Конструкционные материалы

Views:
 
Category: Entertainment
     
 

Presentation Description

No description available.

Comments

Presentation Transcript

Слайд 61:

КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Слайд 61:

Для изготовления деталей машин применяют различные материалы, называемые конструкционными . Все конструкционные материалы можно условно разделить на однородные и композиционные, металлические и неметаллические. Металлы – химические элементы, образующие в свободном состоянии простые вещества с металлической связью между атомами. Сплавы – твердые вещества, образованные сплавление двух или более компонентов. Сплавы образуются в результате, как чисто физических процессов (растворение, перемешивание), так и в результате химического воздействия между элементами.

Слайд 61:

Разнообразие состава типов межатомной связи и кристаллических структур сплавов обуславливает значительное различие их физико-химических, электрических, магнитных, механических, оптических и других свойств. Сплавы на основе железа называются черными , на основе других металлов – цветными . Неметаллические материалы – неорганические и органические материалы, композиционные материалы на неметаллической основе, клеи, герметики, лакокрасочные покрытия, графит, стекло, керамика и т.д. Полимеры – вещества , макромолекулы которых состоят из многочисленных элементарных звеньев (мономеров) одинаковой структуры.

Слайд 61:

Композиционные материалы – гетерофазные (состоящие из различных по физическим и химическим свойствам фаз) системы, полученные из двух и более компонентов с сохранением индивидуальности каждого отдельного компонента.

Слайд 61:

Из всех материалов применяемых в настоящие время и прогнозируемых в бедующем, 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. Углеродистая сталь на ряду с железом и углеродом содержит марганец (0,1 – 1,0 %), кремний (до 0,4%) и вредные примеси (фосфор, серу, газы – несвязанный азот и кислород). Углеродистые конструкционные стали

Слайд 61:

Марганец (повышает прочность и практически не снижает пластичность стали) и кремний (повышает предел текучести снижает способность стали к холодной пластической деформации) являются технологическими примесями. Фосфор – увеличивает пределы текучести и прочности, но уменьшает пластичность и вязкость. Сера – вызывает красноломкость (надрывы и трещины), а так же ухудшает свариваемость и коррозионную стойкость. Азот, кислород и водород – охрупчивают сталь, а растворенный в стали водород приводит к образованию флокенов (хлопьев), представляющих собой очень тонкие трещины

Слайд 61:

Углеродистая сталь обыкновенного качества в зависимости от назначения (используется для изготовления листов, полос, прутков, прокатных профилей труб и т.д.) подразделяется на три группы: Группа А   — стали поставляют по механическим свойствам без уточнения их химического состава в виде листов и различных профилей без последующей обработки давлением, сваркой или термической обработки, поскольку их химический состав, определяющий режим обработки, не регламентируется и может сильно колебаться. Маркировка.  Углеродистые стали группы А обозначаются буквами « Ст » и цифрами: 1, 2, 3,…, 6, например: Ст1, Ст2 и т. д. Чем больше это число, тем выше прочность и ниже пластичность.

Слайд 61:

Группа Б  —  стали, поставляемые с гарантируемым химическим составом. Маркировка.  В обозначении стали группы Б впереди ставится буква «Б», а в конце указывается степень раскисления : кп — кипящая сталь; сп — спокойная сталь; пс — полуспокойная сталь, например: БСт1кп, БСт2кп, БСтЗ , БСт4, БСт5, БСт6. Чем выше число, тем больше в стали углерода. Например, сталь марки БСтЗсп содержит 0,14-0,22 % С; марки БСт4кп — 0,18-0,27 % С; БСт6сп — 0,38—0,49 % С. В спокойной стали содержится 0,12—0,3 % кремния, в полуспокойной — 0,05—0,17 %, в кипящей — меньше 0,07 %.

Слайд 61:

Группа В —  стали повышенного качества. Их поставляют с гарантированным химическим составом и механическими свойствами. Маркировка.  В обозначение сталей группы В ставится буква «В», например: ВСт1, ВСт2 и т. д. Состав стали соответствует аналогичной стали группы Б, а механические свойства — стали группы А (Ст1—Ст6). Стали групп Б и В применяют в тех случаях, когда при производстве изделий используется сварка, горячая деформация или изделие необходимо упрочнять термической обработкой. Углеродистые конструкционный стали обыкновенного качества применяют для автомобильных деталей, изготовляемых с помощью сварки и работающих при небольших нагрузках.

