получили широкое распространение в машиностроении. Их используют для получения качественных отливок сложной формы при отсутствии жестких требований к габаритам и массе деталей.

Свойства и назначение чугунов в отличие от сталей зависят не столько от процентного содержания углерода, сколько от формы графитовых включений, определяющих вид чугунов. Серые чугуны обозначают согласно ГОСТ 1412 – 79 сочетанием букв «СЧ» (серый чугун) и последующими цифрами. Цифры обозначают временное сопротивление чугуна при растяжении. Серые чугуны, временное сопротивление которых не превышает 250 МПа, называют серыми чугунами обычного качества. Если σ_в больше 250 МПа, то серые чугуны называют чугунами повышенного качества, или серыми модифицированными чугунами.

Механические свойства серых чугунов зависят от свойств металлической основы и, главным образом, от количества, размеров и формы графитовых включений. Решающее влияние графита обусловлено тем, что его пластинки, прочность которых ничтожно мала, действуют как надрезы или трещины, ослабляющие металлическую основу. При растяжении по концам графитовых включений легко формируются и развиваются очаги разрушения. По этой причине серые чугуны плохо сопротивляются разрушению и имеют низкую прочность и пластичность. Относительное удлинение при растяжении не зависимо от структуры основы не превышает 0,5%. Значительно меньше влияние графита при изгибе и особенно при сжатии. Статическая прочность серого чугуна при изгибе примерно в 2 раза, а при сжатии – в 4 раза выше прочности чугуна при растяжении.

Ковкие и высокопрочные чугуны обозначают согласно ГОСТ 1215 – 79 и 7293 – 79 сочетанием букв КЧ и ВЧ и последующими числами. Первое число в обоих случаях означает так же, как и у серых чугунов, величину временного сопротивления разрыву (σ_в). Второе число, указанное через тире, обозначает величину относительного удлинения чугуна в процентах (δ, %).

Высокопрочными называют чугуны, в которых графитовые включения имеют шаровидную форму. Графит такой формы является менее сильным концентратором напряжений, чем пластинчатый графит, и поэтому меньше снижает механические свойства металлической основы.

Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Такие чугуны, по сравнению с серыми, обладают более высокой прочностью и пластичностью. Их получают отжигом белых доэвтектических чугунов, в которых углерод находится в связанном состоянии в виде цементита.

Маркировка специальных и легированных чугунов имеет ряд отличительных особенностей. Так, антифрикционные чугуны обозначают согласно ГОСТ 1585 – 79 сочетанием букв АЧС, АЧК, АЧВ и следующей далее цифрой. Сочетание АЧ – сокращённое название антифрикционных (износостойких) чугунов. Буквы С, К, В обозначают соответственно вид чугунов: серый чугун, ковкий и высокопрочный). Цифра обозначает номер чугуна.

Жаропрочные и коррозионностойкие чугуны обозначают согласно ГОСТ 7769 – 82 набором заглавных букв русского алфавита и следующими за ними цифрами. Маркировка этих чугунов похожа на маркировку легированных сталей с некоторыми отличиями. Буква Ч, стоящая в начале марки, является сокращением термина «чугун». Буква Ш, стоящая в конце некоторых марок, означает шаровидную форму графита. Остальные буквы обозначают определённые легирующие элементы (табл. 6), а числа, следующие за ними, соответствуют их процентному содержанию в чугуне.

Жаростойкие чугуны обозначают согласно ГОСТ 7769 – 82. Маркировка этих чугунов почти полностью соответствует маркировке жаропрочных и коррозионных чугунов с той лишь разницей, что марка чугунов начинается буквосочетанием ЖЧ – жаростойкий чугун.

Эти чугуны используют для деталей, работающих при повышенных температурах.

Примеры обозначения и расшифровки.

1. СЧ15 – серый чугун обыкновенного качества, временное сопротивление при растяжении σ_в = 150 МПа.

2. СЧ40 – серый модифицированный чугун, временное сопротивление при растяжении σ_в = 400 МПа.

3. КЧ45-7 – ковкий чугун, временное сопротивление при растяжении σ_в = 450 МПа, относительное удлинение δ = 7%.

4. ВЧ70-3 – высокопрочный чугун, временное сопротивление при растяжении σ_в = 700 МПа, относительное удлинение δ = 3%.

5. АЧВ-2 – антифрикционный, высокопрочный чугун, номер 2.

6. ЧН20Д2ХШ – жаропрочный чугун, содержащий 20% никеля, 2% меди, 1% хрома, остальное – железо и примеси, форма графитовых включений – шаровидная.

7. ЖЧЮ6С5 – жаростойкий чугун, содержащий 6% алюминия, 5% кремния, остальное – железо, углерод и примеси.

Серые чугуны СЧ10, СЧ15, СЧ18 предназначены для слабо- и средненагруженных деталей: крышки, фланцы, маховики, корпуса редукторов, тормозные барабаны, диски сцепления и т.п.

