|
|
ВОПРОС 5. МАТЕРИАЛЫ ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН. МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ ИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ.
Основным машиностроительным материалом является сплав железа и углерода, называемый чугуном или сталью в зависимости от процентного содержания углерода в сплаве. Чугун содержит углерода свыше 2%. Различают: Серый чугун. Углерод почти весь в свободном состоянии. Свойства: жесткость; сравнительно малая прочность; хрупкость (наибольший коэффициент относительного удлинения); антифрикционные свойства в неответственных, ненапряженных и тихоходных узлах машины; внутреннее трение (способность поглощать энергию при колебаниях); хорошие литейные свойства; относительная дешевизна. Это основной материал для литых деталей. Он составляет 60…80% от общей массы машины. Маркировка: СЧ и цифры, соответствующие пределу прочности при растяжении в кгс/мм2, например СЧ15 – 150 МПа, СЧ20 – 200 МПа и т.д. Прочность на изгиб в 1,5…2,2 раза больше, чем указано в маркировке. Модуль упругости Е = (4,5…5,0)∙100∙ Высокопрочный чугун (чугун, в котором углерод имеет шаровидную структуру). Предел выносливости почти такой же, как у стали. E = (1,6…1,9)∙105 МПа. Маркировка: ВЧ40, ВЧ35 и т.д. Белый и отбеленный чугуны. В них углерод находится частично или полностью в связанном состоянии, в виде карбида железа. Свойства: высокая твердость; необрабатываемость резцом; износостойкость; хрупкость. Ковкий чугун. Получается отжигом белого чугуна. Ковкий чугун не куется и получается только отливкой. Обладает повышенным коэффициентом относительного удлинения. Маркировка: КЧ 30-6, где 30 - предел прочности, 300 МПА; 6 ‑ относительное удлинение, %.
Сталь ‑ сплав железа с углеродом с содержанием углерода менее 1,6 %. Свойства: прочность; пластичность; хорошо воспринимает различную термохимическую обработку. Различают: Сталь общего назначения следующих разновидностей: - группа А (гарантируются механические свойства); - группа Б (гарантируется химический состав); - группа В (гарантируются механические свойства и химический состав). Маркировка: ст.3, ст.5 и т.д. Цифра обозначает возрастание прочности за счет увеличения процентного содержания углерода. Кроме того, эти стали разделяют на: - кипящие (КП) (они на 12% дешевле); - спокойные (СП). Сталь качественная конструкционная и легированная эта сталь не менее чем на 25% дороже стали обыкновенной, общего назначения. Различают: - низкоуглеродистые с содержанием углерода до 0,25% (цементируемые); - среднеуглеродистые (улучшаемые и закаливаемые) с содержанием углерода от 0,25% до 0,6%; - высокоуглеродистые (закаливаемые) с содержанием углерода больше 0,6%. Маркировка: сталь 25, сталь 45 и т.п. Здесь цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента. Легированные стали - это качественная конструкционная сталь с легирующими добавками, которые существенно улучшают свойства стали. В качестве легирующих добавок чаще всего используют никель, хром, марганец и другие металлы. Маркировка: сталь 40Х, сталь 40ХН и т.п. Здесь буквами X и Н обозначены хром и никель в количестве до 1%. Настоящий обзор сталей весьма неполный. Машиностроение располагает большим разнообразием сталей для различных целей, имеется много специальных сталей. Получение нужных свойств стали достигается термообработкой различных видов: - отжиг - медленное охлаждение (вместе с печью) после нагрева и выдержки, применяют для снижения твердости и повышения обрабатываемости, для снятия остаточных напряжений; - нормализация - нагрев выше точки фазовых превращений и охлаждение на воздухе, применяют для выравнивания структуры; - улучшение - закалка с высоким отпуском, получается более высокая прочность и твердость (до 350 НВ); - закалка - высокая твердость и прочность, получаемые за счет высокой скорости охлаждения; - отпуск - нагрев ниже температуры фазовых превращений, выдержка, медленное охлаждение, применяют для получения вязких свойств стали, снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости. Виды химико-термической обработки: цементация, азотирование, борирование. Эти методы позволяют насытить поверхностные слои детали соответственно углеродом, соединениями азота, бора. Последующая термообработка дает высокие прочностные и износостойкие качества поверхности детали. Глубина этого слоя поверхности - 0,2…1,0 мм. Сплавы на основе цветных металлов: Сплав на основе меди: - латунь - сплав медь-цинк; - бронза - сплав медь-олово, медь-свинец, медь-алюминий. Сплавы на основе олова, свинца - баббиты. Алюминиевые сплавы, плотность - силумины (сплавы с кремнием) - хорошо льются. Маркировка: AЛ2, АЛ4 и т.п., - дюралюмины (сплавы с медью и/или марганцем) - это деформируемые сплавы. Маркировка: Д1, Д16 и др., Магниевые сплавы, плотность Титановые сплавы, Пластмассы, Большое место в машиностроении занимает резина, особенно армированная. Особый класс материала ‑ композиты. Оказывается, любое вещество, превращенное в волокно, приобретает невиданную прочность. Такое волокно, как арматура, пронизывает наполнитель из пластика, углерода, алюминия - это и есть композиты, композиционные материалы. Изделия из композитов как минимум в 1,5 раза легче стальных, надежность у них выше в 2...3 раза, а трудоемкость изготовления на 30% ниже. Одна тонна стеклопластика (разновидность композита) заменяет 4…5 т стали.
  ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...  ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...  Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...  Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
, где 
= 2,6...2,9 г/см3 (в три раза легче стали):
= 150…180 МПа - предел текучести материала.