Реферат: Классификация и маркировка сталей, чугунов и различных сплавов
Реферат: Классификация и маркировка сталей, чугунов и различных сплавов
Каждому
инженеру совершенно
необходимо
знать классификацию
и маркировку
материалов,
предназначенных
для изготовления
деталей машин
и конструкций.
К числу таких
материалов
относятся
металлы и их
сплавы, металлические
и металлокерамические
порошки пластмассы,
резина, стекло,
керамика, древесные
и др. неметаллические
вещества. Наиболее
широкое распространение
в качестве
конструкционных
материалов
в настоящее
время получили
металлы и их
сплавы, поэтому
в настоящей
работе будут
рассмотрены
только стали,
чугуны и цветные
металлы, и их
сплавы (медь,
алюминий, титан,
магний и сплавы
на их основе).
I 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,
в которых
концентрация
углерода превышает
0,60% 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:
конструкционные,
предназначенные
для изготовления
строительных
и машиностроительных
изделий.
Инструментальные,
из которых
изготовляют
режущий, мерительный,
штамповый и
прочие инструменты.
Эти стали содержат
более 0,65% углерода.
С особыми
физическими
свойствами,
например, с
определенными
магнитными
характеристиками
или малым
коэффициентом
линейного
расширения:
электротехническая
сталь, суперинвар.
С особыми
химическими
свойствами,
например,
нержавеющие,
жаростойкие
или жаропрочные
стали.
3. Качество.
В зависимости
от содержания
вредных примесей:
серы и фосфора-стали
подразделяют
на:
Стали
обыкновенного
качества,
содержание
до 0.06% серы и до
0,07% фосфора.
Качественные
- до 0,035% серы и фосфора
каждого отдельно.
Высококачественные
- до 0.025% серы и
фосфора.
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:
спокойные
стали, т. е.,
полностью
раскисленные;
такие стали
обозначаются
буквами “сп”
в конце марки
(иногда буквы
опускаются);
кипящие
стали - слабо
раскисленные;
маркируются
буквами "кп";
полу
спокойные
стали, занимающие
промежуточное
положение
между двумя
предыдущими;
обозначаются
буквами "пс".
Сталь
обыкновенного
качества
подразделяется
еще и по поставкам
на 3 группы:
сталь
группы А
поставляется
потребителям
по механическим
свойствам
(такая сталь
может иметь
повышенное
содержание
серы или фосфора);
сталь
группы Б - по
химическому
составу;
сталь
группы В - с
гарантированными
механическими
свойствами
и химическим
составом.
В зависимости
от нормируемых
показателей
(предел прочности
σ, относительное
удлинение δ%,
предел текучести
δт,
изгиб в холодном
состоянии)
сталь каждой
группы делится
на категории,
которые обозначаются
арабскими
цифрами.
Стали
обыкновенного
качества
обозначают
буквами "Ст"
и условным
номером марки
(от 0 до 6) в зависимости
от химического
состава и
механических
свойств. Чем
выше содержание
углерода и
прочностные
свойства стали,
тем больше её
номер. Буква
"Г" после номера
марки указывает
на повышенное
содержание
марганца в
стали. Перед
маркой указывают
группу стали,
причем группа
"А" в обозначении
марки стали
не ставится.
Для указания
категории стали
к обозначению
марки добавляют
номер в конце
соответствующий
категории,
первую категорию
обычно не указывают.
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 маркируют
следующим
образом:
в начале
марки указывают
содержание
углерода цифрой,
соответствующей
его средней
концентрации;
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;
б) в десятых
долях процента
для индустриальных
сталей, которые
дополнительно
снабжаются
буквой "У":
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 маркируют
буквами "ШХ",
после которых
указывают
содержание
хрома в десятых
долях процента:
Автоматные
стали обозначают
буквой "А" и
цифрой, указывающей
среднее содержание
углерода в
сотых долях
процента:
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
марганца.
II
Классификация
и маркировка
чугунов.
Чугунами
называют сплавы
железа с углеродом,
содержащие
более 2,14% углерода.
Они содержат
те же примеси,
что и сталь, но
в большем количестве.
В зависимости
от состояния
углерода в
чугуне, различают:
Белый
чугун, в котором
весь углерод
находится в
связанном
состоянии в
виде карбида,
и чугун, в котором
углерод в
значительной
степени или
полностью
находится в
свободном
состоянии в
виде графита,
что определяет
прочностные
свойства сплава,
чугуны подразделяют
на:
1) серые
- пластинчатая
или червеобразная
форма графита;
2) высокопрочные
- шаровидный
графит;
3) ковкие
- хлопьевидный
графит. Чугуны
маркируют двумя
буквами и двумя
цифрами,
соответствующими
минимальному
значению временного
сопротивления
δв
при растяжении
в МПа-10. Серый
чугун обозначают
буквами "СЧ"
(ГОСТ 1412-85), высокопрочный
- "ВЧ" (ГОСТ 7293-85),
ковкий - "КЧ"
(ГОСТ 1215-85).
СЧ10 - серый
чугун с пределом
прочности при
растяжении
100 МПа;
ВЧ70 - высокопрочный
чугун с сигма
временным при
растяжении
700 МПа;
КЧ35 - ковкий
чугун с δв
растяжением
примерно 350 МПа.
Для работы
в узлах трения
со смазкой
применяют
отливки из
антифрикционного
чугуна АЧС-1,
АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2
и др., что расшифровывается
следующим
образом: АЧ -
антифрикционный
чугун:
С - серый,
В - высокопрочный,
К - ковкий. А цифры
обозначают
порядковый
номер сплава
согласно ГОСТу
1585-79.
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 (4 - 33%
Sn хотя бывают
без оловянные
бронзы), свинцом
(до 30% Pb), алюминием
(5-11% AL), кремнием
(4-5% Si), сурьмой
и фосфором
(ГОСТ 493-79 , ГОСТ
613-79, ГОСТ 5017-74, ГОСТ
18175-78).
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);
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.
Среди
промышленных
металлов магний
обладает наименьшей
плотностью(1700
кг/м3). Магний
и его сплавы
неустойчивы
против коррозии,
при повышении
температуры
магний интенсивно
окисляется
и даже самовоспламеняется.
Он обладает
малой прочностью
и пластичностью,
поэтому как
конструкционный
материал чистый
магний не
используется.
Для повышения
химико-механических
свойств в магниевые
сплавы вводят
алюминий, цинк,
марганец и
другие легирующие
добавки.
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
Ниже
приведены
индивидуальные
задания по
расшифровке
марок конструкционных
материалов.