Серые чугуны СЧ20, СЧ21, СЧ25 применяют для деталей, работающих при повышенных статических и динамических нагрузках: блоки цилиндров, картеры двигателей, поршни цилиндров, барабаны сцепления, станины станков и т.п.

Серые модифицированные чугуны СЧ30, СЧ35, СЧ40, СЧ45 обладают наиболее высокими механическими свойствами, их используют для изготовления деталей, работающих при высоких нагрузках или в тяжелых условиях износа: зубчатые колеса, гильзы блоков цилиндров, шпиндели, распределительные валы и т.п. Чугуны этих марок обладают наибольшей герметичностью, поэтому их широко применяют для корпусов насосов, компрессоров, арматуры тормозной пневматики и гидроприводов.

Высокопрочные чугуны эффективно заменяют сталь во многих изделиях и конструкциях. Из них изготавливают оборудование прокатных станов (прокатные валки массой до 12 т), кузнечно-прессовое оборудование, корпуса паровых турбин, коленчатые валы, поршни и др. детали, работающие при высоких циклических нагрузках и условиях изнашивания.

Отливки из белого чугуна, подвергаемы отжигу на ковкий чугун, изготавливают тонкостенными с толщиной стенок не более 50 мм. Иначе в сердцевине отливки при кристаллизации сплава выделяется пластинчатый графит и чугун становиться непригодным для отжига. Хорошие литейные свойства исходного белого чугуна позволяют получать отливки сложной формы. Из ковких чугунов изготавливают детали высокой прочности для судов, вагонов, дизелей, работающие в тяжелых условиях износа, способные воспринимать ударные и знакопеременные нагрузки. Большая плотность отливок позволяет изготавливать из них детали водо- и газопроводных установок.

Недостаток ковких чугунов – повышенная стоимость из-за продолжительного дорогостоящего отжига.

Механические свойства некоторых марок чугунов представлены в таблице 5.

Таблица 5. Механические свойства некоторых марок чугунов

2.1. Контрольные вопросы.

1. Исходным сырьем для производства чугуна служат

1. железная руда, топливо, углерод

2. флюсы, углерод, металлолом

3. железная руда, флюсы, топливо

4. флюсы, топливо, углерод

5. железная руда, флюсы, углерод

2. Правильная последовательность восстановления железа от высшего окисла к низшему

1. FeO

2. Fe

3. Fe₃O₄

4. Fe₂O₃

3. Продуктами доменной плавки являются

1. сталь, шлак, доменный газ

2. чугун, шлак, сталь

3. кокс, шлак, сталь

4. чугун, шлак, доменный газ

5. чугун, сталь, доменный газ

4. Постоянными примесями, присутствующими в чугуне являются

1. марганец, хром, сера, свинец, водород

2. углерод, марганец, кремний, сера, фосфор

3. углерод, водород, кремний, фосфор, свинец

4. марганец, водород, сера, фосфор, свинец

5. углерод, марганец, водород, сера, свинец

5. Полезными примесями в чугуне являются

1. кремний

2. фосфор

3. марганец

4. сера

5. углерод

6. Промышленной железной рудой называют горную породу с общим содержанием железа

1. 30 – 60 %

2. 10 – 30 %

3. 3 – 5 %

4. 1 – 3 %

5. 80 – 95 %

7. Чугуны делятся в зависимости от формы графитовых включений на

1. белые, черные, высокопрочные, эвтектические

2. белые, черные, ковкие, эвтектические

3. белые, серые, высокопрочные, ковкие

4. черные, серые, высокопрочные, эвтектические

5. серые, черные, ковкие, эвтектические

8. Соответствие общего наименования сплава и примера его обозначения

А. ковкий чугун

Б. высокопрочный чугун

В. жаростойкий чугун

Г. серый чугун

Д. антифрикционный чугун

Е.

1. СЧ15

2. КЧ 45 - 7

3. ВЧ 70 - 3

4. АЧВ - 2

5. ЖЧЮ6С5

6. Ст 3

9. Высокопрочные чугуны обозначают буквами ВЧ и последующими цифрами (например, ВЧ 70 - 3), которые обозначают:

1. содержание углерода в сплаве и содержание легирующих элементов

2. содержание углерода в сплаве и твердость сплава

3. временное сопротивление разрыву и относительное удлинение

4. временное сопротивление разрыву и содержание углерода в сплаве

5. содержание углерода в сплаве и относительное удлинение

10. Маркировка сплава КЧ 45 - 7 ГОСТ 1215 – 94 означает

1. ковкий чугун, d = 45 %, s_в = 7 МПа

2. ковкий чугун, s_в = 450 МПа, d = 7 %

3. ковкий чугун, легирующих элементов 45 %, углерода 7 %

4. ковкий чугун, углерода 45 %, легирующих элементов 7 %

5. ковкий чугун, порядковый номер 45, углерода 7 %

11. Соответствие между механическими свойствами и маркировкой чугунов

А. s_в = 400 МПа

Б. s_в = 500 МПа, d = 7 %

В. s_в = 450 МПа, d = 7 %

Г. s_в = 250 МПа

Д. s_в = 600 МПа, d = 2 %

Е.