Слайд 61:

Легированная сталь - это сталь, содержащая специальные легирующие добавки, которые позволяют в значительной степени менять ряд ее механических и физических свойств. В данной статье мы разберемся, что из себя представляет классификация легированных сталей, а также рассмотрим их маркировку. По содержанию в составе стали углерода идет разделение на: низкоуглеродистые стали (до 0,25% углерода); среднеуглеродистые стали (до 0,25% до 0,65% углерода); высокоуглеродистые стали (более 0,65% углерода). Легированные стали

Слайд 61:

В зависимости от общего количества в их составе легирующих элементов: низколегированная (не более 2,5%); среднелегированная (не более 10%); высоколегированная (от 10% до 50%). Свойства, которыми обладают легированные стали, определяет и их внутренняя структура. Поэтому признаку разделяются на следующие классы: доэвтектоидные — в составе присутствует избыточный феррит; эвтектоидные — сталь имеет перлитную структуру; заэвтектоидные — в их структуре присутствует вторичные карбиды; ледебуритные — в структуре присутствует первичные карбиды.

Слайд 61:

По своему практическому применению легированные конструкционные стали могут быть: конструкционные (подразделяются на машиностроительные или строительные); инструментальные, а также стали с особыми свойствами. Назначение конструкционных легированных сталей: Машиностроительные — служат для производства деталей всевозможных механизмов, корпусных конструкции и тому подобного. Отличаются тем, что в подавляющем большинстве случаев проходят термическую обработку. Строительные — чаще всего используются при изготовлении сварных металлоконструкций и термической обработке подвергаются в редких случаях.

Слайд 61:

Классификация машиностроительных легированных сталей выглядит следующим образом. Жаропрочные стали активно используются для производства деталей, предназначенных для работы в сфере энергетики, а также из них делают особо ответственный крепеж. Улучшаемые стали , применяются для изготовления сильно нагруженных деталей, испытывающих нагрузки переменного характера. Отличаются чувствительностью к концентрации напряжения в рабочей детали. Цементуемые стали , как можно понять по названию, подвергаются цементации и следующей после нее закалке. Их применяют для изготовления всевозможных шестерен, валов и других похожих по назначению деталей.

Слайд 61:

Применение инструментальных легированных сталей

Слайд 61:

Инструментальная легированная сталь широко используется при производстве разнообразного инструмента. Но помимо явного превосходства над углеродистой сталью в плане твердости и прочности, у легированной стали есть и слабая сторона — более высокая хрупкость. Поэтому для инструмента, который активно подвергается ударным нагрузкам, такие стали не всегда подходят. Отдельно можно отметить быстрорежущую сталь, отличительными особенностями которой являются крайне высокая твердость и красностойкость. Такая сталь способна выдерживать нагрев при высокой скорости резания, что позволяет увеличить скорость работы металлообрабатывающего оборудования и продлить срок его службы.

Слайд 61:

Маркировка легированных сталей указывает на то, какие добавки в ней содержатся, а также на их количественное значение. Но также важно знать и то, какое именно влияние на свойства металла оказывает каждый из этих элементов в отдельности. Хром - увеличивает коррозионную стойкость, повышает прочность и твердость, является основным компонентом при создании нержавеющей стали. Никель - повышает пластичность, вязкость стали и коррозионную стойкость. Титан - уменьшает зернистость внутренней структуры, повышая прочность и плотность, улучшает обрабатываемость и коррозионную стойкость. Ванадий - уменьшает зернистость внутренней структуры, что повышает текучесть и порог прочности на разрыв.

Слайд 61:

Молибден - дает возможность улучшить прокаливаемость , повысить коррозионную устойчивость и снизить хрупкость. Вольфрам - повышает твердость, не дает зернам увеличиваться при нагреве и снижает хрупкость при отпуске. Кремний При - кремний повышает прочность, сохраняя вязкость. При увеличении процента содержания кремния повышается магнитопроницаемость и электросопротивление. Кобальт - увеличивает ударопрочность и жаропрочность. Алюминий - способствует повышению окалиностойкости .

