Что означает число 40 в марке сплава сч40

Обновлено: 18.09.2024

Ст. преподаватель А.В.Волков

Зав. кафедрой ТД В.Г.Павлов

Лысьвенский филиал, 2008г.

Тема: КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ, ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, ЧУГУНОВ

Цель работы:Ознакомиться с принципами классификации и маркировки сталей, цветных сплавов, чугунов; освоить маркировку сталей по Российским стандартам и по Евронормам.

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ

Все выпускаемые стали можно разделить на следующие группы в зависимости от классифицирующего признака.

I. По металлургическому качеству.

Эта классификация определяет условия металлургического производства и контроля сталей и содержание в них вредных примесей, прежде всего серы и фосфора. По этому признаку стали делятся на четыре класса:

1. Стали обыкновенного качества. По химическому составу – углеродистая сталь, содержащая до 0,6 %С. Сталь выплавляется в конвертерах или в мартеновских печах, разливается в крупные слитки (а также способом непрерывной разливки) и является поэтому более дешевой. Эти стали могут иметь суммарное содержание серы до 0,050 % и фосфора до 0,040 %. Ликвация в сталях этого класса значительнее, чем в рассматриваемых ниже других сталях. Эти стали могут иметь повышенное (по сравнению со сталями следующих классов) количество неметаллических включений.

2. Качественные стали. По химическому составу это углеродистые или легированные стали, выплавляемые в конвертерах и в основных мартеновских печах с соблюдением более строгих требований к составу шихты, процессам плавки и разливки. Для них содержание серы не должно превышать 0,040 % и фосфора – 0,035 %. Неметаллических включений в этих сталях меньше, чем в сталях обыкновенного качества. Колебания в содержании углерода в пределах марки не должны превышать 0,08%.

3. Высококачественные стали. По химическому составу – главным образом более легированные стали, выплавляемые преимущественно в электрических, а также в кислых мартеновских печах. Содержание серы и фосфора для этой группы сталей не должно превышать 0,025% каждого. Стали имеют также повышенную чистоту по неметаллическим включениям. Колебания в содержании углерода в пределах марки должны быть не более 0,07%.

4. Особо высококачественные стали. Выплавляются в электрических печах с электрошлаковым переплавом (или другими совершенными методами) и имеют содержание серы до 0,015 % и фосфора – до 0,025%. Содержание углерода и легирующих элементов такое же, как и в соответствующих марках высококачественных сталей. Содержание примесей в таких сталях настолько мало, что его указывают в особых единицах – ppm (от англ. parts per million) количество атомов примеси на миллион атомов железа.

II. По химическому составу.

Классифицирующим признаком этих сталей является содержание в них углерода и легирующих элементов.

Стали

Углеродистые Легированные

В свою очередь, по содержанию в стали углерода и легирующих элементов можно произвести следующее деление:

Углеродистые стали	Легированные стали
Низкоуглеродистые – менее 0,3% С	Низколегированные – суммарное содержание легирующих элементов – менее 3 %
Среднеуглеродистые – от 0,3 до 0,65%С	Среднелегированные – суммарное содержание легирующих элементов – от 3 до 10 %
Высокоуглеродистые – более 0,65 % С	Высоколегированные – суммарное содержание легирующих элементов – от 10 до 50 %

Легированные стали в зависимости от введенных элементов подразделяют на хромистые, марганцовистые, хромоникелевые и многие другие.

III. По назначению. Стали делятся на следующие классы:

1. Конструкционные – это стали, предназначенные для изготовления деталей машин, приборов, инженерных конструкций, подвергающиеся механическим нагрузкам.

2. Инструментальные – это стали, предназначенные для изготовления инструмента.

IV. По степени раскисления и характеру затвердевания стали классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие. Раскисление – процесс удаления из жидкого металла кислорода, проводимый для предотвращения хрупкого разрушения стали при горячей деформации. Спокойные стали раскисляют марганцем, кремнием и алюминием. Они содержат мало кислорода и затвердевают спокойно, без газовыделения. Кипящие стали раскисляют только марганцем. Перед разливкой в них содержится повышенное количество кислорода, который при затвердевании стали, взаимодействуя с углеродом, удаляется в виде СО. Выделение пузырей СО создает впечатление кипения стали, с чем и связано ее название. Кипящие стали дешевы, их производят низкоуглеродистыми и практически без кремния, но с повышенным количеством газообразных примесей. Полуспокойные стали по степени раскисления занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими.

V. По структуре. При этой классификации учитывают особенности строения стали в отожженном и нормализованном состояниях. По структуре в отожженном состоянии стали разделяют на следующие классы: доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные.

МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ В РОССИИ

Таблица 1.

Содержание элементов в углеродистых сталях обыкновенного качества.

Пример. Ст.3 сп3 – сталь углеродистая обыкновенного качества, спокойная, категория поставки 3. Данная категория предусматривает поставку стали с гарантированным химическим составом (0,14÷0,22% углерода) и гарантированными механическими свойствами s_в, σ_0,2, δ, KCU +20 .

Автоматные стали, предназначенные для изготовления малоответственных деталей на станках-автоматах обозначают буквой А в начале марки (ГОСТ 1414-75). В этих сталях повышено содержание серы и фосфора для меньшего износа инструмента, улучшения обрабатываемости резанием (более ломкая стружка), получения поверхности лучшего качества.

Пример. Сталь 20 – углеродистая сталь со средним содержанием углерода 0,2%, конструкционная качественная (обозначение Ст.20 – неверно).

Сталь 20А – то же, высококачественная.

