Используемые в технике металлы принято подразделять на две основные группы – черные и цветные. К черным металлам относят железо и его сплавы (чугун, сталь, ферросплавы).
Остальные металлы и их сплавы составляют группу цветных.
Из металлов особое значение имеют железо и его сплавы, являющиеся до настоящего времени основным машиностроительным материалом. В общемировом производстве металлов свыше 90% приходится на железо и его сплавы. Это связано с тем, что железные руды широко распространены в природе, а производство чугуна и стали сравнительно дешево и просто.
Наряду с черными металлами важное значение в технике имеют и цветные металлы. Это объясняется рядом важных физико – химических свойств , которыми не обладают черные металлы. Наиболее широко используют в самолетостроении, радиотехнике, электронике и в других отраслях промышленности медь , алюминий, магний, никель ,титан, вольфрам и другие цветные металлы.
1. Классификация и маркировка сталей
Сталями принято называть сплавы железа с углеродом, содержание до 2,14% углерода. Кроме того, в состав сплава обычно входят марганец, кремний, сера и фосфор; некоторые элементы могут быть введены для улучшения физико-химических свойств специально (легирующие элементы).
Стали, классифицируют по самым различным признакам. Мы рассмотрим следующие:
1. Химический состав.
В зависимости от химического состава различают стали углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) и легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).
В свою очередь углеродистые стали могут быть:
A) малоуглеродистыми, т. е. содержащими углерода менее 0,25%;
Б) среднеуглеродистыми, содержание углерода составляет 0,25-0,60%
B) высокоуглеродистыми,
Легированные стали подразделяют на:
а) низколегированные содержание легирующих элементов до 2,5%
б) среднелегированные, в их состав входят от 2,5 до 10% легирующих элементов;
в) высоколегированные , которые содержат свыше 10% легирующих элементов.
2. Назначение.
По назначению стали бывают:
1) конструкционные, предназначенные для изготовления строительных и машиностроительных изделий.
2) Инструментальные, из которых изготовляют режущий, мерительный, штамповый и прочие инструменты. Эти стали содержат более 0,65% углерода.
Посуда из коррозионно-стойкой стали
... пищи. Ассортимент металлической посуды широк и разнообразен. Основные ее отличия – гигиеничность, практичность и долговечность. Целью данной курсовой работы является: проведение анализа показателей качества посуды из коррозионно-стойкой стали и выявление ...
3) С особыми физическими свойствами, например, с определенными магнитными характеристиками или малым коэффициентом линейного расширения: электротехническая сталь, суперинвар.
4) С особыми химическими свойствами, например, нержавеющие, жаростойкие или жаропрочные стали.
3. Качество.
В зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора-стали подразделяют на:
1. Стали обыкновенного качества , содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора.
2. Качественные — до 0,035% серы и фосфора каждого отдельно.
3. Высококачественные — до 0.025% серы и фосфора.
4. Особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до 0,015% серы.
4. Степень раскисления.
По степени удаления кислорода из стали, т. е. По степени её раскисления, существуют:
1) спокойные стали , т. е., полностью раскисленные; такие стали обозначаются буквами “сп” в конце марки (иногда буквы опускаются);
2) кипящие стали — слабо раскисленные; маркируются буквами «кп»;
3) полу спокойные стали, занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими; обозначаются буквами «пс».
Сталь обыкновенного качества подразделяется еще и по поставкам на 3 группы:
1) сталь группы А поставляется потребителям по механическим свойствам (такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора);
2) сталь группы Б — по химическому составу;
3) сталь группы В — с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.
В зависимости от нормируемых показателей (предел прочности ?, относительное удлинение ?%, предел текучести ?т , изгиб в холодном состоянии) сталь каждой группы делится на категории , которые обозначаются арабскими цифрами.
Стали обыкновенного качества, Например:
Ст1кп2 — углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, № марки 1, второй категории, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А);
ВСт5Г — углеродистая сталь обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца, спокойная, № марки 5, первой категории с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В);
Вст0 — углеродистая сталь обыкновенного качества, номер марки 0, группы Б, первой категории (стали марок Ст0 и Бст0 по степени раскисления не разделяют).
Качественные стали
1) в начале марки указывают содержание углерода цифрой, соответствующей его средней концентрации;
Реферат металл сталь
... -- углеродистые и легированные стали*. По назначению углеродистые стали разделяют на конструкционные и инструментальные. Конструкционные стали, в свою очередь, разделяют на строительные и машиностроительные. Строительные стали содержат до ... У и цифры показывают содержание углерода в десятых долях процента (У7, У8, .... У13). Высококачественные стали содержат более низкое количество серы (до 0,02%) ...
