Файл: Спектр. анал..doc

Из сталей указанных марок изготовляют детали ответственного назначения – шестерни, толкатели, оси, плунжеры, гайки, болты, червяки, кулачки, звездочки, рессоры, пружины, сварные конструкции в самолетостроении, шпиндели, валы.

Инструментальные легированные стали содержат в качестве легирующих элементов от 0,40 до 1,8% углерода и хрома, а легированные стали специального назначения – около 1,0% углерода и хрома.

К высоколегированным сталям относятся инструментальные стали с содержанием углерода до 2,2% и хрома или вольфрама более 5%, быстрорежущие стали с содержанием углерода от 0,7 до 1,12%, вольфрама от 2,5 до 18,5%, кобальта от 4,8 до 8,5% и хрома от 3,0 до 4,4%; коррозионно-стойкие стали с содержанием углерода до 1,0%, хрома от 10 до 30% и никеля от 0,4 до 29%; стали с высоким электрическим сопротивлением, содержащие не более 0,15% углерода, не более 7% марганца, от 12 до 28% хрома, от 3,5 до 5,8% алюминия и от 55 до 78% никеля; автоматные стали с содержанием хрома около 13%, никеля до 20,0%, фосфора до 0,15% и серы 0,25%.lkjhg

Инструментальные легированные стали используют для изготовления:

• режущего и измерительного инструмента (7ХФ, 9ХФ, 9ХС, 9ХВГ, 9Х5ВФ, Р6М5, Р9, Р12, Р18, Р6М3, Р9К5, Р9К10, Р18К5Ф2 и др.), буква «Р» в сталях обозначает «режущая»;

• штампов холодного и горячего деформирования и накатного инструмента (Х6ВФ, 9Х1, Х12Ф1, ХВГ, 3Х2В8Ф, 4Х8В2, 5ХНВС, 4ХС, 4ХВ2С, 6Х6В3МФС, 8Х4В3М3Ф2 и др.)

Сплавы подразделяются на следующие группы:

• сплавы на никелевой основе с содержанием хрома 8,5 – 29%, алюминия 0,15 – 6,2%, молибдена 1,8 – 6,0% и железа не более 6 – 20% (ХН60Ю, ХН55ВМТКЮ, ХН60ВТ, Н70МФ и др.);

• сплавы на железоникелевой основе с содержанием хрома 14,0 – 23,0%, вольфрама 2,8 – 6,0%, титана 0,25 – 3,2%, никеля 30,0 – 39, 0% (ХН35ВТ, 06ХН28МДТ и др.);

• сплавы железоникелевые с высокой магнитной проницаемостью с содержанием никеля 33,5 – 80,0%, кремния 0,15 – 1,5%, марганца 0,3 – 1,1% (50НП, 34НКМП, 50НХС, 80 НХС и др.)

Обозначение марок стали при заказе, клеймении, а также на чертежах – буквенно-цифровое.

Первые цифры в обозначении марок легированных сталей и сплавов указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы за цифрами обозначают: А – азот, Б – ниобий, В – вольфрам, Г – марганец, Д – медь, Е – селен, М – молибден, Л – бериллий, Н – никель, Р – бор, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Ю – алюминий, Х – хром.

Цифры, стоящие после букв, указывают примерное содержание легирующих элементов в целых единицах. Отсутствие цифры означает, что в стали содержится до 1,5% этого легирующего элемента. Буква А в обозначении марки показывает, что cталь высококачественная. Особовысококачественная сталь обозначается буквой Ш через тире в конце обозначения.

Сплавы применяются в различных отраслях промышленности для изготовления высококачественных деталей и конструкций, обладающих стойкостью против окисления при высоких температурах, способностью сопротивляться коррозии и действию химически агрессивных сред, жаропрочностью под механической нагрузкой при высоких температурах и др.

Передельные чугуны. Чугуны классифицируют по структуре в зависимости от формы содержания в них углерода. Углерод в чугуне может находиться в виде химического соединения с железом, называемого цементитом Fe₃C (белый чугун), или в виде графита (серый чугун).

В белых чугунах углерод находится в связанном состоянии в виде карбида железа. Такой чугун в изломе имеет блестящий белый цвет, высокую твердость, хрупок, трудно поддается механической обработке. Белые чугуны перерабатывают в сталь, и поэтому их называют передельными. Широко используются в промышленности серые чугуны (с пластинчатым графитом), высокопрочные (с шаровидным графитом) и ковкие чугуны, в которых весь углерод или его часть находится в виде хлопьевидного графита. Чем больше в чугуне графита, тем ниже его механические свойства. Однако в некоторых условиях наличие графита в чугуне обеспечивает его хорошую обрабатываемость резанием и высокие антифрикционные свойства. В изломе чугун с пластинчатым графитом (литейный) светло-серого или темно-серого цвета. Углерод в нем содержится в форме пластинок графита. Чугун с пластинчатым графитом в расплавленном состоянии обладает высокой жидкотекучестью и хорошо заполняет форму. Условное обозначение марки включает буквы СЧ – серый чугун и значение временного сопротивления при растяжении в кгс/мм² (СЧ10, СЧ15, СЧ21, СЧ30 и др.). Из серого чугуна изготовляют отливки для корпусов насосов, редукторов, подшипников, кареток, маховиков, станин станков, цилиндров и т.д.