Сталь А20 – углеродистая сталь со средним содержанием углерода 0,2%, конструкционная, автоматная (повышенной обрабатываемости резанием).

Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435-90) обозначают буквой У в начале марки (показывает, что сталь углеродистая) и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в десятых долях процента. Их производят качественными У7, У8, У9, …., У13 и высококачественными У7А, У8А, У9А, …., У13А.

Пример. У 7 – углеродистая сталь со средним содержанием углерода 0,7%, инструментальная качественная.

У12А – углеродистая сталь со средним содержанием углерода 1,2%, инструментальная высококачественная.

Медь и ее сплавы

По чистоте медь подразделяется на марки

МВЧк – содержание Cu и Ag не менее 99, 993 Cu.

После изготовления марки указывают способ изготовления меди: к – катодная, б – без кислородная, р – раскисленная. Медь огневого рафинирования не обозначается.

Например: МООк – технически чистая катодная медь, содержащая не менее 99,99% меди и серебра.

М3 – технически чистая медь огневого рафинирования, содержит не менее 99,5 % меди и серебра.

Медные сплавы подразделяются на бронзы и латуни.

Бронзы и латуни

Латуни – сплавы меди с цинком с небольшим содержанием алюминия, кремния, свинца, никеля, марганца.. Обозначается Л

Деформируемые латуни маркируются буквой Л, за которой следует число, показывающее содержание меди в процентах, например в латуни Л62 содержится 62 % меди и 38 % цинка.

Если кроме меди и цинка, имеются другие элементы, то ставятся их начальные буквы (А – алюминий, Мц –марганец, С – свинец, Б – бериллий, Мг – марганец, Ср – серебро, Ж – железо, Мш – мышьяк, Су – сурьма, К – кремний, Н – никель, Т – титан, Кд – кадмий, О – олово, Ф – фосфор, Х – хром, Ц – цинк).

Количество этих элементов обозначается соответствующими цифрами после числа, показывающего содержание меди.

Например: сплав ЛАЖ60-1-1 содержит 60 % меди, 1 % алюминия, 1 % железа и 38 % цинка.

Литейные латуни также маркируются буквой Л, После буквенного обозначения основного легирующего элемента (цинк) и каждого последующего ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве.

Например: ЛЦ23А6Ж3Мц2 – латунь, содержит 23 % цинка, 6 % алюминия, 3 % железа, 2 % марганца.

ЛЦ40Мц3Ж – латунь, содержащая 40% цинка, 3% марганца, 1% железа, остальное медь.

ЛАМш77 – 2 – 0,05 – латунь, содержащая 77% меди, 2% алюминия, 0,05 мышьяка, остальное цинк.

Л96 – латунь, содержащая 96% меди, остальное цинк.

Наилучшей жидкотекучестью обладает латунь марки ЛЦ16К4. К литейным латуням относятся латуни типа ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМц.

Бронзы – сплавы меди с оловом, свинцом, алюминием, кремнием, сурьмой и фосфором. Обозначается Бр.

При маркировке деформируемых бронз на первом месте ставятся буквы Бр, затем буквы, указывающие, какие элементы, кроме меди, входят в состав сплава. После букв идут цифры, показывающие содержание компонентов в сплаве.

Например: БрОФ10-1 означает, что в бронзу входит 10 % олова, 1 % фосфора, остальное – медь.

БрА9Мц2Л – бронза, содержащая 9% алюминия, 2% марганца, остальное медь. Буква Л указывает на то, что сплав литейный.

БрО3Ц12С5 содержит 3 % олова, 12 % цинка, 5 % свинца, остальное – медь.

Магний и его сплавы

Деформируемые магниевые сплавы.

Деформируемые сплавы маркируют МА1, МА8, МА9, ВМ 5—1.

Из деформируемых магниевых сплавов изготавливают детали автомашин, самолетов, прядильных и ткацких станков. В большинстве случаев эти сплавы обладают удовлетворительной свариваемостью.

Литейные магниевые сплавы.

Литейные сплавы маркируются МЛ3, МЛ5, ВМЛ–1. Последний сплав является жаропрочным, может работать при температурах до 300 o С.

Отливки изготавливают литьем в землю, в кокиль, под давлением. Необходимы меры, предотвращающие загорание сплава при плавке, в процессе литья.

МА1 – деформируемый магниевый сплав № 1.

МЛ19 – литейный магниевый сплав № 19.

Алюминий и его сплавы

Технически чистый алюминий маркируется буквой А.

В зависимости от степени чистоты:

- особой чистоты – А999 (99,999 % Al).

- высокой чистоты – А995 (99,995 % Al), А95 (99,995 % Al);

- технической чистоты – А 85 (99,985 % Al), А7Е, АО (от 99,85 до 99% % Al)и др.

Буква Е – повышенное содержание железа и пониженное кремния.

Алюминиевые сплавы

Принцип маркировки алюминиевых сплавов. В начале указывается тип сплава: Д – сплавы типа дюралюминов; А – технический алюминий; АК – ковкие алюминиевые сплавы; В – высокопрочные сплавы; АЛ – литейные сплавы.

Далее указывается условный номер сплава. За условным номером следует обозначение, характеризующее состояние сплава: М – мягкий (отожженный); Т – термически обработанный (закалка плюс старение); Н – нагартованный; П – полунагартованный (АМг3П)

По технологическим свойствам сплавы подразделяются на три группы:

1. деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой: Обозначаются сплавы: с марганцем – АМц, с магнием – АМг; после обозначения элемента указывается его содержание в процентах: АМг3 АМц, АМцС, АМг1, АМг4,6.

2. деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой: к таким сплавам относятся дюралюмины. Маркируются буквой Д и порядковым номером: Д1, Д12, Д18, АК4, АК8.

Чистый деформированный алюминий – АД0, АД1, АД (разный процент алюминия).

Высокопрочными стареющими сплавами являются сплавы, которые кроме меди и магния содержат цинк. Сплавы В95, В96 имеют предел прочности около 650 МПа.

Ковочные алюминиевые сплавы АК:, АК8 применяются для изготовления поковок.

Иногда маркируют АК7М2, АК21М2. В этом случае М – медь, К – кремний, Ц – цинк, Н – никель, цифра – содержание в процентах.

3. литейные сплавы: к литейным сплавам относятся сплавы системы алюминий – кремний (силумины), содержащие 10…13 % кремния. Литейные сплавы маркируются от АЛ2 до АЛ20.

Методами порошковой металлургии изготовляют спеченные алюминиевые сплавы (САС) испеченные алюминиевые порошковые сплавы (САП).

Титан и его сплавы

Маркируется ВТ, 0Т и порядковым номером.

Титановые сплавы делятся на деформируемы и литейные.

Деформируемые ВТ1-00, ВТ1-0, 0Т4-0 имеют предел прочности не более 60 кг/мм 2 и их считают сплавами повышенной пластичности. Применяют для изготовления деталей сложной формы.

Деформируемы сплавы средней прочности ВТ5, ВТ5-1, 0Т4, ВТ4, ВТ6, ВТ16, ВТ14 характеризуются пределом прочности на уровне 60 - 100 кг/мм 2 и удовлетворительной технологической пластичностью. Применяют для листовой штамповки, сварки.

Деформируемы высокопрочные сплавы ВТ14, ВТ3-1, ВТ6-6С, ВТ-23, ВТ-15, ВТ9 имеют предел прочности выше 100 кг/мм 2 .

Деформируемые жаропрочные сплавы ВТ3 – 1, ВТ9, ВТ8, ВТ18 предназначены для работы при повышенных температурах 450 – 500С.

Литейные сплавы ВТ1Л, ВТ5Л, ВТ3-1Л, ВТ-6Л, ВТ-9Л, ВТ-14Л характеризуются хорошими литейными свойствами и имеют достаточно высокую прочность.

Иногда в марку сплава добавляют буквы

Например: ВТ1-00, ВТ3 – 1, ВТ4 иногда 0Т4 – 0, 0Т4 – 1, ПТ – 7М.

Порядок выполнения работы

1. Выполнить контрольное задание для своего варианта.

2. Составить отчет.

Содержание отчета

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Краткие сведения из теории:

3.1. Принцип маркировки сталей в России.

3.2. Принцип маркировки сталей по Евронормам.

3.3. Маркировка цветных металлов и сплавов.

3.4. Маркировка чугунов.

4. Маркировка сталей в России.

Описать стали, цветные металлы, сплавы и чугуны, данные в контрольном задании, по следующей схеме:

Марка; металлургическое качество (а), назначение (б), среднее содержание углерода (в) и легирующих элементов (г).

5. Маркировка сталей по Евронормам. Результаты занести в таблицу:

Заданная марка стали (EU)

Среднее содержание углерода и легирующих элементов, %

Марка стали (РФ)

Контрольные вопросы

1. Обозначить общие признаки материала, которые отражает его обозначение (марка)?

2. Описать структуру обозначения углеродистых сталей? Привести пример?

3. Описать структуру обозначения легированных сталей? Привести пример?

4. Особенности системы маркировки сталей за рубежом?

5. Определение конструкционной стали. Применение?

6. Определение углеродистой стали. Применение?

7. Назначьте марку стали для изготовления коленчатых валов тихоходных и быстроходных двигателей, зубчатых колес?

8. Назначьте материал для изготовления режущего инструмента: развертка, зенкер, сверло для НВ 260-280?

9. Составьте марку стали: легированная конструкционная высококачественная со средним содержание углерода 0,20 %, хрома – 4%, содержание никеля и ванадия до 1 %?

10. Составьте марку стали: легированная инструментальная качественная со средним содержанием углерода 0,9 %, марганца – 2%, кремния до 1%?

ЛИТЕРАТУРА

1. Материаловедение.Под общ.ред. Б.Н.Арзамасова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001.