2. СЧ 25

4. ВЧ 60 - 2

6. КЧ 30 – 6

1. СЧ 40

5. КЧ 45 - 7

3. ВЧ 50 - 7

12. Изделия, получаемые из серого чугуна методом литейной технологии

1. фермы мостов, станины станков, корпуса насосов

2. поршневые кольца двигателей, фермы мостов, корпуса насосов

3. сварные конструкции, станины станков, фермы мостов

4. поршневые кольца двигателей, станины станков, корпуса насосов

5. поршневые кольца двигателей, станины станков, фермы мостов

13. Высокопрочные чугуны характеризуются следующим комплексом физико-механических и эксплуатационных свойств

1. низкая прочность, небольшая пластичность, износостойкость

2. низкая прочность, небольшая пластичность, свариваемость

3. высокая прочность, свариваемость, износостойкость

4. высокая прочность, небольшая пластичность, свариваемость

5. высокая прочность, небольшая пластичность, износостойкость

14. Механические свойства отливок из чугуна можно повысить

1. легированием, модифицированием, термической обработкой

2. переплавкой, легированием, обработкой давлением

3. легированием, механической обработкой, обработкой давлением

4. механической обработкой, переплавкой, термической обработкой

5. обработкой давлением, механической обработкой, переплавкой

3. Легированные стали и сплавы.

Принцип обозначения легированных сталей и сплавов определяется значением этих материалов и степенью их легирования. Каждая группа легированных сталей и сплавов маркируется согласно определённому ГОСТу:

· конструкционные стали ГОСТ 4543 – 71,

· инструментальные стали ГОСТ 5950 – 73,

· инструментальные быстрорежущие стали ГОСТ 19265 – 73,

· высоколегированные стали и сплавы ГОСТ 5632 – 72,

· высоколегированные литейные стали ГОСТ 2176 – 77,

· инструментальные твёрдые сплавы ГОСТ 3882 – 74.

Ниже кратко изложены пояснения по изучению принципов обозначения отдельных групп легированных сталей и сплавов.

3.1. Легированные стали.

Легированные стали маркируются комбинацией цифр и заглавных букв русского алфавита. Например, 40Х, 38ХМ10А, 20Х13. Первые две цифры обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Следующие далее буквы являются сокращённым обозначением введённых легирующих элементов (таблица 6).

Таблица 6. Обозначение элементов в марках легированных сталей.

Цифры, стоящие после букв, обозначают соответственно содержание этих элементов в целых процентах. Если же за буквой, обозначающей определённый легирующий элемент, цифра не стоит, это означает, что данная присадка содержится в количестве до 1%. Присадки бор, ниобий, селен, цирконий, редкоземельные элементы и некоторые другие обычно добавляются в стали в очень малых количествах (0,01…0,001%). Цифра 1, стоящая после буквы, означает, что легирующий элемент содержится в количестве около 1,5%. Высокое и особо высокое качество стали обозначается буквами А, Ш, ВД, ВИ, стоящими в конце марки (табл. 7). Если этих букв в конце марки нет, то легированная сталь является качественной.

Таблица 7. Обозначение различных групп легированных сталей и степени их качества.

Исключения из правил обозначения легированных сталей.

1. Все опытные марки сталей обозначают буквами ЭП, ЭИ, ДИ и следующими далее цифрами. Например, ЭП572, ДИ787. Необходимые сведения по химическому составу этих сталей и механическим характеристикам имеются в специальных справочниках.

2. Перед маркой нет цифр, и в стали отсутствует никель. В этом случае углерода в стали содержится около 1%, т. е. сталь является инструментальной. Если перед маркой нет цифр, но в стали есть никель, то обычно в стали содержится углерода ≤ 0,1%.

3. Перед маркой стоит одна цифра. Эта цифра соответствует содержанию углерода в десятых долях процента. Так маркируют инструментальные стали.

4. При обозначении шарикоподшипниковых сталей цифра, стоящая после буквы Х, соответствует содержанию хрома в десятых долях процента.

5. При обозначении быстрорежущих инструментальных сталей цифра, стоящая после буквы Р, соответствует содержанию вольфрама в процентах.

Примеры обозначения и расшифровки.

1. 40ХГТР – сталь конструкционная легированная, качественная, содержащая 0,4% углерода и до 1% хрома, марганца, титана, малое количество бора, остальное железо и технологические примеси.

2. 38Х2МЮА – сталь конструкционная, легированная, высококачественная, содержащая 0,38% углерода, 2% хрома, менее 1% молибдена, 1% алюминия, остальное железо, технологические примеси.