При добавке в серый чугун присадок в виде магния или других специальных присадок графит в чугуне приобретает шаровидную форму, что обеспечивает его высокую прочность. Такие чугуны называют высокопрочными. Высокопрочные чугуны обозначают буквами ВЧ и цифрами (ВЧ40, ВЧ50 и др.). Условное обозначение марки включает буквы ВЧ – высокопрочный и цифровое обозначение минимального значения временного сопротивления при растяжении в МПа10^-2. Из таких чугунов изготовляют прокатные валки большой массы, траверсы прессов, шаботы ковочных молотов, корпуса турбин, поршни, коленчатые валы и другие детали ответственного назначения.

Ковкий чугун – это белый чугун, подвергнутый отжигу с получением графита микроструктуры, состоящей из феррита и перлита в различных соотношениях и углерода отжига хлопьевидной формы, что обеспечивает его пластичность. Ковкий чугун обозначают буквами КЧ и цифрами: первая цифра – временное сопротивление разрыву (МПа), следующая – относительное удлинение (%) (КЧ 30-6, КЧ 35-10, КЧ 45-7, КЧ 55-4 и др.).

Из ковких чугунов изготовляют корпуса редукторов, ступицы, крюки, задние мосты автомобилей, гайки, фланцы муфт, карданные валы, тормозные колодки и др. изделия.

Цветные металлы и сплавы. Классификацию цветных металлов и сплавов проводят по химическому составу. Основным показателем качества цветных металлов является минимальное содержание примесей.

По степени чистоты (%) цветные металлы делят на 5 групп:

пониженной чистоты – 95 – 99%

средней чистоты – 99,0 – 99,90%

повышенной чистоты – 99,90 – 99,99%

высокой чистоты – 99,99 – 99,999%

особой чистоты – 99,999 – 99,9999%

К цветным металлам относятся алюминий, висмут, галлий, германий, индий, кадмий, кобальт, медь, свинец, кремний, литий, магний, ниобий, никель, олово, ртуть, селен, сурьма, таллий, теллур, титан, цинк и др.

Рассмотрим наиболее широко применяемые цветные металлы и сплавы.

Медь представляет собой красно-розовый мономорфный металл с плотностью =8,96г/см³ и температурой плавления 1083⁰С. Она имеет высокую электропроводность, хорошую коррозионную стойкость в морской и пресной воде, в органических кислотах. Медь хорошо деформируется, паяется, сваривается и полируется. Марки меди: М00 (99,99% Cu), М0 (99,95% Cu), М1 (99,9% Cu) и др.

Медный сплав – латунь: сплав меди с цинком. Легирование латуней кремнием, марганцем, алюминием, никелем, железом, оловом повышает их коррозионную стойкость и механические свойства. Марки латуней обозначают буквой Л и цифрами, показывающими содержание меди в процентах: Л96, Л70, Л68, Л63, ЛО62-1, ЛЦ40Мц3Ж, ЛЦ30А3 и др. Обозначение легирующих элементов следующее: А – алюминий, Ж – железо, Мц – марганец, Н – никель, О – олово, К – кремний, С – свинец. Количество легирующих элементов указывается цифрами в той последовательности, в какой они приведены в буквенном обозначении марки.

Сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, бериллием и другими элементами называют бронзами. Бронзы имеют хорошие литейные и антифрикционные свойства, коррозионную стойкость, обрабатываемость резанием и давлением. В зависимости от содержания (в %) основного легирующего элемента различают оловянные, марганцевые, алюминиевые, бериллиевые, кремниевые, свинцовые и другие бронзы. Бронзы широко используют в различных отраслях промышленности для изготовления деталей ответственного назначения (шестерен, седел клапанов, гаек, нажимных винтов, ободьев, подшипников).

По назначению и механическим свойствам бронзы делят на деформируемые и литейные.

К деформируемым бронзам относят семь марок алюминиевых бронз: БрА5, БрА7, БрАМц9-2; БрАМц10-2, БрАЖ9-4; БрАЖМц10-3-1,5 и БрАЖН10-4-4 с содержанием от 4 – 6 до 9,5 – 11% алюминия. Алюминиевые бронзы имеют высокие антифрикционные свойства, морозостойки, немагнитны, но плохо паяются.

Бериллиевые бронзы включают в свой состав три марки: БрБ2; БрБНТ1,7; БрБНТ1,9 с содержанием бериллия от 1,60 – 1,85 до 1,85 – 2,1%. Бериллиевая бронза легирована еще никелем (0,2 – 0,5%). Эти бронзы имеют высокие пределы упругости, прочности, усталости и текучести, высокие электропроводности, теплопроводность, твердость и обладают высокой коррозионной стойкостью.