Слайд 61:

Углерод - если его содержится до 1,2%, то способствует повышению твердости, прочности, предела текучести металла. Превышение указанного значения способствует тому, что начинает значительно ухудшаться не только прочность, но и пластичность. Марганец - если количество не превышает 0,8%, то он считается технологической примесью. Он призван повысить степень раскисления , а также противостоять негативному влиянию серы на сталь. Сера - при превышении содержания выше 0,65% механические свойства стали существенно снижаются, речь идет об уменьшении уровня пластичности, коррозионной стойкости, ударной вязкости. Также высокое содержание серы негативно влияет на свариваемость стали.

Слайд 61:

Фосфор - даже незначительное превышение содержания фосфора выше необходимого уровня чревато повышением хрупкости и текучести, а также снижением вязкости и пластичности стали. Азот и кислород - при превышении определенных количественных значений в составе стали вкрапления данных газов повышают хрупкость, а также способствуют понижению ее выносливости и вязкости. Водород - слишком большое содержание водорода в стали ведет к увеличению ее хрупкости.

Слайд 61:

Маркировка легированных сталей К категории легированных относится большое разнообразие сталей, что и вызвало необходимость в систематизации их буквенно-цифрового обозначения. Требования к их маркировке оговаривает ГОСТ 4543-71, согласно которому сплавы, наделенные особыми свойствами, обозначаются маркировкой, где на первой позиции стоит буква. По этой букве как раз и можно определить, что сталь по своим свойствам относится к определенной группе. Пример расшифровки маркировки легированных сталей

Слайд 61:

Если маркировка легированных сталей начинается с букв «Ж», «Х» или «Е» — перед нами сплав нержавеющей, хромистой или магнитной группы. Сталь, которая относится к нержавеющей хромоникелевой группе, обозначается буквой «Я» в ее маркировке. Сплавы, относящиеся к категории шарикоподшипниковых и быстрорежущих инструментальных, обозначаются буквами «Ш» и «Р». Точный химический состав любой легированной стали можно посмотреть в нормативных документах и справочной литературе, но получить такую информацию позволяет и умение разбираться в ее маркировке. Первая цифра позволяет понять, сколько углерода (в сотых долях процента) содержит легированная сталь. После этой цифры в марке перечисляются буквенные обозначения легирующих элементов, которые содержатся дополнительно.

Слайд 61:

После каждой такой буквы проставляется количественное содержание указанного элемента. Выражается это содержание в целых долях. После буквы, обозначающей элемент, может не стоять никакой цифры. Означает это то, что его содержание в стали не превышает 1,5%. 

Слайд 61:

Легированная сталь — сталь, в которую в процессе легирования в определенных количествах вводят специальные элементы, обеспечивающие требуемые свойства. Такие элементы называют легирующими. Они могут повышать прочность и коррозионную стойкость стали и снижать опасность ее хрупкого разрушения. Для легирования стали используются следующие химические элементы: марганец ( Mn ) — Г; кремний ( Si ) — С; хром ( Cr ) — Х; никель ( Ni ) — Н; медь ( Cu ) — Д; азот (N) — А; ванадий (V) — Ф; ниобий ( Nb ) — Б; вольфрам (W) — В; селен ( Se ) — Е; кобальт ( Co ) — К; бериллий ( Be ) — Л; молибден ( Mo ) — М; бор (B) — Р; титан ( Ti ) — Т; алюминий ( Al ) — Ю. Легированные конструкционные стали

Слайд 61:

Классификация конструкционных легированных сталей По отношения общей массы легирующих элементов к массе стали: сталь высоколегированная — более 10%; сталь среднелегированная — более 2,5-10%; сталь низколегированная — до 2,5%. В зависимости от основных легирующих элементов: хромистая; марганцовистая; хромомарганцовая ; хромокремнистая; хромомолибденовая; хромомолибденованадиевая; хромованадиевая;

Слайд 61:

никельмолибденовая ; хромоникелевая; хромоникелевая с бором; хромокремнемарганцовая ; хромокремнемарганцовоникелевая ; хромомарганцовоникелевая ; хромомарганцовоникелевая с титаном и бором; хромоникельмолибденовая; хромоникельмолибденованадиевая ; хромоникельванадиевая ; хромоалюминиевая; хромоалюминиевая с молибденом; хромомарганцовоникелевая с молибденом; хромомарганцовоникелевая с молибденом и титаном.