3. 08Х20Н14С2-Ш (08Х20Н14С2А-Ш) – сталь конструкционная, легированная, нержавеющая, особо высококачественная, содержащая 0,08% углерода, 20% хрома, 14% никеля, 2% кремния, остальное железо и технологические примеси.

4. АС45Г2 – сталь автоматная, свинцовистая, легированная, конструкционная, качественная, содержащая 0,45% углерода, 0,15…0,3% свинца, 2% марганца, остальное железо и технологические примеси.

5. ЕХ3К5 – сталь магнитно-твёрдая, прутковая, качественная, содержащая 1% углерода, 3% хрома, 5% кобальта, остальное железо и технологические примеси.

6. ХВГ – сталь инструментальная, легированная, качественная, содержащая 1% углерода, до 1% хрома, вольфрама, марганца, остальное железо и технологические примеси.

7. 7ХФА – сталь инструментальная, легированная, высококачественная, содержащая 0,7% углерода, до 1% хрома, менее 1% ванадия, остальное железо и технологические примеси.

8. ШХ15 – сталь шарикоподшипниковая, инструментальная, качественная, содержащая до 1% углерода, 1,5% хрома, остальное железо и технологические примеси.

9. Р10К5Ф5 – сталь быстрорежущая, инструментальная, качественная, содержащая около 1% углерода, 10% вольфрама, 5% кобальта, 5% ванадия, остальное железо и технологические примеси.

3.2. Обозначение некоторых специальных сплавов.

Специальные сплавы на основе Fe, Ni, Co и некоторых других элементов предназначаются для изготовления деталей, работающих в специфических условиях там, где остальные материалы имеют более низкую работоспособность (высокие температуры, агрессивные среды и т. п.). Эти сплавы обладают особыми свойствами. Например, могут быть немагнитными, иметь малый коэффициент линейного расширения, обладать повышенной жаропрочностью и т. п. Характерной особенностью специальных сплавов является либо вообще отсутствие железа, либо содержание его менее 50%. В зависимости от свойств и эксплуатационных возможностей специальные сплавы подразделяются на группы. Какого-либо общего правила для обозначения специальных сплавов нет. Каждая группа сплавов имеет свой способ обозначения.

Примеры обозначения и расшифровки.

1. 36Н – инвар, сплав с минимальным коэффициентом линейного расширения. Содержит35 – 37% никеля, остальное железо и технологические примеси. Используется для деталей приборов, от которых требуется постоянство размеров при изменении температуры в условиях эксплуатации при температурах от –60 до 100 ^оС

2. 29НК – ковар, сплав, имеющий коэффициент линейного расширения, такой же как термостойкое стекло, вольфрам и молибден. Содержит 28,5 – 29,5% никеля, 17 – 18% кобальта, остальное железо и технологические примеси. Используется в электровакуумном производстве для работы в паре со стеклом. Рабочие температуры от –70 до 420 ^оС.

3. 47НД – платинит, сплав, имеющий коэффициент линейного расширения, такой же как платина и нетермостойкие стекла. Содержит 46 - 48% никеля, 4,5 – 5,5% меди, остальное железо и технологические примеси. Используется для пайки и сварки с такими стеклами в электровакуумной промышленности.

3.3. Обозначение коррозионностойких, жаростойких и жаропрочных сплавов.

Сплавы, предназначенные для работы в агрессивных средах и при высоких температурах, выпускаются в соответствии с ГОСТ 5632 – 72. В основном, это высоко и особо высококачественные сплавы, о чём свидетельствуют буквы А, Ш, ВД, ВЧ, стоящие в конце марок сплавов. Значение этих букв и сочетаний см. в табл. 7. Сплавы рассматриваемой группы маркируются теми же буквенными обозначениями элементов, что и легированные стали (табл. 6), но цифры, обозначающие процентный состав легирующих элементов, за буквами не пишут. Исключение составляет обозначение никеля. Цифры, стоящие после буквы Н, соответствуют среднему содержанию никеля в сплаве в процентах.

Примеры обозначения и расшифровки.

1. Н70МФ – сплав качественный на основе никеля, в котором содержится около 70% никеля, а также содержатся молибден и ванадий.

2. ХН80ТБЮ-ВИ – сплав особо высококачественный, полученный вакуумно-индукционной плавкой на основе никеля. Сплав, в котором содержится 80% никеля, а также имеются титан, ниобий и алюминий.

3.4. Инструментальные твёрдые сплавы.

Инструментальные твёрдые сплавы (иначе их называют металлокерамическими сплавами) получают спеканием при больших температурах и давлениях мелкодисперсных порошкообразных карбидов вольфрама, титана, тантала (WC, TiC, TaC) и порошкообразного кобальта, являющегося связующим веществом. Полученные пластинки твёрдых сплавов обладают высокой красностойкостью и находят широкое применение при изготовлении режущего инструмента, предназначенного для высокоскоростной обработки резанием.

