Классификация и маркировка чугунов

ЛЕКЦИЯ 1. Цели и задачи дисциплины ТКМ

ТКМ – дисциплина, изучающая способы получения различных металлов и неметаллов, а также технологические методы формообразования заготовок и деталей литьем, обработкой давлением, сваркой и обработкой резанием.

Металлы и их сплавы.

Все известные в настоящее время химические элементы (более 100 наименований) по совокупности свойств подразделяют на металлы и неметаллы. Примерно 80 % общего числа элементов относится к металлам. Некоторые из них (мышьяк, сурьму и др.) иногда называют полуметаллами, так как по одним свойствам их можно отнести к металлам, а по другим – к неметаллам.

Металлы (от греческого металлон – копи, рудники) – вещества неорганического происхождения, многие из которых обладают характерным блеском, высокой плотностью, прочностью и твердостью, пластичностью, хорошей электро- и теплопроводностью.

Классификация металлов

Все существующие металлы условно принято подразделять на черные и цветные.

Черные металлы – железо (Fe).

Цветные металлы – все остальные, например: K (калий), Na (натрий), Ca (кальций), Al (алюминий), Mg (магний); Ni (никель), Cu (медь), Pb (свинец), Zn (цинк), Sn (олово), W(вольфрам), Ti (титан), Mо (молибден), V (ванадий), Nb (ниобий), Zr (цирконий), Au (золото), Ag (серебро), Pt (платина) и т.д.

Цветные металлы в свою очередь подразделяются на следующие группы:

 легкие цветные, например: K (калий), Na (натрий), Ca (кальций), Al (алюминий), Mg (магний);

 

 тяжелые цветные с плотностью более 5 г/см3, например: Ni (никель)i, Cu (медь), Pb (свинец), Zn (цинк), Sn (олово);

 благородные, например: Au (золото), Ag (серебро), Pt (платина);

 редкие.

Редкие металлы в свою очередь подразделяют на:

 тугоплавкие (с температурой плавления выше 1875 °С), например: W (вольфрам), Ti (титан), Mо (молибден), V (ванадий), Nb (ниобий), Zr (цирконий), Та (тантал);

 легкие, например: Sr (стронций), Sc (скандий), Rb (рубидий), Cs (цезий);

 радиоактивные, например: U (уран); Ra (радий), Ae (актинидий), Pd (палладий);

 редкоземельные, например: Ge (германий), Ga (галлий), Hf (гафний), In (индий), La (лантан), Tl (таллий), Се (церий), Re (рений).

 

Классификация сплавов

Технически чистые металлы обладают низкой прочностью и поэтому применение их ограничено. В промышленности, как правило, применяются сплавы металлов.

Сплавом называют вещество, полученное сплавлением 2-х или более элементов, называемых компонентами сплавов.

Сплавы:

 на основе железа (Fe) называются чѐрными или железоуглеродистыми сплавами (стали, чугуны);

 на основе цветных металлов, таких как K (калий), Na (натрий), Ca (кальций), Al (алюминий), Mg (магний) называются легкими цветными сплавами;

 на основе цветных металлов, таких как Ni (никель)i, Cu (медь), Pb (свинец), Zn (цинк), Sn (олово) называются тяжѐлыми цветными сплавами;

 на основе тугоплавких металлов, таких как W(вольфрам), Ti (титан), Mо (молибден), V (ванадий), Nb (ниобий), Zr (цирконий), и т.д. называются тугоплавкими сплавами.

В зависимости от количества основных компонентов, входящих в состав сплава, различают сплавы двойные (бинарные) и сложные (тройные, четверные и т. д.).

Примеси сплавов

Помимо основных компонентов в состав сплавов входят примеси:

 случайные (попадают в сплав во время его приготовления);

 специальные (вводятся в сплав в виде добавок для придания ему необходимых эксплуатационных свойств).

 

Введение в сплав специальных добавок называется легированием, а сама добавка – лигатурой. Составляющими лигатуры могут быть как отдельные элементы (легирующие элементы), так и сплавы этих элементов.

Помимо этого различают примеси вредные (S, P, O2, H2, N2), ухудшающие свойства материалов, и полезные, улучшающие их свойства - (легирующие элементы).

Структура сплавов

По структуре сплавы разделяют на твердые растворы, механические смеси и химические соединения.

а) Если атомы входящих в состав сплава компонентов имеют незначительные различия в размерах и строении электронной оболочки, то они как правило образуют общую кристаллическую решетку. Такая структура называется твердым раствором.

б) Механическая смесь получается, когда компоненты сплава не могут образовать общую решетку и каждый из них кристаллизуется самостоятельно.

в) При химическом взаимодействии компонентов сплава получается новое вещество, свойства которого резко отличаются от свойств исходных компонентов; такой сплав называют химическим соединением.

В составах сплавов могут сочетаться все три рассмотренных вида строения.

Классификация сталей и чугунов

Классификация и маркировка сталей

Сталями называются сплавы железа (Fe) с углеродом (С ≤ 2,14 %), а также другими элементами.

Классификация сталей

Стали, классифицируют по следующим признакам.

Химический состав

В зависимости от химического состава различают стали углеродистые и легированные.

Углеродистые стали подразделяют на:

 малоуглеродистыми, содержание углерода С < 0,25 %;

 среднеуглеродистыми, содержание углерода 0,25 ≤ С ≤ 0,60 %

 высокоуглеродистыми, содержание углерода С > 0,60 %

 

Легированные стали подразделяют на:

 низколегированные, суммарное содержание легирующих элементов до 2,5 %

 среднелегированные, суммарное содержание легирующих элементов от 2,5 до 10 %;

 высоколегированные, суммарное содержание легирующих элементов свыше 10 %.

 

Назначение

По назначению различают стали:

а) Конструкционные, предназначенные для изготовления строительных и машиностроительных изделий деталей машин и приборов).

 

б) Инструментальные, предназначенные для изготовления режущего, мерительного, штампового и прочего инструментов. Эти стали содержат более 0,65 % углерода.

в) Специальные стали с особыми свойствами:

 с особыми физическими свойствами, например, с определенными магнитными характеристиками (электротехническая сталь)

 с особыми химическими свойствами, например, коррозионностойкие, жаростойкие или жаропрочные стали.

Легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначают русскими буквами (таблица 1):

Таблица 1 - Обозначения химических элементов в марках сталей Обозначения элементов		Наименование элемента
в марке стали		в таблице Менделеева
А	N		Азот
Б	Nb		Ниобий
В	W		Вольфрам
Г	Mn		Марганец
Д	Cu		Медь
Е	Sе		Селен
К	Co		Кобальт
М	Mo		Молибден
Н	Ni		Никель
Р	B		Бор
С	Si		Кремний
Т	Ti		Титан
Ф	V		Ванадий
Х	Cr		Хром
Ц	Zr		Цирконий
Ю	Al		Алюминий

Классификация и маркировка чугунов

Чугунами называются сплавы железа (Fe) с углеродом (С > 2,14%), а также другими элементами.