а) в сотых долях процента для сталей, содержащих до 0,65% углерода;
05кп – сталь углеродистая качественная, кипящая, содержит 0,05% С;
60 – сталь углеродистая качественная, спокойная, содержит 0,60% С;
У7 – углеродистая инструментальная, качественная сталь, содержащая 0,7% С, спокойная (все инструментальные стали хорошо раскислены);
У12 — углеродистая инструментальная, качественная сталь, спокойная содержит 1,2% С;
2) легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначают русскими буквами:
А – азот К – кобальт Т – титан Б – ниобий М – молибден Ф- ванадий, В – вольфрам Н – никель Х – хром Г – марганец, П – фосфор Ц – цирконий Д – медь Р – бор Ю – алюминий, Е – селен С – кремний Ч – редкоземельные металлы
Если после буквы, обозначающей легирующий элемент, стоит цифра, то она указывает содержание этого элемента в процентах. Если цифры нет, то сталь содержит 0,8-1,5% легирующего элемента, за исключением молибдена и ванадия (содержание которых в солях обычно до 0,2-0,3%), а также бора (в стали с буквой Р его должно быть не менее 0,0010%).
Примеры:
14Г2 – низко легированная качественная сталь, спокойная, содержит приблизительно 14% углерода и до 2,0% марганца.
03Х16Н15М3Б — высоко легированная качественная сталь, спокойная содержит 0,03% C, 16,0% Cr, 15,0% Ni, до З,0% Мо, до 1,0% Nb.
Высококачественные и особовысококачественные стали.
Маркируют, так же как и качественные, но в конце марки высококачественной стали ставят букву А, (эта буква в середине марочного обозначения указывает на наличие азота, специально введённого в сталь), а после марки особовысококачественной — через тире букву «Ш».
Например:, У8А — углеродистая инструментальная высоко качественная сталь, содержащая 0,8% углерода;
30ХГС-III – особовысококачественная среднелегированная сталь, содержащая 0,30% углерода и от 0,8 до 1,5% хрома, марганца и кремния каждого.
Отдельные группы сталей обозначают несколько иначе., Шарикоподшипниковые стали, ШХ6 — шарикоподшипниковая сталь, содержащая 0,6% хрома;, ШХ15ГС — шарикоподшипниковая сталь, содержащая 1,5% хрома и от 0,8 до 1,5% марганца и кремния., Быстрорежущие стали, Р18-быстрорежущая сталь, содержащая 18,0% вольфрама;, Р6М5К5-быстрорежущая сталь, содержащая 6,0% вольфрама 5,0% молибдена 5,0% кобальта., Автоматные стали
А12 — автоматная сталь, содержащая 0,12% углерода (все автоматные стали имеют повышенное содержание серы и фосфора);
А40Г — автоматная сталь с 0,40% углерода и повышенным до 1,5% содержанием
2.Классификация и маркировка чугунов
Чугун
Чугунами называют железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода от 2 до 6,67 %.однако применяемые чугуны содержат углерода не более 4,3 %, редко _ до 5 %.
Изделия из чугуна получают главным образом путем литья (чугунные отливки), хотя имеются данные о том, что чугуны можно при определенных условиях подвергать горячей обработке давлением, после которой механические свойства чугунов повышаются, приближаясь к свойствам высококачественной углеродистой конструкционной стали.
Высокие литейные свойства, хорошая обрабатываемость резанием и небольшая стоимость обеспечивают широкое применение серых, высокопрочных и ковких чугунов.
белых чугунов
Применение белых чугунов для деталей машин ограничено из-за их невысоких литейных свойств и плохой обрабатываемости резанием. Поэтому белые чугуны используют в основном как предельные (для производства стали), а также для производства ковких чугунов.
Серые чугуны
Основной структурной составляющей серых чугунов, определяющей их свойства, является графит. Процесс кристаллизации графита называют графитизацией. Графит может выделяться как непосредственно из жидкого раствора, так и из аустенита и цементита.
графитизации
Основными элементами, влияющими на графитизацию, помимо углерода, являются кремний и марганец. Кремний способствует графитизации и улучшает литейные свойства; его содержание в серых чугунах составляет от 0,5 до 4,5 %. Марганец, наоборот, способствует отбеливанию и ухудшает литейные свойства; поэтому его содержание в серых чугунах допускается от 0,5 до 1%.Сера является вредной примесью в чугуне: она затрудняет графитизацию и ухудшает литейные свойства; в серых чугунах ее содержание ограничивают 0,07 %.Фосфор в небольших количествах улучшает литейные свойства чугуна: содержание его составляет от 0,5 до 1%.В небольших количествах присутствуют также газы.
Структура серых чугунов состоит их стальной основы и выделений графита. По структуре стальной основы серые чугуны розделяют на четыре группы:
1) ферритные; структура феррит и графит;
2) ферритно-перлитные; структура феррит, перлит и графит;
3)перлитные; структура перлит и графит;
4) перлитно-цементитные; структура перлит,
цементит и графит.