Обозначают твёрдые сплавы в соответствии с ГОСТ 3882 – 74. Твёрдые сплавы подразделяются на три группы: ВК, ТК и ТТК. К группе ВК относят однокарбидные твёрдые сплавы, состоящие из кобальта и карбида вольфрама (Co + WC). Такие сплавы обозначают сочетанием букв ВК. Цифра буквы К соответствует содержанию кобальта в однокарбидном твёрдом сплаве в процентах, остальное карбид вольфрама.

Часто при обозначении марок однокарбидных твёрдых сплавов указывают зернистость фракций сплава. В этих случаях в конце обозначения марки сплава через тире пишут следующие буквы: ОМ – особо мелкозернистый сплав, М – мелкозернистый сплав, КС – сплав средней крупнозернистости, В – крупнозернистый сплав, ВК – сплав высокой крупнозернистости.

Чем крупнее зернистость сплава, тем он хуже воспринимает вибрационные и ударные нагрузки.

К группе ТК относят двухкарбидные твёрдые сплавы, состоящие из кобальта, карбида вольфрама и карбида титана (Co + WC + TiC). Двухкарбидные твёрдые сплавы обозначают сочетанием букв ТК и цифр. Цифры, стоящие после буквы Т, соответствуют содержанию в сплаве в процентах карбида титана; цифры, стоящие после буквы К, указывают на содержание в нём кобальта в процентах; остальное в сплаве оставляет карбид вольфрама.

К группе ТТК относят трёхкарбидные твёрдые сплавы, состоящие из кобальта, карбида вольфрама, карбида титана и карбида тантала (Co + WC + TiC + TaC). Трёхкарбидные твёрдые сплавы обозначают сочетанием букв ТТК и цифр. Цифры, стоящие за буквами ТТ, соответствуют суммарному содержанию в сплаве карбида титана и карбида тантала (Ti + TaC) в процентах; цифры, стоящие за буквой К, указывают содержание в сплаве в процентах кобальта; остальное в трёхкарбидных сплавах составляет карбид вольфрама.

Примеры обозначения и расшифровки.

1. ВК6 – однокарбидный твёрдый сплав, содержащий 6% кобальта, остальное (94%) карбид вольфрама.

2. ВК6-М – однокарбидный твёрдый сплав, мелкозернистый, в котором содержится 6% кобальта, остальное (94%) карбид вольфрама.

3. ВК8-ВК – однокарбидный твёрдый сплав высокой крупнозернистости, содержащий 8% кобальта, остальное (92%) карбид вольфрама.

4. Т30К4 – двухкарбидный твёрдый сплав, содержащий 4% кобальта, 30% карбида титана, остальное (66%) карбид вольфрама.

5. ТТ7К12 – тёхкарбидный твёрдый сплав, содержащий 12% кобальта, 7% (суммарно) карбида титана и карбида тантала, остальное (81%) карбид вольфрама.

Твердые сплавы производят в виде пластин, которыми оснащают рабочие части режущих инструментов (сверл, фрез, резцов и др инструментов). Их изготавливают методом порошковой металлургии. Такие инструменты сочетают высокую твердость HRC 74 – 76 и износостойкость с высокой теплостойкостью – до 800…1000 ^оС. По своим эксплуатационным свойствам они превосходят инструменты из быстрорежущих сталей и применяются для резания с высокими скоростями и при обработке трудно обрабатываемых материалов. Твердые сплавы за счет высокого содержания вольфрама имеют высокую себестоимость.

К первой вольфрамовой группе относятся сплавы системы Co – WC. При одинаковом содержании кобальта сплавы этой группы в отличии от двух других групп характеризуются наибольшей прочностью, но более низкой твердостью. Теплостойки до 800 ^оС.

Сплавы ВК3 – ВК8 применяют для режущих инструментов при обработке материалов дающих прерывистую стружку (чугуны, цветные металлы, керамика).

Сплавы ВК10 – ВК15 имеют более высокую вязкость за счет повышенного содержания кобальта и используются для волочильных и буровых инструментов. Стойкость таких инструментов в десятки раз превышает стойкость сальных инструментов.

Сплавы ВК20 – ВК25 применяют для изготовления штамповых инструментов и деталей машин, от которых требуется высокое сопротивление пластической деформации или изнашиванию.

Вторую титановольфрамовую группу образуют сплавы системы TiC – WC – Co. При температуре спекания карбид титана растворяет карбид вольфрама и образуется твердый раствор (Ti, W)C, обладающий более высокой твердостью, чем WC. Сплавы второй группы характеризуются более высокой теплостойкостью до 900…1000 ^оС, которая повышается с увеличением количества карбида титана. Их наиболее широко применяют для оснащения режущих инструментов для высокоскоростного резания сталей.

Третью титанотанталовольфрамовую группу образуют сплавы системы TiC – TaC – WC – Co. Структура карбидной основы представляет собой твердый раствор (Ti, Ta, W)C + WC + Co. От второй группы эти сплавы отличаются большей прочностью и лучшей сопротивляемостью вибрации и выкрашиванию. Они применяются при наиболее тяжелых условиях резания (черновая обработка стальных слитков и поковок).