Широко используют кремнистые бронзы (БрКМц3-1 и БрКН1-3) и марганцевые бронзы (БрМц5 и др.). Кремнистые бронзы отличаются высокими механическими свойствами, стойкостью к коррозии, высокими антифрикционными свойствами, хорошо свариваются, штампуются и паяются.

К оловянным бронзам, обрабатываемым давлением, относятся бронзы восьми марок с содержанием до 7% олова: БрОФ6,5–0,4; БрОФ6,5–0,15; БрОФ4–0,2; БрОЦ4–3 и БрОЦС4-4-2,5; БрОФ8,0-0,30; БрОФ7-0,2; БрОЦС4-4-4. Имеют высокие антифрикционные свойства, немагнитны, хорошо свариваются, паяются и не дают искры при ударах, хорошо обрабатываются в горячем и холодном состояниях. В марках бронз после букв Бр даны бу4квенное обозначение легирующих элементов и цифры (содержание элементов в %).

В промышленности используют также медно-никелевые сплавы – мельхиоры (МН19, МНЖМц30-0,1-1 и др.), нейзильберы (МНц15-20 и др.), куниаль А и Б (МНА13-3, МНА6-1,5) и др.

Мельхиоры отличаются высокой коррозионной стойкостью в морской воде, в органических кислотах, растворах солей, хорошей пластичностью. Применяются в судостроительной, медицинской промышленностях, а также для изготовления монет, деталей точной механики.

Нейзильберы имеют более высокую прочность по сравнению с мельхиорами, высокую коррозионную стойкость, упругость, пластичность. Из них изготовляют детали часовых механизмов, приборы точной механики и др.

Алюминий – мономорфный металл серебристо-белого цвета с температурой плавления 658⁰С. Имеет высокую электро- и теплопроводность, малую плотность (=2,7г/см³), коррозионностоек в атмосферных условиях, в морской воде и кислотах, хорошо обрабатывается давлением, сваривается.

В зависимости от содержания примесей различают алюминий особой чистоты А999 (99,999% Al), высокой чистоты А995 (99,995% Al), А99 (99,990% Al), А97 (99,970% Al), А95 (99,95 Al) и технической чистоты А85 (99,85% Al), А8 (99,80% Al), А0 (99% Al) и др.

Примеси понижают физико-химические свойства и пластичность алюминия, но повышают его прочность и твердость. Алюминий применяют для изготовления электролитических конденсаторов, фольги, проводникового материала и других изделий.

Широкое применение нашли алюминиевые сплавы. Они имеют высокую сопротивляемость инерционным и динамическим нагрузкам, высокую прочность. По способу производства алюминиевые сплавы делятся на литейные, деформируемые и спеченные.

Производятся алюминиевые литейные сплавы 37 марок: АЛ8, АЛ13, АЛ2, АК9 (АЛ4В), АЛ19, АК5М7 (АЛ10В), АЛ11, АЛ25, АЛ30 и др. Литейные сплавы имеют хорошую способность заполнять форму, малую усадку и высокие механические свойства.

Из литейных алюминиевых сплавов изготовляют фасонные отливки, корпуса насосных агрегатов, литые детали приборов и т.д.

К деформируемым сплавам относятся: дуралюмины марок Д1, Д16, содержащие 3,8 – 4,9% меди (основной легирующий элемент), а также магний и марганец; сплавы марок АК4-1, АК6, АК8 и др., содержащие медь, магний, марганец и кремний; сплавы марки АВ, имеющие высокую пластичность, хорошую свариваемость, коррозионную стойкость, высокий предел выносливости.

Высокопрочные алюминиевые сплавы, кроме меди, марганца и магния, содержат также цинк (В95, В65, АМц, Амг1, АмцС и др.). Применяются в самолетостроении, для изготовления трубопроводов, палубных надстроек судов, рам и кузовов вагонов, корпусов и мачт судов и т.д.

Спеченные алюминиевые сплавы (САС) получают из алюминия марки А97. Жаропрочны, выдерживают длительную нагрузку при 450⁰С, хорошо обрабатываются давлением и резанием, имеют высокую удельную прочность и коррозионную стойкость. Применяются в самолето- и судостроении, в атомных реакторах, в химической и электротехнической промышленности.

Порошковые сплавы САС имеют мелкозернистую структуру с равномерным распределением фаз, без дефектов литья (шлаковых включений, ликваций, волосовин и т.д.). Это позволяет им выдерживать высокую длительную нагрузку при 250 – 350⁰С.

Магний – металл белого цвета с плотностью =1,7г/см³ и температурой плавления 651⁰С. Он окисляется на воздухе и при повышенных температурах воспламеняется. В авиастроении и других отраслях промышленности применяют сплавы на основе магния. Сплавы имеют высокую прочность, хорошую способность к поглощению вибрационных колебаний и ударных нагрузок, высокую удельную теплоемкость, хорошо обрабатываются резанием. Недостаток магниевых сплавов – более низкая по сравнению со сплавами на алюминиевой основе коррозионная стойкость.