Машиностроительные материалы


Железо - серебристо-серый металл, плавящийся при температуре 1539 °С. Железные сплавы, содержащие менее 2,14% углерода, называют сталями.

Стали, чугуны, цветные металлы

Сталь - основной металлический материал, широко применяемый для изготовления машин, приборов и инструментов. Сталь сравнительно недорога, и ее можно производить в большом количестве.

Наиболее широко используется стали: углеродистые обыкновенного качества СтЗ, автоматные А12 и углеродистые конструкционные 15, 35 и 45. Автоматная сталь хорошо обрабатывается, но склонна к красноломкости, т.е. к хрупкости при горячей механической обработке. Из стали СтЗ и автоматной стали изготовляют детали, для которых не требуется большая прочность.

В сварных конструкциях применяются углеродистые стали марок Ст0, СтЗ, Ст5, Ст6, 15, 35, 45, 50Г. Сварка легированных сталей несколько затруднена из-за склонности к закалке околошовной зоны и образованию в ней хрупких структур.

Марганцовистые стали в состоянии проката или после нормализации имеют повышенную прочность и упругость. Они относительно дешевы и пригодны для изготовления деталей, которые должны иметь повышенную прочность, вязкость и сопротивляемость изнашиванию.

Легированные термически обработанные стали обладают более высоким комплексом механических свойств, чем углеродистые. Они лучше прокаливаются. При закалке легированные стали охлаждают в масле, что значительно уменьшает опасность образования закалочных трещин.

Стали, содержащие никель, молибден и вольфрам, применяют, если их нельзя заменить сталями, содержащими кремний, марганец и хром.

Чугун - это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода больше 2,14%.

Кроме углерода и железа, в сплаве присутствуют примеси: кремний, марганец, фосфор, сера и др. Эти примеси оказывают существенное влияние на формирование структуры сплава, а следовательно, и на механические, физические и другие свойства чугуна.

В зависимости от того, в какой форме присутствует углерод в сплавах, различают белые, серые, ковкие и высокопрочные чугуны. По химическому составу чугуны делят на углеродистый и легированный.

Металлы с плотностью менее 3 г/см3 принадлежат к группе легких металлов. К ним относятся алюминий, магний, бериллий. Из трех легких металлов алюминий имеет наибольшее значение, так как по объему производства занимает второе место после железа.

Плотность алюминия 2,7 г/см3 (при 20°С), температура плавления алюминия - 660 °С.

Характерные особенности алюминия - его малая плотность, большая пластичность, высокая электропроводность (составляет 65% от электропроводности меди) и теплопроводность.

В зависимости от чистоты различают алюминий особой чистоты: А999 (99,999% Al); высокой чистоты: А95 (99,995% Al); А99 (99,99% А1); А97 (99,97% Al) и технической чистоты: А85, А8, А7, А6, А5, А0 (99,0% Al).

Технический алюминий изготавливают в виде листов, прутков, проволок и других полуфабрикатов. В качестве примесей в алюминии присутствуют Fe, Si, Mn, Zn. Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью вследствие образования на его поверхности тонкой прочной пленки Al2О3. Чем чище алюминий, тем выше коррозионная стойкость.

Алюминий легко обрабатывается давлением, удовлетворительно - резанием, сваривается всеми видами сварки. Технический алюминий применяют для изготовления элементов конструкций и деталей, не несущих нагрузки, когда требуются высокая пластичность и хорошая свариваемость, сопротивление коррозии и высокие тепло- и электропроводность.

Более широко используют сплавы алюминия. Наибольшее распространение получили следующие сплавы: Al-Si; Al-Mg; Al-Cu-Mg; Al-Cu-Mg-Si; Al-Mg-Si; Al-Zn-Mg-Cu.

Все алюминиевые сплавы можно разделить на три группы:

  • деформируемые, предназначенные для получения полуфабрикатов (листов, плит, прутков, труб), а также поковок и штамповок путем прокатки, прессования и штамповки;
  • литейные, предназначенные для фасонного литья;
  • получаемые методом порошковой металлургии.

Деформируемые сплавы, в свою очередь, делятся на упрочняемые термообработкой и не упрочняемые термообработкой.

Среди литейных сплавов наибольший интерес представляют сплавы алюминия с кремнием - силумины. Улучшение этих сплавов достигается за счет их термообработки.

Медь относится к группе цветных металлов. Плотность меди 8,9 г/см3 (при 20°С), температура плавления меди - 1083 °С.

Чистая медь обладает высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью и коррозионной стойкостью. Хорошо обрабатывается давлением, удовлетворительно - резанием. Выпускается в виде катодов, слитков, полос, лент, труб, проволоки, поковок, листов.

По тепло- и электропроводности медь занимает второе место после серебра, но из-за ее большого практического значения эти свойства меди принято считать эталоном (100%), по отношению к которому оцениваются другие металлы.

Медь широко применяют для изготовления проводников электрического тока, анодов, кабелей, шин в электровакуумной и электронной технике, а также различных теплообменников. Медь имеет высокую коррозионную стойкость в пресной и морской воде, в атмосферных условиях и различных химических средах.

Латунями называются сплавы меди с цинком.

По сравнению с медью латуни обладают большей прочностью, коррозионной стойкостью и упругостью.

Все латуни по технологическому признаку подразделяют на две группы: деформируемые, из которых изготавливают листы, ленты, трубы, проволоку и другие полуфабрикаты, и литейные - для фасонного литья.

Бронзами называют сплавы меди со всеми элементами, кроме цинка. Цинк не является основной добавкой, но может присутствовать в составе бронзы только наряду с другими элементами. Название бронзам дают по основным легирующим элементам: оловянные, алюминиевые, бериллиевые, кремнистые и другие бронзы.

Бронзы обладают хорошими литейными свойствами, их усадка в три раза меньше, чем у других сплавов. Некоторые бронзы имеют достаточно высокую пластичность и хорошо обрабатываются давлением и резанием. Большинство бронз имеют высокую коррозионную стойкость. Бронзы широко используют как антифрикционные сплавы.

Титан - металл серебристо-белого цвета - является одним из наиболее распространенных элементов земной коры: занимает четвертое место, уступая только алюминию, железу и магнию.

Отличительные особенности титана - высокие механические свойства, малая плотность, высокая удельная прочность и хорошая коррозионная стойкость.

Плотность титана 4,5 г/см3 (при 20°С), температура плавления титана - 1668 °С.

Механические свойства титана характеризуются хорошим сочетанием прочности и пластичности. Титан обладает высокой прочностью не только при комнатной температуре, но и в условиях глубокого холода.

Титан обладает высокой коррозионной и химической стойкостью благодаря защитной оксидной пленке на его поверхности. Он не корродирует в пресной и морской воде, не растворяется во многих органических и минеральных кислотах. При повышении температуры, особенно под напряжением, коррозионная стойкость титана ухудшается.

Материалы



Поделитесь с друзьями

Нашли полезную информацию - поделитесь ссылкой на эту страницу с друзьями, нажав кнопки социальных сетей.

Подпишитесь

Хотите узнавать о свежих статьях - подпишитесь на рассылку новостей.