Наибольшее влияние на механические свойства серых чугунов оказывают выделения графита.
Имея малую прочность, графит ослабляет стальную основу; его влияние на чугун подобно действию надрезов. Поэтому чем больше графита в структуре, тем ниже прочность серого чугуна. Однако механические свойства серого чугуна зависят и не только от количества, но и от формы, величины и расположения графитных выделений. В серых чугунах выделения графита имеют форму пластинок. Чем крупнее пластинки графита, тем ниже механические свойства серого чугуна.
По физико-механическим характеристикам серые чугуны условно можно разделить на четыре группы: малой прочности, повышенной прочности, высокой прочности и со специальными свойствами.
Серый чугун малой прочности, Серый чугун повышенной прочности, Легированный серый чугун, Модифицированный серый чугун
Серые чугуны имеют низкий предел прочности на растяжение и высокие предел прочности на сжатие и твердость; поэтому их в основном используют для изготовления деталей, работающих на сжатие и подвергающихся износу (станины и суппорты станков, стойки и р.) Пластические свойства серого чугуна низкие. По литейным качествам серые чугуны превосходят стали. Серые чугуны хорошо обрабатываются резанием.
Ковкий чугун.
В зависисимости от структуры металлической основы различают ковкий ферритный чугун и ковкий перлитный чугун.
В зависимости от предела прочности ковкий чугун (ГОСТ 1215 –79) разделяют на следующие марки: КЧ 30 –6 (163), КЧ 33 – 8 (163),КЧ 35-10 (163),КЧ 37 – 12
(163)-ферритные черносердечные и КЧ 45 – 6 (241),
КЧ 50 – 4 (241), КЧ 56 – 4 (269),КЧ 60 – 3(269), КЧ 63 –2 (269) — перлитные светлосердечные.
Ковкий чугун широко применяют в автомобильном, сельскохозяйственном и текстильном машиностроении. Из него изготовляют детали высокой прочности, способные воспринимать повторно-переменные и ударные нагрузки и работающие в условиях повышенного износа. Широкое распространение ковкого чугуна, занимающего по механическим свойствам промежуточное положение между серым чугуном и сталью, обусловлено лучшими по сравнению со сталью литейными свойствами исходного белого чугуна, что позволяет получать отливки сложной формы. Ковкий чугун характеризуется достаточно высокими антикоррозионными свойствами и хорошо работает в среде влажного воздуха, топочных газов и воды.
III Классификация и маркировка цветных сплавов.
1. Медь и её сплавы.
Технически чистая медь обладает высокими пластичностью и коррозийной стойкостью, малым удельным электросопротивлением и высокой теплопроводностью. По чистоте медь подразделяют на марки (ГОСТ 859-78):
|
Марка |
МВЧк |
MOO |
МО |
Ml |
М2 |
МЗ |
|
Содержание Cu+Ag, не менее % |
99,993 |
99,99 |
99,95 |
99,9 |
99,7 |
99,5 |
После обозначения марки указывают способ изготовления меди: к — катодная, б – бес кислородная, р — раскисленная. Медь огневого рафинирования не обозначается.
МООк — технически чистая катодная медь, содержащая не менее 99,99% меди и серебра., МЗ — технически чистая медь огневого рафинирования, содержит не менее 99,5%меди и серебра., Медные сплавы разделяют на бронзы и латуни., Бронзы- это сплавы меди с оловом
Латуни — сплавы меди с цинком (до 50% Zn) и небольшими добавками алюминия, кремния, свинца, никеля, марганца (ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80).
Медные сплавы предназначены для изготовления деталей методами литья, называют литейными, а сплавы, предназначенные для изготовления деталей пластическим деформированием — сплавами , обрабатываемыми давлением.
Медные сплавы обозначают начальными буквами их названия (Бр или Л), после чего следуют первые буквы названий основных элементов, образующих сплав, и цифры, указывающие кол-во элемента в процентах. Приняты следующие обозначения компонентов сплавов:
А – алюминий Мц — марганец С — свинец Б — бериллий, Мг – магний Ср – серебро Ж — железо Мш — мышьяк, Су – сурьма К – кремний Н – никель Т – титан, Кд – кадмий О – олово Ф – фосфор Х – хром
Ц — цинк
Примеры:
БрА9Мц2Л — бронза, содержащая 9% алюминия, 2% Mn, остальное Cu («Л»‘ указывает, что сплав литейный);
ЛЦ40Мц3Ж — латунь, содержащая 40% Zn, 3% Mn, ~l% Fe, остальное Cu;, Бр0Ф8,0-0,3 — бронза на ряду с медью содержащая 8% олова и 0,3% фосфора;
ЛАМш77-2-0,05 — латунь содержащая 77% Cu, 2% Al, 0,055 мышьяка, остальное Zn (в обозначении латуни, предназначенной для обработки давлением, первое число указывает на содержание меди).