Слайд 61:

В зависимости от хим. состава и свойств: качественная; высококачественная — А; особо высококачественная (сталь электрошлакового переплава) — Ш.(например ШХ15) По видам обработки: прокат горячекатаный и кованый (в том числе с обточенной или ободранной поверхностью); калиброванный; со специальной отделкой поверхности. По качеству поверхности: По состоянию материала: 1 группа; - без термической обработки; 2 группа; - термически обработанный — Т; 3 группа. - нагартованный  — Н.

Слайд 61:

Марки конструкционных легированных сталей Марки стали: 15Х, 20Х, 30Х, 35Х, 38ХА, 40Х, 45Х, 50Г, 12ХН, 20ХН, 40ХН, 14ХГН, 19ХГН, 20ХГНМ, 30ХМ. Заменители некоторых марок стали: 20Х — 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ; 30ХГСА — 40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА, 35ХГСА; 40Х — 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС. Обозначение марок конструкционной легированной стали: две первые цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента, цифры после букв указывают содержание легирующего элемента в целых единицах.

Слайд 61:

Чугуном принято называть железоуглеродистые сплавы, содер­жащие углерод при нормальных условиях кристаллизации выше пре­дела растворимости в аустените и эвтектику в структуре. В соот­ветствии с диаграммой состояния железоуглеродистых сплавов чугуном являются сплавы, содержащие углерода более 2%. Эвтектика в структуре этих сплавов в зависимости от условий ее образования может быть карбидной или графитной. Приведенное определение, лежащее в основе классификации обычных железоуглеродистых сплавов, не всегда является доста­точным. В самом деле, карбидная эвтектика имеется не только в чугунах, но и в высоколегированных сталях, содержащих мало углерода (менее 2%). Чугуны

Слайд 61:

Сложным является вопрос и с графитной эвтектикой, поскольку вторичный и эвтектоидный графит не выделяются отдельно. По одной только структуре бывает трудно правильно отличить графитизированный чугун от графитизированной стали. Поэтому часто приходится прибегать к допол­нительным определениям. В частности, характерной особенностью чугуна являются лучшие литейные и худшие пластические свойства по сравнению, со сталью, что является следствием высокого содер­жания углерода (значительно большего предела растворимости в аустените). Общепринятые границы между чугуном и сталью при содержании углерода в 2% и более носят условный характер неза­висимо от степени легирования и характера структуры.

Слайд 61:

Структура чугуна остается важнейшим классификационным при­знаком, так как она определяет его основные свойства. Структура графитизированных чугунов состоит из металлической основы, пронизанной графитными включениями. Последние очень благо­приятно влияют на износостойкость и циклическую вязкость чугуна. К важнейшим классификационным признакам относятся также механические свойства (а для чугунов специального назначения и специальные свойства), состав отливок, технология производства, конструкция отливок и области их применения. Прочностные свойства чугуна определяются характером метал­лической основы и степенью ослабления этой основы графитными включениями. К последним относятся прежде всего количество, форма и характер распределения графитных включений.

Слайд 61:

Классификация по химическому составу В чугунах, кроме железа и углерода, содержится (в качестве обычно определяемых постоянных примесей) кремний, марганец, фосфор и сера. Чугуны содержат также незначительные количества кислорода, водорода и азота. По химическому составу чугуны делятся на  нелегированные и легированные. Нелегированными считаются чугуны, в которых количество мар­ганца не превосходит 2% и кремния 4%. При наличии этих элементов в больших количествах или при содержании специальных примесей чугуны считаются легированными. Принято считать, что в малолегированных чугунах количество специальных примесей ( Ni , Сr , Сu и т. п.) не превосходит 3%.

Слайд 61:

При малом и умеренном легировании стремятся улучшить общие свойства чугуна —однородность структуры, сохранение прочности и упругости при нагреве до относительно невысоких температур — 300—400°, повышение износостойкости, повышение прочности и т.д. При среднем, повышенном и высоком легировании чугун приобре­тает специальные свойства, так как значительно меняется состав твердых растворов и карбидов. В этом случае наибольшее значение приобретает изменение характера металлической основы. Путем легирования можно получить непосредственно в литом состоянии мартенсит, игольчатый троостит и аустенит. Это повышает коррозионностойкость , жаростойкость и меняет магнитные свойства.