3.5. Сверхтвердые материалы.

Среди сверхтвердых материалов первое место принадлежит алмазу, твердость которого (HV 100000) в шесть раз превосходит твердость карбида вольфрама (HV 17000) и в восемь раз твердость быстрорежущей стали (HV 13000). Преимущественное применение находят синтетические алмазы(борт, баллас, карбонадо) поликристаллического строения, которые по равнению с монокристаллами отличаются меньшей хрупкостью и стоимостью. Их синтезируют при высоких температурах и давлениях.

Алмаз теплостоек до 800 ^оС (при большем нагреве он графитизируется). Область применения алмазных инструментов ограничивается высокой адгезией к железу (т.е. схватывание заготовки и инструмента), что является причиной его низкой износосотойкости при точении сталей и чугунов. Алмазным инструментом обрабатывают цветные металлы и их сплавы, пластмассы, керамику, обеспечивая при этом низкую шероховатость поверхности.

Наибольшее распространение нашли инструменты из поликристаллического нитрида бора с кубической решеткой (b - BN), называемого кубическим нитридом бора (КНБ). Их получают подобно синтетическим алмазам при высоких температурах и давлении. В зависимости от технологии получения КНБ выпускают под названием: эльбор, эльбор-Р, боразон.

Нитрид бора (b - BN) имеет кристаллическую решетку такую же как алмаз и близкие с ним свойства. По твердости КНБ практически не уступает алмазу (HV 90000), но превосходит его по теплостойкости (1200 ^оС) и химической инертности. Его используют для обработки труднообрабатываемых сталей, в том числе и закаленных с твердостью HRC ³ 60. При этом высокоскоростное точение закаленных сталей может заменять шлифование, сокращая в 2-3 раза время обработки и обеспечивая низкую шероховатость поверхности.

3.6. Контрольные вопросы.

1. Стали, делятся по назначению, на:

1. конструкционные, углеродистые, высококачественные

2. углеродистые, высококачественные, высокопрочные

3. конструкционные, инструментальные, с особыми свойствами

4. с особыми свойствами, углеродистые, высококачественные

5. инструментальные, углеродистые, высококачественные

2. Соответствие между содержанием хрома в легированных сталях и их маркировкой

А. 1 % хрома

Б. 13 % хрома

В. 2 % хрома

Г. 5 % хрома

Д.18 % хрома

Е.

2. 20Х13

4. 12Х2Н4

6. 08Х20Н14С2А

1. 30ХГТ

5. 30Х5МСФА

3. 08Х18Н10Т

3. Правильная последовательность увеличения содержания никеля в легированных сталях

1. 40ХН2СМА

2. 38ХН3МА

3. 9Х15Н8Ю

4. 03Х18Н11

5. 40ХН

6. 12Х2Н4

7. 08Х18Н9Т

4. Быстрорежущие инструментальные стали, ГОСТ 19265 – 94, отличаются от углеродистых инструментальных сталей, ГОСТ 1435 – 94

1. высокой теплостойкостью

2. низкой теплостойкостью

3. высокой коррозионной стойкостью

4. низкой коррозионной стойкостью

5. температурой плавления

5. Соответствие между маркой инструментальной стали и инструментом из нее изготовленным

А. 9ХС

Б. 5ХНМ

В. У8

Г. Р6М5

Д.

1. напильник

2. ножовочное полотно

3. токарный резец

4. штамп

5. зубчатое колесо

6. Легированные конструкционные стали, ГОСТ 4543 – 88, отличаются от конструкционных сталей обыкновенного качества ГОСТ 380 – 94

1. пониженной конструктивной прочностью

2. повышенной температурой плавления

3. пониженной температурой плавления

4. повышенной конструктивной прочностью

5. отсутствием конструктивной прочности

7. Высоколегированные, коррозионностойкие стали и сплавы ГОСТ 5632 – 88, используются

1. в химической, металлургической, атомной промышленности, в строительстве

2. в химической, металлургической, пищевой промышленности, в строительстве

3. в химической, металлургической, пищевой, атомной промышленности

4. в химической, пищевой, атомной промышленности, в строительстве

5. в металлургической, пищевой, атомной промышленности, в строительстве

8. Инструментальные стали после закалки и отпуска приобретают

1. высокую твердость

2. низкую твердость

3. прочность и твердость не меняется

4. высокую прочность

5. низкую прочность

9. Инструментальными материалами являются

1. высокоуглеродистые стали

2. твердые сплавы

3. низкоуглеродистые стали

4. сверхтвердые материалы

5. бронзы

10. Соответствие между инструментальным материалом и температурой, которую он выдерживает без разупрочнения

А. углеродистые и низколегированные стали

Б. твердые сплавы

В. высоколегированные быстрорежущие стали

Г. сверхтвердые материалы

Д.