I. Определить металлургическое качество, назначение, среднее содержание углерода и легирующих элементов в сталях:

ХФА, сталь 45, У10, ХВГ, Р9Ф

ШХ15, Х12М, сталь 85, 40ХН2МА, Р9К10

3. 20ХН4ФА, У8А, сталь 15, 9ХС, Р12Ф3

4. 07Х3ГНМ, 3Х2В8Ф, У9А, Х12Ф1, Р12

5. 12Х2Н4А-Ш, 5ХНМ, Х12ВМ, У12А, Р6М5К5

6. 4Х5МФС, сталь 15, ХВГ, 70С3А, Р6М5

7. 12Х18Н9Т, 9Х2, У9А, Х, Р18

8. Х6ВФ, 20ХН, У8А, сталь55Л, Р9

9. 18ХНТ, сталь 40, У10А, 60С2ХВА, Р6М5Ф3

10. 95Х18, У7А, Х6ВФ, сталь 15, Р12Ф3

11. 9ХС, У12А, сталь 75, 08Х18Н10Т, Р14Ф4

12. 38Х43МФА, сталь 45, Х12М, У9А, Р3М3

13. ШХ6, 3Х2В8Ф, У7А, сталь 65, Р6М3

14. 38Х2МЮА, 6ХС, сталь 30, У8А, 8Х4В9Ф2

15. Р9, 7Х2СМФ, 20Х2Н4ВА, У10, Р9Ф

16. 4Х2НМФ, сталь 85, У7А, 10Х14АГ15, Р9К10

17. У9, 40ХФА, Х12М, сталь 05 кп, Р12Ф3

18. 09Г2С, А40Г, 4Х5МФС, У7, Р12

19. ШХ15СГ, У12А, 3Х2Н2, МВФ, 10Г2БД, Р6М5К5

20. А30, 9Х2МФ, У8А, 10Х3ГНМЮФТ, Р6М5

21. 16Г2АФ, Р6М5Х6, сталь 45, У13А, Р18

22. У9, 5ХНТ, 40ХН2МА, сталь 25, Р9

23. 20ХГНР, У10, сталь 10, Х6ВФ, Р6М5Ф3

24. ХВГ, У12А, сталь 55, 20ХН4ФА, Р12Ф3

25. 38ХА, сталь 35, 9ХВГ, У9, Р14Ф4

II. Определить среднее содержание углерода и легирующих элементов по заданной марке стали (EU). Привести маркировку этих же сталей по стандартам России.

1. 9S27, 67SiCr5, X8CrNi12-12

2. 41Cr4, 9SMn22, X40CrMo13

6. 60S20, 27CrAI6, X8CrMoTi17

7. 12Ni19, 9S25, X8Cr17

9. 14Ni6, 13CrV5-3, X15CrNiSi25-20

10. 22S20, 20CrMoV13-5, X15CrNiSi20-13

12. 120Mn50, 14NiCr14, X10CrAI24

14. 37MnSi5, 30WCrV17-9, X10Cr13

15. 34Cr4, 50MnSi4, X10CrAI13

16. 9SMn22, 10CrMo4-4, X8CrMoTi17

17. 40S20, 30MnCrTi5, X8CrNi30-10

18. C100, 42MnV7, X12CrNi12-7

20. C60, 37MnV7, X10CrAI24

22. 40S20, 8CrMo25, X40Cr13

23. 10Mn4, 62SiCr5, X5CrNiNb20

24. C120, 9MnNi4, X2CrNiMo19-13

III. Расшифруйте марки цветных металлов, сплавов и чугунов:

1. СЧ25, АМц3, МЛ3, ЭИ958

2. ВЧ45, БрА9Мц2Л, ВТ1 -0, ЭИ959

3. КЧ50, БрА7Мц15ЖЗН2Ц2, А6, ДИ55

4. АЧС-4, АД0Е, ОТ4-1, ДИ77

5. АЧК-1, АЛ33, МЛ19, ЭП99

6. АВЧ-1,ЛС63-2, ВТ5, ЭП24

7. СЧ10, ЛА77-2, Д16, ЭП109

8. ВЧ10, АЛ25, МА15, ЭП209

9. КЧ45, БрСу3Н3Ц3С20Ф, А8, ЭП369

10. ЛЦ40Мц3А, АЛ21, ВТ20, ЭП406

11. АЧВ-2, АК4М4, МЛ6, ЭИ993

12. ЛС59-1, Д12, ПТ-7М, ЭИ179

13. Л68, А5Е, МА-12, ЭИ578

14. КЧ60, АЛ2, МА11, ЭИ645

15. ВЧ80, БрА7Мц15ЖЗН2Ц2, АК9, ЭИ107

16. СЧ15, АМг6, ВТ1-0, ЭИ2

17. СЧ18, ЛЦ23АБЖ3Мц2, Д16, ЭИ10

18. ВЧ70, ЛАМш77 – 2 – 0,05, МА18, ЭИ736

19. СЧ24, Д18, МА19, ЭИ626

20. КЧ63, ЛК80-3, ВТ22, ЭП 407

21. АЧС-6, АК-7, МЛ12, ЭП428

22. ВЧ40, АЛ9, ПТ-3В, ЭП830

23. СЧ20, ЛЦ38Мц2С2, АМг2, ЭИ579

24. КЧ35, АД0, ВТ14, ЭИ404

25. А7, ВТ9, МЛ9, ДИ77

КЛАССИФИКАЦИЯ И

МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ, ЦВЕТНЫХ

МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, ЧУГУНОВ

Методические указания

по выполнению лабораторной работы

Ст. преподаватель А.В.Волков

Зав. кафедрой ТД В.Г.Павлов

Лысьвенский филиал, 2008г.

Тема: КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ, ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, ЧУГУНОВ

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ

Все выпускаемые стали можно разделить на следующие группы в зависимости от классифицирующего признака.

Электрошлаковая сварка стали марки 40: сварку стали 40 толщиной 120 мм рекомендуется выполнять двумя электродными проволоками Св-10Г2 диаметром 3 мм при скорости подачи 140-150 м/ч. Концентрация углерода в шве при этом составляет 0,25-0,27%. Прочностные характеристики металла шва превышают соответствующие показатели основного металла по ГОСТ 1050-74, однако ударная вязкость в зоне сплавления и на участке перегрева (2 мм от зоны сплавления) невелика (~0,13 МДж/м 2 ), что объясняется значительным укрупнением зерна. После нормализации сварного соединения произошло изменение зерна, и ударная вязкость повысилась до 40 Дж/см 2 .

При электрошлаковой сварке сталей этого класса в зоне сплавления могут наблюдаться микротрещины (рис. ниже), возникающие, как правило, если скорость подачи электродной проволоки превосходит допустимую.

