Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Выбор материалов и технологий в машиностроении

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

КЛАССИФИКАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Перечень конструкционных материалов, применяемых в ма-шино- и приборостроении, довольно широк, и классифицировать их можно по разным признакам. Большинство из них, такие как стали, чугуны, сплавы на основе меди и легких металлов, являются универсальными. Они обладают многочисленными достоинствами и используются в различных деталях и конструкциях. Наряду с универсальными применяют конструкционные материалы определенного функционального назначения: жаропрочные, материалы с высокими упругими свойствами, износостойкие, коррозионно- и жаростойкие.

Предлагаемая классификация подразделяет конструкционные материалы по свойствам, определяющим выбор материала для конкретных деталей конструкций. Каждая группа материалов оценивается соответствующими критериями, обеспечивающими работоспособность в эксплуатации. Универсальные материалы рассматриваются в нескольких группах, если возможность их применения определяется различными критериями.

В соответствии с выбранным принципом классификации все конструкционные материалы подразделяют на следующие группы.

  • 1. Материалы, обеспечивающие жесткость, статическую и циклическую прочность (стали).
  • 2. Материалы с особыми технологическими свойствами.
  • 3. Износостойкие материалы.
  • 4. Материалы с высокими упругими свойствами.
  • 5. Материалы с малой плотностью.
  • 6. Материалы с высокой удельной прочностью.
  • 7. Материалы, устойчивые к воздействию температуры и рабочей среды.

Из всех материалов, применяемых в настоящее время и прогнозируемых в будущем, только сталь позволяет получать сочетание высоких значений различных механических характеристик и хорошую технологичность при сравнительно невысокой стоимости. Поэтому сталь является основным и наиболее распространенным конструкционным материалом. Легирование позволяет повысить уровень механических свойств. Основными преимуществами легированных конструкционных сталей перед углеродистыми являются более высокая прочность за счет упрочнения феррита и большей прокалива-

емости, меньший рост аустенитного зерна при нагреве и повышенная ударная вязкость, более высокая прокаливаемость и возможность применения более мягких охладителей после закалки, устойчивость против отпуска за счет торможения диффузионных процессов. Отпуск при более высокой температуре дополнительно снижает закалочные напряжения. Легированные стали обладают более высоким уровнем механических свойств после термической обработки. Поэтому детали из легированных сталей, как правило, должны подвергаться термической обработке.

Различают следующие виды конструкционных сталей: углеродистые, в том числе автоматные, строительные, цементуемые, улучшаемые, высокопрочные, рессорно-пружинные, подшипниковые, износостойкие.

Классификация углеродистых сталей. Углеродистыми сталями называют сплавы на основе железа с содержанием углерода от 0,05 до 1,35%. Углеродистые стали подразделяются на конструкционные и инструментальные. Конструкционные стали содержат до 0,65% С, инструментальные — более 0,65% С.

Кроме вышеуказанной классификации, углеродистые стали подразделяются на следующие группы.

По содержанию углерода углеродистые стали делятся на низкоуглеродистые — до 0,25% С, среднеуглеродистые — от 0,3 до 0,5% С, высокоуглеродистые — более 0,5% С.

По структуре стали подразделяются на доэвтектоидные при содержании углерода до 0,8% С, эвтектоидные — 0,8% С и заэвтекто-идные — более 0,8% С.

Углеродистые стали, как наиболее дешевые, технологичные и имеющие достаточно высокий комплекс механических свойств, применяются для металлоконструкций общего назначения, используются в строительных конструкциях, для изготовления деталей в машиностроении и т.д. Стали углеродистые поставляются по ГОСТ 380-94 (стали обыкновенного качества), ГОСТ 1050-88 (прокат из углеродистой качественной конструкционной стали).

По назначению стали подразделяются на стали общего и специального применения. К сталям специального назначения относятся автоматные, котельные, строительные, стали для глубокой вытяжки.

По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного качества, качественные и высококачественные.

По способу производства стали подразделяют на деформируемые и литейные стали.

Согласно диаграмме «железо—углерод», к сталям относят сплавы железа с содержанием углерода менее 2,14% (все сплавы левее точки Е). Углерод является важнейшим элементом, определяющим структуру и свойства углеродистой стали. Даже при малом изменении содержания углерод оказывает заметное влияние на свойства стали. С ростом содержания углерода увеличивается твердость и прочность, однако уменьшается вязкость и пластичность стали. Рост прочности происходит при содержании углерода в стали до 0,8—1,0%. При увеличении содержания углерода в стали более 0,8%, уменьшается не только пластичность, но и прочность стали. Это связано с образованием сетки хрупкого цементита вокруг перлитных колоний, легко разрушающейся при нагружении.

Углерод оказывает также существенное влияние на технологические свойства стали — свариваемость, обрабатываемость резанием и давлением. Низкоуглеродистые стали хорошо свариваются и имеют высокую обрабатываемость давлением.

Кроме железа и углерода (основных компонентов) в сталях содержатся технологические добавки (марганец, кремний) и примеси, главными из которых, наиболее вредными, являются сера и фосфор.

Сера и фосфор — основные, наиболее вредные примеси в сталях. Массовая доля серы в стали всех марок по ГОСТ 380-94, кроме СтО, должна быть не более 0,050%, фосфора — не более 0,040%, в стали марки СтО: серы — не более 0,060%, фосфора — не более 0,070%. Кроме того, вредными примесями в сталях являются кислород, водород и азот. Их присутствие вызывает понижение пластичности.

Кислород и азот мало растворимы в феррите. Они загрязняют сталь хрупкими неметаллическими включениями, снижают ее вязкость и пластичность. Повышенное содержание водорода охрупчи-вает сталь и приводит к образованию внутренних трещин — фло-кенов.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы