Машиностроительные специальные стали

Автоматные стали

Автоматные стали должны хорошо обрабатываться резанием

при больших скоростях резания, иметь ломкую короткую стружку

и обеспечить высокое качество обработанной поверхности. Эти стали

содержат повышенное содержание серы (до 0,08…0,30 %), фосфора

(до 0,05…0,15 %) и марганца (0,70…1,55 %). Сера присутствует в ви-

де сульфидов марганца, ориентированных в направлении прокатки,

снижает коэффициент трения, охрупчивает стружку и способствует

повышению качества обработанной поверхности. Фосфор повышает

хрупкость, способствует образованию ломкой стружки. Однако по-

вышенное содержание этих элементов снижает качество стали, сни-

жает вязкость, пластичность, усталостную прочность, коррозионную

стойкость, поэтому эти стали имеют ограниченное применение.

В соответствии с ГОСТ 1414–75 стали маркируются буквой А

и далее указывается количество углерода в сотых долях процента.

При наличии добавок свинца (0,15…0,30 %) после буквы А перед ко-

личеством углерода ставится буква С, например, АС12. Наличие

кальция указывает буква Ц – АЦ20. Буква Г в конце марки указывает

на повышенное содержание марганца, например, А40Г.

Стали А11, А12, А20 используют для изготовления крепежных

деталей и малонагруженных деталей сложной формы, к которым

предъявляются требования высокой точности размеров и чистоты по-

верхности. Более нагруженные детали изготавливают из сталей А30,

А40Г.

35) К инструментальным сталям относятся углеродистые и легиро-

ванные стали, обладающие высокой твердостью, прочностью, износо-

стойкостью. Обычно это заэвтектоидные стали и стали ледибуритного

класса, имеющие после термообработки мартенситную структуру

с распределенными в ней твердыми карбидными включениями.

По теплостойкости инструментальные стали подразделяют на

три группы: нетеплостойкие, полутеплостойкие и теплостойкие.

К нетеплостойким сталям относятся углеродистые и низколе-

гированные стали, содержащие до 4…5 % легирующих элементов,

сохраняющие свои свойства до 200 °С, например, У8, У10, ХВСГ

Полутеплостойкие стали также приобретают высокую твер-

дость и прочность в результате мартенситного превращения при за-

калке и сохраняют ее при температурах до 400 С. К ним относятся

высокоуглеродистые высокохромистые стали, содержащие 3…18 %

хрома, а также легированные небольшим количеством молибдена,

вольфрама, ванадия, например, 9Х5ВФ, Х12М и др

К группе теплостойких относятся высоколегированные ледебу-

ритные стали, сохраняющие высокую твердость, прочность и износо-

стойкость при температурах до 600 С и выше

36) Чугунами называются сплавы железа с углеродом, содержащие

от 2,14 до 6,67 % углерода. Углерод в чугунах может находиться

в виде цементита, графита или одновременно цементита и графита.

В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:

– белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном

состоянии, в виде цементита, придающего ему специфический белый

цвет и блеск в изломе;

– серый, ковкий и высокопрочный чугуны, у которых весь угле-

род или его часть находится в свободном состоянии в виде графита.

В качестве конструкционных материалов широкое применение

получили серые, ковкие и высокопрочные чугуны. Графит, содержа-

щийся в чугунах, обеспечивает им хорошую обрабатываемость реза-

нием и хорошие антифрикционные свойства. Вместе с тем включения

графита нарушают сплошность металлической основы чугунов

и снижают пластичность и прочность. Между собой чугуны отлича-

ются условиями образования графитных включений и их формой.

У серого чугуна форма графита пластинчатая, у ковкого хлопье-

видная, у высокопрочного шаровидная

У ковкого чугуна графит имеет хлопьевидную форму и получа-

ют его из белого доэвтектического чугуна путем длительного высоко-

температурного отжига.

Ковкие чугуны применяют для изготовления деталей, испыты-

вающих ударные и вибрационные знакопеременные нагрузки, рабо-

тающие в условиях трения и износа. Широкое применение получили

они в сельскохозяйственном, автомобильном, транспортном и тек-

стильном машиностроении.

37) Медь – металл красного цвета с температурой плавления 1083 °С,

имеющий гранецентрированную кубическую решетку. Плотность меди

составляет 8,94 г/см3. Временное сопротивление при разрыве меди

в литом состоянии в = 160 МПа. Обладает она наибольшей после се-

ребра электро- и теплопроводностью. Хорошо сопротивляется коррозии

в обычных атмосферных условиях, в пресной и морской воде, других

агрессивных средах, но обладают плохой устойчивостью в сернистых

газах и аммиаке

Латунями называются двойные или многокомпонентные спла-

вы на основе меди, в которых основным легирующим элементом яв-

ляется цинк. При введении других элементов латуни называются спе-

циальными по наименованию элементов.

Бронзами называются двойные или многокомпонентные сплавы

меди с оловом, алюминием, свинцом, бериллием, кремнием и други-

ми элементами, в том числе и цинком, среди которых цинк не являет-

ся основным легирующим элементом. В зависимости от основного

легирующего элемента бронзы называются оловянными, алюминие-

выми и др. Особенно широко в машиностроении применяются оло-

вянные бронзы, легированные дополнительно цинком, свинцом, фос-

фором, никелем и др

38) Алюминий относится к категории легких металлов. Плотность

его 2,7 г/см3. Температура плавления 660 °С. Обладает высокими

электро- и теплопроводностью, пластичностью и коррозионной стой-

костью.

