Раздел машиностроительные материалы

Тема 2.1 Конструкционные стали и чугуны

Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам. Конструкционная прочность и ее критерии. Методы повышения конструкционной прочности. Классификация конструкционных материалов. Влияние углерода и примесей на свойства сталей. Углеродистые стали: обыкновенного качества и качественные. Легированные стали. Стали с улучшенной обрабатываемостью. Классификация видов изнашивания. Материалы, устойчивые к абразивному виду изнашивания. Материалы, устойчивые к усталостному виду изнашивания. Антифрикционные материалы. Разновидности чугунов. Чугуны серые, высокопрочные, ковкие. Особенности химической и электрохимической коррозии. Коррозионно-стойкие материалы. Способы защиты металлов от коррозии. Жаростойкие и жаропрочные материалы. Хладостойкие материалы.

При изучении темы обратите внимание на требования к конструкционным материалам, их классификацию. Разберите маркировки углеродистых и легированных сталей. Изучите влияние углерода и основных примесей на свойства углеродистой стали. Запомните, что вредное влияние фосфора проявляется при эксплуатации стальных деталей, сера же главным образом затрудняет горячую обработку давлением.

Для обеспечения высокой производительности обработки резанием стали должны иметь повышенную обрабатываемость. Разобрать количественные и качественные характеристики обрабатываемости резанием, классификацию и свойства сталей с улучшенной обрабатываемостью. Обратить внимание на более эффективные металлургические приемы повышения обрабатываемости, предусматривающие введение в сталь серы, селена, свинца, фосфора, которые облегчают измельчение и отделение стружки, оказывают смазывающее действие в зоне резания.

В отличие от сталей, чугун широко применяется как конструкционный материал для изготовления фасонных отливок, т.к. обладает хорошими литейными свойствами. Разбирая механические свойства чугунов с графитом, обратите внимание на форму графитовых включений и их количество, т.к. от этого зависит прочность чугуна. Изменение формы графита на хлопьевидную может быть получено при отжиге белых чугунов. В высокопрочных чугунах, модифицированных магнием, графит имеет шаровидную форму, что еще больше увеличивает прочность и пластичность. Обязательно нужно знать маркировку чугунов. В отличие от сталей чугуны маркируются по механическим свойствам.

Разберите виды изнашивания материалов, свойства, маркировку, область применения материалов, устойчивых к абразивному, усталостному виду изнашивания. Обратите внимание, что в марках шарикоподшипниковых сталей число указывает на содержание хрома в десятых долях процента. При изучении антифрикционных сплавов в первую очередь ознакомьтесь с требованиями, предъявляемыми к ним. При изучении обратить внимание на особенности состава, термической обработки, свойств, классификацию.

Для обеспечения работоспособности упругих элементов рессорно-пружинные стали должны иметь высокие пределы упругости, выносливости и релаксационную стойкость. Такие стали должны иметь повышенное содержание углерода(0,5-0,7%), подвергаться закалке и среднему отпуску или изотермической закалке.

При изучении материалов, устойчивых к коррозии и методов защиты от коррозии, разберите сущность процессов, протекающих при химической и электрохимической коррозии. Металлические покрытия следует рассматривать с электрохимической точки зрения, т.е. в каких случаях основной металл является анодом, а покрытие -катодом и наоборот. Изучая, нержавеющие стали, нужно обращать внимание на содержание углерода и связывать их свойства со структурой. Однофазные сплавы значительно лучше сопротивляются коррозии. Чем меньше углерода в стали, тем выше ее коррозионная стойкость. Разбирая, жаростойкие и жаропрочные стали, следует иметь в виду, что это всегда сложнолегированные стали, которые содержат различные элементы и в большом количестве.

Литература: [1], с.171-203, 220-233, 256-272; [6], с.250-307.

Вопросы для самопроверки:

1. Каково содержание вредных примесей в сталях обыкновенного качества, качественных и высококачественных?

2. Как влияет углерод на свойства стали?

3. Расшифруйте марки Ст0, сталь 10, 15Х.

4. Подберите марки сталей для цементируемой шестерни, шатуна.

5. Какие стали обладают повышенной обрабатываемостью резанием?

6. В каком состоянии находится углерод в белых, и серых чугунах?

7. Как маркируются серые, ковкие и высокопрочные чугуны?

8. Каково правило маркировки подшипниковых сплавов?

9. Каковы особенности химического состава сталей с высокими упругими свойствами?

10. Какие легирующие элементы входят в состав легированных сталей с высокими упругими свойствами?