Слайд 61:

Классификация по структуре и условиям образования графита По степени графитизации , формам графита и условиям их обра­зования различают следующие типы чугунов: а) белый, б) половин­чатый, в) серый с пластинчатым графитом, г) высокопрочный  с шаровидным графитом и д) ковкий. Перечисленные названия нельзя считать достаточно удачными, поскольку они отражают только вид излома или некоторые свойства и совершенно не характеризуют вид структуры. Однако эти назва­ния исторически сложились и их придерживаются.

Слайд 61:

Характер металлической основы чугуна определяется степенью графитизации , состоянием легирования и видом термической обра­ботки. По степени графитизации белый чугун является почти неграфитизированным , половинчатые чугуны являются малографитизированными , а остальные чугуны -значительно графитизированными . Схема классификации чугунов по степени графитизации , виду излома, форме и условиям образования графита

Слайд 61:

В белых и половинчатых чугунах обязательно наличие ледебу­рита, а в значительно графитизированных чугунах ледебурита не должно быть. Структура чугуна в одной отливке может быть различной и при­надлежать к разным типам чугуна; иногда даже специально доби­ваются получения различных структур в разных слоях, например при производстве отбеленных прокатных валков и дробильных шаров. Наружные слои состоят из белого чугуна, переходные слои из поло­винчатого чугуна, сердцевина из значительно графитизированного чугуна. Белый чугун.  Белым называется чугун, у которого почти весь углерод находится в химически связанном состоянии. Белый чугун весьма тверд, хрупок и очень трудно обрабатывается резцами (даже из твердых сплавов).

Слайд 61:

На рис. 1   показана микроструктура нелегированного белого доэвтектического чугуна, состоящая из ледебурита, перлита и вто­ричного цементита. В легированных или термообработанных чугунах вместо перлита может быть троостит, мартенсит или аустенит. Отливки из белого чугуна из-за большой твердости и хрупкости имеют ограниченное применение. Они применяются как износо­стойкие, коррозионностойкие и жаростойкие. Белым чугун называется потому, что вид излома у него светло-кристаллический, лучистый (рис. 2). Рис. 1 Рис. 2

Слайд 61:

Половинчатый чугун.  Половинчатый чугун характерен тем, что наряду с карбидной эвтектикой в структуре имеется и графит. Это означает, что количество связанного углерода превосходит его предельную растворимость в аустените в реальных условиях затвер­девания. Структура половинчатого чугуна — ледебурит + перлит + гра­фит. В легированных и термически обработанных чугунах можно получить мартенсит, аустенит или игольчатый тростит. Половинчатым чугун называется потому, что вид излома у него  представляет собой сочетание из светлых и темных участков кристал­лического строения. Половинчатый чугун тверд и хрупок; приме­нение изделий из половинчатого чугуна ограничено.

Слайд 61:

Серый чугун (СЧ).  Серый чугун наиболее распространенный машиностроительный материал. Главное отличие серого чугуна заключается в том, что графит в плоскости шлифа имеет пластин­чатую форму (рис. 3). Когда пластинки очень дисперсны , графит назы­вают дисперсным или точечным. Получение      пластинчатой формы графита не требует термо­обработки   или обязательного модифицирования. Пластинчатый графит раз­личают по степени изолирован­ности, характеру расположения, форме и размерам пластинок. На рис. 4 показан пластинчатый графит, большой степени изолированности, а на рис. 5 малой степени  изолированности. Рис. 3 Рис. 4

Слайд 61:

Рис. 5. Пластинчатый графит, колониями малой степени изолированности. Рис. 6. Междендритный графит. Рис. 7. Розеточный графит. Рис. 8. Завихренный графит. Рис. 8 Рис. 7 Рис. 6 Рис. 5

Слайд 61:

Рис. 9. Структура серого чугуна ( сорбит, графит и фосфиды). Рис.  10. Перлито -ферритный серый чугун. Рис. 11. Шаровидный графит. Рис. 12. Перлитный высокопрочный. Рис. 12 Рис. 11 Рис. 10 Рис. 9

Слайд 61:

Рис. 13. Перлито -ферритный высокопрочный чугун. Рис. 14. Ферритный высокопрочный чугун. Вид излома серого чугуна в значительной степени зависит от количества графита - чем больше графита, тем темнее излом. Отливки из серого чугуна производятся любой толщины. Вследствие сильного ослабляющего действия пластинок графита серому чугуну свойственны почти полное отсутствие относительного удлинения (менее 0,5%) и весьма низкая ударная вязкость. Рис. 14 Рис. 13