1. до 600 - 640 ^оС

2. до 800 – 1000 ^оС

3. до 1200 ^оС

4. до 2000 ^оС

5. до 200 ^оС

11. Твердыми сплавами называются материалы, состоящие из высокотвердых и тугоплавких ### вольфрама, титана, тантала, соединенных металлической связкой

12. Твердые сплавы производят в виде сменных пластин, которыми оснащают

1. резцы

2. зубчатые колеса

3. сверла

4. фрезы

5. подшипники

13. Твердые сплавы отличаются от инструментальных сталей

1. повышенной пластичностью

2. пониженной твердостью

3. повышенной теплостойкостью

4. повышенной твердостью

5. пониженной теплостойкостью

14. Промышленными сверхтвердыми материалами являются

1. алмаз

2. быстрорежущая сталь

3. инструментальные стали

4. кубический нитрид бора

5. твердые сплавы

15. Правильная маркировка однокарбидного твердого сплава, содержащего 6% кобальта и 94% карбида вольфрама

1. 6КВ

2. В6К

3. К6В

4. ВК6

5. 6ВК

4. Цветные металлы и их сплавы.

4.1. Обозначение сплавов цветных металлов.

Цветные сплавы металлов всех групп маркируют согласно соответствующим ГОСТам заглавными буквами русского алфавита и цифрами. Следует обратить внимание на то, что буквы, используемые при маркировке цветных сплавов, имеют другое значение, чем при маркировке легированных сталей и сплавов.

Буквами обозначают тип сплава, название легирующих элементов и способ получения заготовок из этих сплавов (табл. 8, 9). Цифры обозначают либо процентное содержание соответствующих легирующих элементов, либо порядковый номер сплава (при маркировке алюминиевых, магниевых и титановых сплавов). Когда буквы обозначают легирующие элементы, а цифры – их процентное содержание, порядок маркировки цветных сплавов в отличие от маркировки легированных сталей следующий: сначала выписывают все буквы, а затем – цифры.

Таблица 8. Буквенные обозначения различных групп цветных сплавов.

Таблица 9. Обозначение легирующих элементов при маркировке цветных сплавов.

Примеры обозначения и расшифровки.

1. Силумины – алюминиевые литейные сплавы (АЛ); ГОСТ 26 – 75; марки АЛ1, АЛ2, …, АЛ32. Цифры обозначают номер сплава.

2. Дюралюминий – алюминиевый деформируемый сплав (Д); ГОСТ 4784 – 74; марки Д1, Д2, …, Д16. Цифры – номер сплава.

3. Алюминиево-магниевые деформируемые сплавы; ГОСТ 4784 – 74; марки АМг2, …, АМг6. Цифры обозначают содержание магния в процентах соответственно 2 …6%.

4. Латуни – медные деформируемые, пластичные сплавы; ГОСТ 15527 – 70; Л96, Л62 – латунь, содержание меди соответственно 96 и 62%, остальное цинк; ЛМцОС58-2-2-2 – латунь, содержащая 58% меди и по 2% марганца, олова, свинца, остальное цинк; ЛК-59-3 – латунь, содержащая 59% меди, 3% кремния, остальное цинк. Обладает хорошими литейными свойствами.

5. Бронзы – медные литейные сплавы; ГОСТ 493 – 79, ГОСТ 5017 – 74. БрМц5 – бронза, содержащая 5% марганца, остальное медь; БрОЦС8-4-3 – бронза, содержащая 8% олова, 4% цинка, 3% свинца, остальное медь.

Отличительной особенностью в маркировке бронз по сравнению с маркировкой латуней, является то, что процентное содержание меди не указано.

6. Магниевые деформируемые сплавы; ГОСТ 14957 – 76. Марки МА1, МА2, …, МА13. Цифры обозначают номер сплава.

7. Магниевые литейные сплавы; ГОСТ 2856 – 79. Марки МЛ2, …, МЛ12. Цифры обозначают номер сплава.

8. Цинковые сплавы; ГОСТ 21437 – 75. Марки ЦАМ4-1 – цинковый сплав, содержащий 4% алюминия, 1% меди, остальное цинк.

9. Титановые сплавы; ГОСТ 19807 – 74. Марки ВТ1, ВТ3, …, ВТ15, ОТ4-0, ОТ-4-1. Буквы обозначают тип сплава, цифры – номер сплава.

10. Припои; ГОСТ 19738 – 74. Марки ПОС40, ПОС61; ПОС90… - припои свинцово-оловянистые (мягкие), содержащие соответственно олова 40, 61 и 90%, остальное свинец; ПМЦ-80 – припой медноцинковый (твёрдый), содержащий 80% меди, остальное цинк; ПСрКдМ50-34-16 – припой (твёрдый), содержащий 50% серебра, 34% кадмия и 16% меди.

11. Баббиты; ГОСТ 1209 – 78. Марки Б83, Б89. Цифры обозначают содержание олова в процентах, соответственно 83 и 89%, остальное сурьма и медь.