Причиной их образования служит неблагоприятное сочетание временных напряжений растяжения и пониженной технологической прочности свариваемого металла. Последняя понижается при увеличении содержания серы в металле.

Для предотвращения околошовных трещин в углеродистых сталях можно рекомендовать предварительный подогрев изделия, сварку на повышенном напряжении и пониженной скорости подачи электродной проволоки. Хороший результат достигается при сварке на повышенном вылете электродной проволоки.

Краткие обозначения:
σ_в	- временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа	ε	- относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ_0,05	- предел упругости, МПа	J_к	- предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ_0,2	- предел текучести условный, МПа	σ_изг	- предел прочности при изгибе, МПа
δ₅,δ₄,δ₁₀	- относительное удлинение после разрыва, %	σ_-1	- предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σ_сж0,05 и σ_сж	- предел текучести при сжатии, МПа	J_-1	- предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν	- относительный сдвиг, %	n	- количество циклов нагружения
s _в	- предел кратковременной прочности, МПа	R и ρ	- удельное электросопротивление, Ом·м
ψ	- относительное сужение, %	E	- модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV	- ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2	T	- температура, при которой получены свойства, Град
s _T	- предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа	l и λ	- коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB	- твердость по Бринеллю	C	- удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T ), [Дж/(кг·град)]
HV	- твердость по Виккерсу	p_n и r	- плотность кг/м 3
HRC_э	- твердость по Роквеллу, шкала С	а	- коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o - T ), 1/°С
HRB	- твердость по Роквеллу, шкала В	σ t _Т	- предел длительной прочности, МПа
HSD	- твердость по Шору	G	- модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Чистую (рафинированную) медь в технике применяют крайне редко. Техническую чистую медь марок M00, М0, Ml, М2, М3 (ГОСТ 859-2001) используют в электроустановках как токоведущие элементы или токоведущие детали. В основном в технике используют сплавы меди с цинком (латуни ) и сплавы меди с другими элементами (бронзы).

Марка сплава цветного металла состоит из совокупности букв русского алфавита (прописных и строчных) и цифры через дефис.

Первые одна или две буквы указывают на название сплава:

Последующие буквы показывают состав легирующих элементов, образующих сплав. Цифры, следующие за буквами, указывают количество легирующих элементов в процентах.

Латунями называют медные сплавы, в которых, помимо меди, основным составляющим компонентом является цинк. Такой сплав называют двойной латунью.

В состав латуни могут входить и другие легирующие элементы:

В этом случае латуни называют многокомпонентными. Легирующие элементы увеличивают прочность и твёрдость, но уменьшают пластичность сплава.

Все латуни по техническому признаку подразделяют на две группы: деформируемые (ГОСТ 15527-2004), из которых изготовляют листы, ленты, трубы, проволоку, полуфабрикаты и литейные (ГОСТ 17711-93) для фасонного литья. Литейные латуни обладают антифрикционными свойствами и хорошей жидкотекучестью.

Цифры в обозначении марки латуни обозначают:

1-ое число — процент меди,
затем, через дефис, процентное содержание элементов, указанных после буквы Л.

Например, Л60 — латунь с содержанием меди около 60%, остальное цинк.

Так, например, деформируемая латунь ЛЖМц59-1-1 — латунь, содержащая 59% меди, 1% железа, 1% марганца, остальное =39% — цинк. Для литейных латуней среднее содержание компонентов сплава в процентах ставится сразу после буквы, обозначающей его название. Например: ЛЦ40Мц1,5 — латунь, содержащая 40% цинка и 1,5% марганца, остальное — медь.

Применение

Область применения сплавов медно-цинковых (латуней), обрабатываемых давлением (ГОСТ 15527-2004):

Область применения сплавов медно-цинковых (латуней), литейных (ГОСТ 17711-93):

ЛЦ40С; ЛЦ40Мц1,5; ЛЦ37Мц2С2К — Арматуры, корпусы кранов, втулки и сепараторы подшипников, тройники, переходники, работающие в воздушной среде или пресной воде.
ЛЦЗ0АЗ; ЛЦ25С2 — Антифрикционные детали несложной конфигурации: втулки, вкладыши, ползуны, арматуры вагонных подшипников.

Пример условного обозначения в конструкторской документации

ЛАН59-3-2 ГОСТ 15527-2004

Это латунь деформируемая, содержащая меди 59%, алюминия 3%, никеля 2%, остальное =36% цинка.

ЛЦ40МцЗА ГОСТ 17711-93

Это латунь литейная, марганцово-алюминевая, содержащая цинка 40%, марганца 3%, 0,5.. Л ,5% алюминия, остальное медь.

Сплавы Al-Si

Сплавы Al-Si — силумины — наибольшее распространение получил сплав, содержащий 10… 13% Si (АЛ2), обладающий высокой коррозионной стойкостью. Этот сплав не подвергается упрочняющей термической обработке. Сплав АЛ9 дополнительно легируют магнием, он может упрочняться термической обработкой. Сплавы Al-Si легко обрабатываются резанием.

Сплавы Al-Cu

Сплавы Аl-Си (АЛ 19) после термической обработки имеют высокие механические свойства при комнатной и повышенной температурах, хорошо обрабатываются резанием.

Сплавы Al-Mg

Сплавы Al-Mg (АЛ27) имеют низкие литейные свойства, обладают хорошей коррозионной стойкостью, повышенными механическими свойствами, хорошо обрабатываются резанием. Они предназначены для отливок, работающих во влажной среде.