Слайд 61:

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧ).  Прин­ципиальное отличие высокопрочного чугуна от других видов чугуна заключается в шаровидной форме графита, (рис. 11), которая полу­чается главным образом путем введения в жидкий чугун специаль­ных модификаторов ( Mg , Се). Поэтому высокопрочный чугун часто называют магниевым, хотя в ГОСТе он назван «высокопрочным». Размеры и количество графитных включений бывают  различными. Шаровидная форма графита является наиболее благоприятной из всех известных форм. Шаровидный графит меньше других форм графита ослабляет металлическую основу. Металлическая основа высокопрочного чугуна бывает в зависимости от требуемых свойств перлитной (рис. 12), перлитно-ферритной (рис. 12) и ферритной   (рис. 14). 

Слайд 61:

Ковкий чугун (КЧ).  Главное отличие ковкого чугуна заклю­чается в том, что графит в нем имеет хлопьевидную или шаровидную форму. Хлопьевидный графит бывает различной компактности и дис­персности, что отражается на механических свойствах чугуна. Промышленный ковкий чугун производится главным образом с ферритной основой; в ней однако всегда имеется перлитная кайма. В последние годы стали широко применяться чугуны с феррито -перлитной и перлитной основой. Чугун с ферритной основой обладает большой пластичностью. Излом у ферритного ковкого чугуна черно-бархатистый; с уве­личением количества перлита в структуре излом становится значи­тельно светлее. Отливки из ковкого чугуна бывают ограниченной толщины, обычно не более 40—50 мм.

Слайд 61:

Классификация по свойствам Классифицировать чугуны можно по механическим и специаль­ным свойствам. По механическим свойствам чугунные отливки делят по: а) твер­дости (НВ —твердость по Бринеллю); б) прочности ( σ в —предел прочности при растяжении); в) пластичности (δ —относительное удлинение). Очень удобным является следующее деление: по твердости Мягкие чугуны................ΗВ до 149 Средней твердости...............НВ = 149— 197 Повышенной твердости.............ΗВ = 197 — 269 Твердые ...................ΗВ выше 269

Слайд 61:

по прочности Обыкновенной прочности......... σ в  до 20 кг/мм2 Повышенной прочности.......... σ в  = 20 — 38 кг/мм2 Высокой прочности............ σ в  = 40 кг/мм2 и выше Обыкновенной прочности бывают только серые чугуны. Повы­шенной прочности бывают серые и ковкие чугуны, высокой проч­ности ковкие чугуны и чугуны с шаровидным графитом. по пластичности Непластичные     δ до 1 % Малопластичные     δ = 1-5% Пластичные           δ = 5-10% Повышенной пластичности   δ выше 10%

Слайд 61:

Классификация по способу изготовления отливок и их обработки Большое влияние на свойства чугуна оказывает плавильный агрегат (ваграночный чугун, электроплавильный чугун и т. п.), поскольку от этого зависит степень перегрева жидкого чугуна. Часто приходится встречаться с тем, что какой-нибудь один или несколько технологических факторов играют решающую роль в деле изменения свойств чугуна. Такой чугун называют сталистым . Хорошие результаты достигаются модифицированием жидкого чугуна перед разливкой его в формы. В этом случае чугун называется моди­фицированным. Соответственно можно классифицировать чугуны по характеру шихты, способу плавки и способу обработки жидкого чугуна.

Слайд 61:

Большое влияние на свойства чугуна оказывает также состояние формы и характер заливки в нее. По способу получения отливок чугунное литье можно разделить на кокильное (измельчение струк­туры за счет ускоренного охлаждения), центробежное (плотная структура), армированное (упрочнение отливок) и т. п. Значительное изменение свойств достигается термообработкой отливок. С помощью термической обработки можно изменить сте­пень дисперсности металлической основы и ее характер вплоть до превращения ее в игольчато-трооститную и мартенситную. До неко­торого предела можно изменить количество связанного углерода, а при химико-термической обработке можно в поверхностных слоях изменить и состав чугуна.

Слайд 61:

Классификация по водам отливок и областям их применения Чугунные отливки по видам отливок и областям их применения можно делить на станочные, цилиндровые, автомобильные, подшип­никовые, прокатные валки из отбеленного чугуна и т. п. Из приведенных классификаций наиболее четкой является клас­сификация по структуре, наименее четкой является классификация по видам отливок, поскольку чугуны с одинаковой структурой и одинаковым составом могут быть пригодны для различных видов отливок и отраслей машиностроения. Необходимо отличать главнейшие (определяющие) признаки клас­сификации — форма графита от уточняющих признаков, к которым относится характер металлической основы, способ изготовления и т. п.