4.2.Сплавы на основе алюминия.

Алюминий – метал серебристо-белого цвета. Не имеет полиморфных превращений. Решётка ГЦК. Алюминий имеет низкую плотность – 2,7 г/см³ , хорошую тепло и электропроводность, высокую пластичность и коррозионную стойкость. Примеси ухудшают все эти свойства. Т пл. = 658 ⁰С.

Постоянные примеси алюминия: Fe, Si, Cu, Zn, Ti. В зависимости от содержания примесей алюминий подразделяют на три класса:

- особой чистоты А999 (примесей 0,001%)

- высокой чистоты А995, А99, А95 (примесей 0,005 – 0,05%)

- технической чистоты А85, А8 (примесей 0,15 – 1%)

технический алюминий ,выпускаемый в виде деформируемого полуфабриката (листы, профили, прутки и др.), маркируют АД0 и АД1. Механические свойства алюминия зависят от его чистоты и состояния. Увеличение содержания примесей и пластическая деформация повышают прочность и твёрдость алюминия.

В виду низкой прочности алюминий применяют для ненагруженных деталей и элементов конструкций, когда от материала требуется лёгкость, свариваемость, пластичность. Например: рамы, двери, фольга, посуда и т.п. Высокая теплопроводность позволяет применять его для изготовления теплообменников.

Высокая электропроводность обуславливает его широкое применение для изготовления проводов, кабелей, шин и т.п. Алюминий высокой чистоты, обладающий высокой пластичностью, идет на изготовление конденсаторной фольги толщиной 6 – 7 мкм. Технически чистый алюминий используют в виде проволоки в производстве кабелей и проводов. Для токонесущих проводов воздушных линий электоропередач с большими расстояниями между опорами используют алюминиевые сплавы Al – Mg – Si более прочные, чем чистый алюминий.

Высокая отражательная способность позволяет использовать его для изготовления отражателей, зеркал, рефлекторов и др. Он хорошо сваривается газовой и контактной сваркой, но плохо обрабатывается резанием. Алюминий имеет высокую усадку затвердевания – 6%.

4.2.1. Деформируемые алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы, в отличии от чистого алюминия, характеризуются высокой удельной прочностью, способностью сопротивляться инерционным и динамическим нагрузкам, хорошей технологичностью. Предел прочности некоторых сплавов достигает 500 – 700 Мпа, что приближается к прочности сталей, при плотности не более 2,85 г/см³. Алюминиевые сплавы в основном все хорошо обрабатываются резанием.

Основными легирующими элементами алюминиевых сплавов являются: Cu, Mg, Si, Mn, Zn. Реже - Li, Ni, Ti.

Упрочняющая термическая обработка состоит в закалке и естественном или искусственном старении.

Алюминиевые сплавы классифицируют по технологии изготовления: деформируемые, литейные, спеченные.

К деформируемым алюминиевым сплавам, не упрочняемым термической обработкой, относятся сплавы АМц и АМг. Они отличаются высокой пластичностью, хорошей свариваемостью и высокой коррозионной стойкостью.

Сплавы типа АМц и АМг применяют для изделий, получаемых глубокой вытяжкой, сваркой от которых требуется высокая коррозионная стойкость (трубопроводы для бензина и масла, сварные баки), а также для заклёпок, переборок, корпусов и мачт судов, рамы вагонов, кузова автомобилей и др.

К сплавам, упрочняемым термической обработкой, относятся: сплавы нормальной прочности и высокопрочные. Типичные представители – дуралюмины – маркируются буквой - Д. Они характеризуются высоким сочетанием прочности и пластичности и относятся к сплавам системы алюминий – медь – магний.

Дуралюмины широко применяют в авиации. Из сплава Д1 изготавливают лопасти воздушных винтов, из Д16 – шпангоуты, тяги управления и т.п. Д18 – основной заклёпочный сплав.

Ковочные алюминиевые сплавы маркируют – АК. Они обладают хорошей пластичностью и стойки к образованию трещин при горячей пластической деформации. У них более высокая пластичность, но меньше прочность. Их используют для средненагруженных деталей сложной формы: крыльчатки, крепёжные детали и др.

Сплав с повышенным содержанием меди АК8 хуже обрабатывается давлением, но более прочный. Применяется для высоконагруженных деталей несложной формы: подмоторные рамы, лопасти винтов вертолётов и др.

Высокопрочные алюминиевые сплавы маркируют буквой – В, временное сопротивление до 600 – 700 Мпа. Наибольшее упрочнение вызывают закалка (465 – 475 ⁰С) и старение (140 ⁰С, 16 часов).

Эти сплавы применяют для высоконагруженных деталей конструкций, работающих в основном в условиях напряжения сжатия – обшивка, шпангоуты, лонжероны самолётов. Свойства некоторых деформируемых алюминиевых сплавов представлены в таблице 10

Таблица 10. Химический состав и механические свойства деформируемых алюминиевых сплавов.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 822; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!