Серый чугун технологичный материал, обладает хорошей жидкотекучестью, малой склонностью к образованию усадочных дефектов по сравнению с чугуном других типов. Из него можно изготовлять отливки самой сложной конфигурации с толщиной стенок от 2 до 500мм.

В основу стандартизации серого чугуна (СЧ) заложены принципы регламентирования минимально допустимого значения временного сопротивления разрыву при растяжении.

Марки, механические свойства серого чугуна по ГОСТ 1412-85, ИСО 185 и национальным стандартам некоторых стран приведены в табл. 58 — 60.

По ГОСТ 1412-85 марка серого чугуна

определяется показателем временного сопротивления чугуна при растяжении. Условное обозначение марки включает буквы СЧ — серый чугун и цифровое обозначение величины минимального временного сопротивления при растяжении в МПа × 10-1:

СЧ 20 ГОСТ 1412-85.

Механические свойства серого чугуна обеспечиваются в литом состоянии или после термической обработки.

Поскольку значения прочности чугуна данной марки в отливке зависят от скорости охлаждения, определяемой толщиной стенки (диаметром) отливки, в стандартах приводятся минимальные значения σвв отдельно отлитых пробных заготовках других диаметров или сечений из СЧ каждой марки (табл. 59).

Классификация серого литейного чугуна по международному стандарту ИСО 185

включает шесть классов, устанавливаемых на основании результатов механических испытаний на растяжение образцов, вырезанных из различных литейных проб.

Характерным показателем, определяющим марку чугуна, является временное сопротивление при растяжении σв образцов из отдельно отлитых цилиндрических проб диаметром 30мм.

По стандарту Германии DIN1691

в заказе на отливки должно быть однозначно указано: является ли характерным свойством временное сопротивление при растяжении или твердость по Бринеллю ? В зависимости от этого маркировка чугунов обозначается по-разному.

Чугун DIN 1691-GG-25

Чугун DIN 1691-GG-210HB

Данные о временном сопротивлении при растяжении, приведенные в табл. 59, являются гарантированными в отливках.

Связь между толщиной стенки (2,5 — 80мм) и твердостью отливки из различных марок СЧ представлена в DIN1691 в регламентированном виде (табл. 59в), что позволяет правильно и точно устанавливать твердость для заданного интервала толщин стенок отливок.

Отечественные марки серого чугуна и зарубежные аналоги

Россия, ГОСТ 1412-85	ИСО 185	Великобритания, BS 1452	Германия, DIN 1691	США, ASTM A 48	Япония, JIS G 5501
СЧ 10	100	100	GG-10	20 В	FC 100
СЧ 15	150	150	GG-15	25 В	FC 150
СЧ 18	—	180	—	—	—
СЧ 20	200	200	GG-20	30 В	FC 200
СЧ 21	—	220	—	—	—
СЧ 24	—	—	—	—	—
СЧ 25	250	250	GG-25	35 В	FC 250
—	—	—	—	40 В	—
СЧ 30	300	300	GG-30	45 В	FC 300
СЧ 35	Л 5 0	350	GG 35	50 В	FС 350

59. Механические свойства отечественных и зарубежных серых чугунов

* Приливная проба диаметром 30мм.

** Приливная проба диаметром 50мм.

Серый чугун

Серый чугун представляет собой сплав железа с углеродом, в котором содержится 2,5—3,7% углерода, 1,0—2,9% кремния, 0,2—1,1% марганца, до 0,3% фосфора и до 0,12% серы. Углерод, кремний и марганец улучшают механические и литейные свойства сплава, а фосфор и сера являются вредными примесями. Фосфор придает чугуну хрупкость, а сера вызывает отбел в тонких частях отливки и понижает жидкотекучесть расплава. Поэтому их содержание в сплаве должно быть минимальным.

Серый чугун широко применяют в машиностроении, так как он дешев, хорошо обрабатывается резцом, обладает высокими литейными и механическими свойствами (см. табл. 1). Однако он имеет низкую вязкость — хрупкость и потому отлитые из чугуна детали не должны подвергаться ударному воздействию. Хрупкость серого чугуна обусловливается тем, что в нем углерод находится в виде пластиночек графита (рис. 14, а), которые являются надрезами, нарушающими сплошность металлической основы.

Плавка серого чугуна ведется главным образом в шахтных печах — вагранках. Современные вагранки делятся на два типа: с копильником — применяемые при крупном литье, когда необходимо скопить большое количество расплава, и без копильника — для получения расплава с более высокой температурой, но в меньших количествах. Производительность вагранок 5—30 т чугуна в час.

Рис. 14. Схемы микроструктур серого чугуна: а — обыкновенного, б — высокопрочного, 1 — графит пластинчатый, 2 — графит шаровидный, 3 — металлическая основа

Сферы применения чугуна

Благодаря ценным свойствам, дешевизне и хорошим литейным характеристикам чугун применяют для изготовления различных деталей и предметов. Из чугуна можно получить изделия интересной и особенной формы, так как этот материал обладает отличной твердостью и прочностью. Сделанные чугунные предметы смогут выдержать достаточно серьезные нагрузки. Именно по этой причине из чугуна делают корпуса машин и основания станков.

Чугун всегда применялся для изготовления деталей и предметов тяжелой промышленности. Его использовали в металлургии и станкостроении. При этом этот материал брался в очень больших количествах. Он применялся в качестве основного для мелких изделий и для крупногабаритных предметов, масса которых достигала сотни тонн.
В машиностроении нашел свое применение серый чугун с графитной составляющей. Именно это вид всегда берут для изготовления ответственных деталей. Чугунные машинные изделий хорошо противостоят колебаниям и вибрации.
В автомобильной промышленности из чугуна изготавливают блоки цилиндров. Это ответственные детали, которые должны обладать высокой прочностью и стойкостью к износу. Этим качествам помогает соответствовать чугун. Чтобы сделать названные показатели оптимальными в чугун добавляют специальные добавки в виде графита. Графит в несколько раз повышает такое свойство сплава, как прочность. Добавки позволяют сделать чугун совершенным и использовать его при изготовлении коленчатый валов дизелей.
Из чугуна делают тормозные колодки. Мы знаем, что эти детали работают при повышенном трении. Чугун помогает им выдержать эти жесткие условия. Кроме этого, из чугуна делают валки мукомольный и бумагоделательных машин.
Чугунные изделия хорошо работают при низких температурах. Для этой целей используют ковкий вид чугуна. Из него делают узлы тракторов и сложных механизмов, которые будут в дальнейшем работать в жестких условиях.
Чугун широко используется для изготовления предметов быта. Это материал очень популярен среди нашего населения. Чугунные горшки, сковородки, казаны можно встретить как на обычной кухни, так в арсенале посуды ресторана. Это действительно уникальная посуда.
Про чугунную сковородку, которая обладает отличным качеством, знает любая хозяйка. Чугунная посуда хорошо сохраняет тепло. В ней удобно готовить блюда, для которых необходимо постоянно сохранять тепло. Чугунную посуду используют для приготовления плова, каш и рагу. Продукты в ней сохраняют массу полезных свойств. В такой пищи не образуются канцерогенные вещества. Кстати было доказано, что чугунная посуда способна обогащать продукты полезными элементами железа.
Для нефтяной промышленности, сложной и опасной отрасли, трубы изготавливают только из чугуна. Изделия получаются с высокими эксплуатационными качествами.
Чугун отличается своей долговечностью. Поэтому в наших домах до сегодняшнего времени можно увидеть мойки и ванны, которые были изготовлены более 50 лет назад и до сегодняшнего дня с успехом эксплуатируются.
Чугун очень часто применяют для художественных предметов. Из него делают разные произведения искусства. Так, набережная Санкт-Петербурга, практически вся украшена чугунными изделиями. Из чугуна изготавливают интересные и необычные ограждения, ажурные ветвистые ворота и чугунные памятники. Все это стало возможным благодаря хорошим литейным качествам этого материала. Сделанные вещи практически не изнашиваются и смотрятся так же даже спустя много лет. Нередко можно встретить чугунные произведения искусства в стенах музея.

Про характеристики и области применения сталей и чугунов (легированных, антифрикционных, литейных и др.) расскажем ниже.

Данное видео расскажет о сферах применения чугуна:

Структура, свойства и применение чугунов

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 11Следующая ⇒

Чугуны – это сплавы на основе железа, содержащие от 2 до 5 % углерода, а также марганец, кремний и вредные примеси. Это литейный и передельный материал.

Допустимые количества полезных и вредных примесей в чугунах примерно в 5-10 раз больше, чем в сталях.

В зависимости от того, в какой форме содержится углерод, различают следующие виды чугунов: белые, в которых весь углерод связан в карбид железа Fe3C (рис. 12, а

), серые с пластинчатым графитом (рис. 12,
б
), ковкие – с хлопьевидным графитом (рис. 12,
в
) и высокопрочные – с шаровидным графитом (рис. 12,
г
).

Рис.12 . Виды чугунов:

– белый заэвтектический;
б
– серый;
в
– ковкий;
г
– высокопрочный

,
в
,
г
– структура металлической основы не показана)

Белые чугуны

содержат углерод только в связанном виде – в виде цементита. В зависимости от содержания углерода они подразделяются на доэвтектические, эвтектические и заэвтектические. В структуру любого белого чугуна входит эвтектика – ледебурит. В момент образования он состоит из аустенита и цементита, а при температуре ниже 7270C – из перлита и цементита.

, материал очень хрупкий и твердый. Резанием (лезвийным инструментом) не обрабатывается, для изготовления деталей не используется.

Применяют отбеленные

чугунные детали, у которых сердцевина имеет структуру серого чугуна, а с поверхности есть слой белого чугуна толщиной 5-7 мм. Так можно изготавливать прокатные валки, тормозные колодки, шары мельниц для размола горных пород, лемехи плугов, зубья ковшей экскаваторов, доски в драгах, – то есть, изделия, от которых требуется высокая твердость и износостойкость поверхности.

Главное назначение белого чугуна – передел в ковкий чугун.

Серые чугуны.В сером чугуне весь углерод или его часть находятся в свободном виде – в виде графита. Диаграмма состояния железо – цементит является метастабильной (неравновесной). При очень медленном охлаждении расплавленного чугуна реализуется стабильная, равновесная диаграмма железо – графит. Ее точки и линии смещены чуть влево и вверх.

Рис.13 . Равновесная диаграмма состояния железо-графит (а

и схема, иллюстрирующая вероятность образования графита и цементита (б

). В плоскости шлифа графит виден как отдельные пластинки, прямолинейные или изогнутые, так как плоскость шлифа пересекает графитные лепестки. Такой графит называют
пластинчатым
.

Металлическая основа серого чугуна может быть ферритной, перлитной или смешанной – феррито-перлитной (рис. 14,б

). Излом серого чугуна темно-серого цвета, а в ферритном чугуне, в котором весь углерод содержится в виде графита, – бархатно-черного.