В качестве легирующих элементов в алюминиевых сплавах ис-

пользуют Cu, Mg, Si, Mn, Zn, реже Be, Li,Ni, Ti, Zr. Большинство ле-

гирующих элементов образуют с алюминием твердые растворы огра-

ниченной растворимости и интерметаллидные соединения типа CuAl2

(Θ-фаза), Al2CuMg (S-фаза) и др.

Маркируются алюминиевые сплавы следующим образом:

буква А в начале марки обозначает технический алюминий, АК – ко-

вочный алюминиевый сплав, Д – дуралюмин, В в начале марки - вы-

сокопрочный алюминиевый сплав. Буквы АЛ обозначают литейные

алюминиевые сплавы. После этих букв следует условный номер спла-

ва. За условным номером могут идти обозначения, характеризующие

состояние сплава: М – мягкий (отожженный); Т – термообработанный

(закалка и старение); Н – нагартованный; П – полунагартованный.

По технологическим свойствам алюминиевые сплавы можно

разделить на три группы:

– деформируемые;

– литейные;

– получаемые методом порошковой металлургии.

Для упрочнения алюминиевых сплавов применяют закалку и ста-

рение. Устранение неравновесных структур и деформационных дефек-

тов, снижающих пластичность, осуществляется отжигом.

Закалка алюминиевых сплавов заключается в нагреве сплавов до

температуры, при которой избыточные интерметаллидные фазы пол-

ностью или большей частью растворяются в -твердом растворе,вы-

держке при данной температуре и быстром охлаждении до комнатной

температуры для получения перенасыщенного твердого раствора.

39) Магний относится к группе легких металлов. Его плотность

1,73 г/см3, температура плавления составляет 650 °С. Имеет гексаго-

нальную плотноупакованную решетку и не претерпевает полиморфных

превращений. Он уступает алюминию по прочности (в= 115 МПа),

коррозионной стойкости, легко воспламеняется при нагреве. Магний

хорошо обрабатывается резанием и обладает хорошей свариваемо-

стью. Достоинством магниевых сплавов является высокая удельная

прочность.

Магниевые сплавы выпускают двух типов: литейные,

которые обозначаются буквами МЛ, и деформируемые,

обозначаемые МА. После букв в марках сплавов идет условный но-

мер сплава, например, МЛ5, МА14. Деформируемые сплавы подвер-

гаются механической обработке, прессованию, ковке, штамповке,

прокатке. Как и алюминиевые сплавы они подвергаются термообра-

ботке – закалке и старению.

40)Подшипниковые сплавы Основными требованиями к

подшипниковым сплавам являются:

малый коэффициент трения, достаточная твердость, но не очень высо-

кая, чтобы не повредить поверхность вала, сравнительно легкая дефор-

мируемость под влиянием местных напряжений, хорошая теплопровод-

ность. Сплав должен иметь гетерогенную структуру, состоящую из

мягкой и пластичной основы и более твердых включений, благодаря

чему обеспечивается ускоренная прирабатываемость пар трения и соз-

дается оптимальный микрорельеф для перераспределения действующих

напряжений в контактной зоне и удержания на поверхности трения сма-

зочной пленки.

Наиболее широкое применение получили в качестве таковых

сплавы: на оловянной и свинцовой основе (баббиты), на цинковой

и алюминиевой основе (ЦАМ), медносвинцовые сплавы.

41) Полимерами называются

вещества, макромолекулы которых состоят из многочисленных эле-

ментарных звеньев одинаковой структуры. Химический состав поли-

мера выражают этим структурным звеном, а число звеньев n в макро-

молекулярной цепи называют степенью полимеризации.

По химическому составу полимеры подразделяются на органи-

ческие, элементоорганические и неорганические. К органическим от-

носятся полимеры, в состав которых кроме атомов углерода входят

атомы водорода, кислорода, азота, серы, галогенов, в том числе, если

кислород, азот или сера входят в состав главной цепи. К элементоор-

ганическим полимерам относятся: соединения, главные цепи которых

построены из атомов углерода и гетероатомов, кроме азота, серы и

кислорода. К неорганическим относятся полимеры, не содержащие

атомов углерода (силикатные стекла, керамика, асбест, слюда и др.)

42Композиционные материалы (композиты) представляют собой ге-

терофазные системы, состоящие из двух и более разнородных компо-

нентов, имеющих границы раздела между ними. Компонент, непрерыв-

ный по всему объему материала, обеспечивающий его монолитность,

называется матрицей, или связующим. Компоненты, распределенные

в матрице, называются наполнителями.

Наполнители в композиционные материал вводят с целью

улучшения механических, теплофизических, электрических, магнит-

ных и других свойств. В качестве наполнителей используют твердые,

жидкие и газообразные вещества органического и неорганического

происхождения

По виду и структуре наполнителя композиты делятся на дис-

персно-упрочненные, упрочненные волокнами, слоистые и газона-

полненные.

В качестве дисперсных наполнителей широкое применение по-

лучили: древесная мука, сульфатная целлюлоза, графит, тальк