Слайд 61:

Инструментальные стали предназначены для изготовления режущего, измерительного инструмента и штампов. Все виды инструмента подвергаются истиранию, часто испытывают высокие напряжения, как правило, изгиба или кручения. Для обеспечения износостойкости инструментальным сталям должна быть присуща высокая  твердость , а для сохранения формы инструмента, предупреждения его поломок и выкрашивания рабочих кромок – высокая прочность при удовлетворительной  вязкости . Стали для измерительного инструмента должны иметь высокую  чистоту поверхности  и  стабильность размеров  в готовом изделии. Инструментальные стали

Слайд 61:

К важному свойству инструментальных сталей, подвергающихся при резании или деформировании существенному нагреву, относится теплостойкость  (красностойкость), т.е. устойчивость против отпуска с соответствующим изменением свойств (снижением твердости и износостойкости), а также разгаростойкость – отсутствие склонности к образованию поверхностных трещин при многократных циклах нагревания и охлаждения. Инструментальные стали и сплавы можно классифицировать как по назначению, так и по химическому составу (углеродистые, низколегированные, высоколегированные, твердые сплавы).

Слайд 61:

Углеродистые инструментальные стали Из-за низкой прокаливаемости они пригодны для мелкого инструмента или для инструмента сечением до 25 мм с незакаленной сердцевиной. При несквозной закалке меньше деформации; вязкая сердцевина повышает устойчивость к ударам и вибрациям. В сечениях более 25 мм закаленный слой получается тонким и продавливается во время работы. Стали У7…У9 подвергают полной, а У10…У13 неполной закалке. Стали У7…У9, обеспечивающие более высокую вязкость, применяют для инструмента, подвергающегося ударам: деревообделочного, слесарного, кузнечного и штампового. После закалки их отпускают при 270…350 ˚С на тростит ( HRC 48 …51).

Слайд 61:

Заэвтектоидные стали У10…У12 используют после низкого отпуска со структурой мартенсита и включениями карбидов, обеспечивающих повышенную износостойкость. Их применяют для инструментов с высокой твердостью на рабочих гранях ( HRC 62 …64): режущего (напильники, пилы, метчики, сверла, резцы и т.д.), измерительного (калибры и т.д.) и небольших штампов, работающих при невысоких нагрузках и без нагрева. Сталь У13 применяют для инструмента, требующего наиболее высокой твердости: шаберов, гравировального инструмента.

Слайд 61:

Легированные стали для режущего инструмента По теплостойкости эти стали делятся на низко- и высоколегированные. Низколегированные стали  (Х, 9ХС, ХВГ, ХВСГ и др.) содержат повышенное количество углерода и до 5% легирующих элементов. Их подвергают неполной закалке и низкому отпуску. Эти стали имеют структуру мартенсита и избыточных карбидов (легированный цементит) и характеризуются высокой твердостью ( HRC 62 …69) и износостойкостью, однако, как и углеродистые, не обладают теплостойкостью. Низколегированные стали по сравнению с углеродистыми лучше прокаливаются и менее склонны к перегреву, поэтому их применяют для инструмента больших размеров и сложной формы с рабочей температурой до 270…350 ˚С.

Слайд 61:

Основное свойство  быстрорежущих сталей  – высокая теплостойкость, которая обеспечивается введением большого количества вольфрама совместно с другими карбидообразующими элементами (Мо, V ), а также кобальтом. Инструмент из этих сталей сохраняет высокую твердость до 60 0… 64 0 ˚С и допускает в 3 …5 раз более интенсивные режимы резания, чем из сталей, не обладающих теплостойкостью. По своим режущим свойствам быстрорежущие стали делят на две группы: группу нормальной производительности  образуют вольфрамовые (Р18, Р9, Р9Ф5 и др.) и вольфрамомолибденовые (Р6М3, Р6М5) стали, сохраняющие твердость не ниже HRC 58 до температуры 6 20 ˚С ;

Слайд 61:

группу повышенной производительности , к которой относятся стали, содержащие кобальт или повышенное количество ванадия: Р18Ф2, Р14Ф4, Р6М5К5 и др. Они превосходят стали первой группы по теплостойкости 6 30… 64 0 ˚С , твердости ( HRC 64 и более) и износостойкости, но уступают им по прочности и пластичности. Эти стали применяют для обработки высокопрочных сталей, коррозионностойких и жаропрочных сталей с аустенитной структурой и других труднообрабатываемых материалов. Высокие режущие свойства быстрорежущие стали приобретают после закалки с высоких температур и последующего многократного отпуска. Структура стали в готовом изделии – мартенсит отпуска и карбиды. Отпуск обеспечивает выделение вторичных карбидов и распад остаточного аустенита.

Слайд 61:

Стали и сплавы с особыми физическими свойствами условно можно разделить на следующие группы: магнитные стали и сплавы; немагнитные   cтали и сплавы; стали и сплавы с  высоким электросопротивлением ; сплавы с  особенностями теплового расширения ; сплавы с  высокими упругими свой­ствами ;  криогенные  и  термобиметаллы . Стали и сплавы с особыми физическими свойствами

Слайд 61:

Сталь электротехническая тонколистовая  — один из наиболее широ­ко используемых магнитно-мягких материалов. Она предназначена для из­готовления деталей магнитных цепей электротехнических машин, аппара­тов и приборов, которые работают в переменных магнитных полях. Сплавы прецизионные магнитно-мягкие  — это ферромагнитные сплавы, характеризующиеся узкой петлей гистерезиса, они обладают высокой маг­нитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой. По основным магнитным, элек­трическим, механическим свойствам прецизионные магнитно-мягкие спла­вы подразделяют на 12 групп :

Слайд 61:

сплавы с наивысшей магнитной прони­цаемостью; сплавы с высокой магнитной проницаемостью и повышенным удельным электрическим сопротивлением; сплавы с высо­кой магнитной проницаемостью и повышенной индукцией насыщения; сплавы с прямоугольной петлей гистерезиса; сплавы с высокой индукцией насыщения; сплавы с низкой остаточной индукцией; сплавы с повышен­ной деформационной стабильностью и износостойкостью; сплавы с задан­ным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР); спла­вы с высокой коррозионной стойкостью; сплавы с высокой магнитострикцией; термомагнитные сплавы и материалы; сплавы для работы на сверх­высоких частотах.

Слайд 61:

Магнитно-твердые сплавы  обладают высокой магнитной энергией и в соответствии с главными областями их применения подразделяются на 4 группы : сплавы для постоянных магнитов; для активной части ро­торов гистерезисных электродвигателей; для элементов памяти систем управления автоматизации и связи; для носителей магнитной записи ин­формации. Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расшире­ния  (ТКЛР) используют для спаев металла с неорганическим диэлектри­ком в конструкциях электровакуумных, газоразрядных и полупроводнико­вых приборов, для деталей измерительных приборов, для бескомпенсаци­онных трубопроводов для перекачки сжиженных газов.

Слайд 61:

Сплавы с заданными свойствами упругости   должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям и релаксационной стой­костью в условиях статического и циклического нагружения. К ним предъяв­ляются требования по ряду свойств: высокий или, наоборот, низкий мо­дуль упругости, низкий температурный коэффициент модуля упругости или частоты, высокая усталостная прочность, коррозионная стойкость, немагнитность , электропроводность, износостойкость, а также стабильность этих характеристик при температурах эксплуатации.  Сплавы прецизионные сверхпроводящие предназначены для работы только при низких температурах и характеризуются определенным комплексом тепловых, электрических, магнитных и механических свойств при этих тем­пературах.

Слайд 61:

Сплавы прецизионные с высоким электрическим сопротивлением   облада­ют сочетанием высокой жаростойкости с высоким удельным электричес­ким сопротивлением, в ряде случаев низким и регулируемым температур­ным коэффициентом электросопротивления и применяются в качестве та­рированных сопротивлений в радиоэлектронике, в приборах бытовой техники.  Стали немагнитные повышенной прочности   используют для немагнит­ных бандажных колец электрогенераторов. В этих сталях повышенные прочностные свойства, соответствующие уровню свойств конструкционных улучшаемых сталей, достигаются холодной или теплой пластической деформацией, упрочнением посредством фазового наклепа при последовательном проведении прямого и обратного мартенситных превращений.