В несложных по составу латунях указывают только содержание в сплаве меди:, Л96 — латунь содержащая 96% Cu и ~4% Zn (томпак);, Лб3 — латунь содержащая 63% Cu и -37% Zn.
2. Алюминий и его сплавы.
Алюминий — легкий металл, обладающий высокими тепло — и электропроводностью, стойкий к коррозии. В зависимости от степени частоты первичный алюминий согласно ГОСТ 11069-74 бывает особой (А999), высокой (А995, А95) и технической чистоты (А85, А7Е, АО и др.).
Алюминий маркируют буквой А и цифрами, обозначающими доли процента свыше 99,0% Al; буква «Е» обозначает повышенное содержание железа и пониженное кремния.
А999 — алюминий особой чистоты, в котором содержится не менее 99,999% Al;, А5 — алюминий технической чистоты, в котором 99,5% алюминия.
Алюминиевые сплавы разделяют на деформируемые и литейные. Те и другие могут быть не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.
Деформируемые алюминиевые сплавы хорошо обрабатываются прокаткой, ковкой, штамповкой. Их марки приведены в ГОСТ4784-74. К деформируемым алюминиевым сплавам не упрочняемым термообработкой, относятся сплавы системы Al-Mn и AL-Mg: Aмц; АмцС; Амг1; АМг4,5; Амг6. Аббревиатура включает в себя начальные буквы, входящие в состав сплава компонентов и цифры, указывающие содержание легирующего элемента в процентах. К деформируемым алюминиевым сплавам, упрочняемым термической обработкой, относятся сплавы системы Al-Cu-Mg с добавками некоторых элементов (дуралюны, ковочные сплавы), а также высокопрочные и жаропрочные сплавы сложного хим. состава. Дуралюмины маркируются буквой «Д» и порядковым номером, например: Д1, Д12, Д18, АК4, АК8.
Чистый деформируемый алюминий обозначается буквами «АД» и условным обозначением степени его чистоты: АДоч (>=99,98% Al), АД000(>=99,80% Аl), АД0(99,5% Аl), АД1 (99,30% Al), АД(>=98,80% Аl).
Литейные алюминиевые сплавы (ГОСТ 2685-75) обладает хорошей жидко-текучестью, имеет сравнительно не большую усадку и предназначены в основном для фасонного литья. Эти сплавы маркируются буквами «АЛ» с последующим порядковым номером: АЛ2, АЛ9, АЛ13, АЛ22, АЛЗО.
Иногда маркируют по составу: АК7М2; АК21М2, 5Н2,5; АК4МЦ6. В этом случае «М» обозначает медь. «К» — кремний, «Ц» — цинк, «Н» — никель; цифра — среднее % содержание элемента.
Из алюминиевых антифрикционных сплавов (ГОСТ 14113-78) изготовляют подшипники и вкладыши как литьем так и обработкой давлением. Такие сплавы маркируют буквой «А» и начальными буквами входящих в них элементов: А09-2, А06-1, АН-2,5, АСМТ. В первые два сплава входят в указанное количество олова и меди (первая цифра-олово, вторая-медь в %), в третий 2,7-3,3% Ni и в четвертый медь сурьма и теллур.
3. Титан и его сплавы.
Титан — тугоплавкий металл с невысокой плотностью. Удельная прочность титана выше, чем у многих легированных конструкционных сталей, поэтому при замене сталей титановыми сплавами можно при равной прочности уменьшить массу детали на 40%. Титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается, из него можно изготовить сложные отливки, но обработка резанием затруднительна. Для получения сплавов с улучшенными свойствами его легируют алюминием, хромом, молибденом. Титан и его сплавы маркируют буквами «ВТ» и порядковым номером:
ВТ1-00, ВТЗ-1, ВТ4, ВТ8, ВТ14.
Пять титановых сплавов обозначены иначе:
0Т4-0, 0Т4, 0Т4-1, ПТ-7М, ПТ-3В.
4. Магний и его сплавы.
Магниевые сплавы подразделяют на деформируемые (ГОСТ 14957-76) и литейные (ГОСТ 2856-79).
Первые маркируются буквами «МА», вторые «МЛ». После букв указывается порядковый номер сплава в соответствующем ГОСТе.
Например:, МА1-деформируемый магниевый сплав №1;, МЛ19-литейный магниевый сплав №19, Список использованной литературы:
«Металловедение и термическая обработка»
К.М. Погодина – Алексеева.
«Металловедение»
А.П. Гуляев.
«Материаловедение»