Механические свойства серых чугунов зависят от структуры основы и от количества, формы и размеров графитовых включений. Перлитные серые чугуны тверже и прочнее, ферритные – наименее прочные, феррито-перлитные – имеют промежуточные характеристики. Графит играет роль надрезов, трещин в металлической основе. Прочность графита при растяжении несопоставима с прочностью металла, поэтому пластичность чугунов очень мала (δ ≤ 0,5%), а предел прочности при растяжении значительно ниже, чем у стали. Но на сжатие графит работает хорошо.

Серый чугун – самый дешевый литейный сплав. Имеет высокую жидкотекучесть и малую усадку, что позволяет получать тонкостенные фасонные отливки. Хорошо обрабатывается резанием: дает мелкую сыпучую стружку, графит является твердой смазкой и уменьшает тем самым износ инструмента. Благодаря графиту, в сером чугуне быстро затухают механические колебания, в том числе звуковые, что позволяет уменьшить шум при работе оборудования. Чугун нечувствителен к надрезам на поверхности деталей (в отличие от стали).

Детали из чугуна изготавливают литьем с последующей обработкой резанием. Для получения структуры серого чугуна в отливке сплав должен содержать много кремния и углерода, но мало марганца, чтобы не образовался цементит.

ГОСТ 1412-85 включает 6 основных марок серого чугуна. Чугун – единственный сплав, в марке которого зашифрован не химический состав, а механические свойства. Например, марка СЧ12 означает: серый чугун с пределом прочности при растяжении 120 МПа (12 кг/мм2).

Серые чугуны применяют для изготовления деталей, работающих с небольшими нагрузками, в основном, на сжатие. Это могут быть колонны, опоры, корпуса, станины, крышки, суппорты, зубчатые колеса, канализационные трубы, ванны, батареи.

Высокопрочные чугуны.В высокопрочных чугунах графит имеет шаровидную форму. Они содержат 2,7-3,5 % углерода. Их модифицируют в ковше магнием (0,02-0,08 %). Модификатор не позволяет растущему кристаллу графита принять естественную форму розетки. Атомы магния образуют тонкий слой на поверхности зародыша графита, увеличивая его поверхностную энергию. Стремление системы к минимальной свободной энергии приводит к тому, что графит кристаллизуется в виде шариков (у шара поверхность при заданном объеме минимальна). Металлическая основа может быть такой же, как у серых чугунов (рис. 15).

Такой вид чугунов был создан с целью повышения механических свойства чугуна, сохранив его преимущества перед сталью. Предел прочности при растяжении sВ и относительное удлинение δ у высокопрочных чугунов выше, чем у серых, так как шаровидные включения графита – более мягкие концентраторы напряжения, чем пластинчатые (см. рис. ).

Маркировка высокопрочных чугунов по ГОСТ 7293-85 аналогична маркировке серых. Например, ВЧ90 означает: высокопрочный чугун с пределом прочности при растяжении 900 МПа (90 кг/мм2).

Такие чугуны выдерживают значительные растягивающие нагрузки, поэтому применяются для более ответственных деталей: кузнечно-прессового оборудования, станин прокатных станов, коленчатых валов автомобилей, поршней, вентилей, крыльчаток, распределительных валиков. Отливки из высокопрочного чугуна широко используются в автомобиле- и тракторостроении вместо более дорогих стальных поковок. Их можно подвергать упрочняющей термообработке. Есть смысл выплавлять легированные высокопрочные чугуны для особых условий эксплуатации – с повышенной вязкостью при отрицательных температурах, жаропрочные, коррозионно-стойкие.

Ковкие чугуны.В ковких чугунах графит имеет хлопьевидную форму. Такой графит получается при отжиге белого доэвтектического чугуна с содержанием углерода 2,5-3 %. Его еще называют углеродом отжига.

При нагреве до температур, близких к солидусу, цементит в белом чугуне распадается на исходные компоненты: железо и углерод.

Режим отжига может быть различным. Во время выдержки при температуре 1000 ºC распадается цементит эвтектики и получается перлитный ковкий чугун (рис. 16, режим а

). Если сделать отжиг в две стадии, с выдержкой вначале немного ниже 1147 ºC, а затем чуть ниже температуры перлитного превращения, то на первой стадии распадется цементит эвтектики, а на второй – цементит, входящий в перлит (рис.16, режим
б
). При таком режиме получается ферритный ковкий чугун, самый мягкий и пластичный (рис. 17,
а
). Отжиг на ковкий чугун – длительная процедура, он занимает до 70-80 часов. Поэтому ковкий чугун самый дорогой.

Рис. 17. Ферритный (а)

и перлитный
(б)
ковкий чугун

Ковкие чугуны применяют для мелких деталей, работающих с вибрациями, ударами: крюков, скоб, картеров, ступиц и т.д.

Виды чугуна

1) Белый чугун. Этот сплав приобрёл своё название за светлый оттенок на сколе. Он характеризуется входящим в его состав чрезмерным количеством углерода в виде цементита.

Процент углерода чаще всего выше 3, поэтому белый чугун – материал очень хрупкий и ломкий. Он тяжело плавится и с трудом поддаётся обработке стальными инструментами. В чистом виде его применяют не часто, в основном для деталей, не предназначенных для нагрузок.

2) Серый чугун. Эта разновидность чугуна тоже была названа по цвету в месте разлома. Материал используется практически во всех сферах народного хозяйства. Количество углерода в сплаве примерно равно 2,5%. И в отличие от белого, в сером чугуне он содержится также в виде графита.

Применение из чугуна

Материал обладает и пластичностью, и хорошей для чугуна прочностью. Благодаря этому материал применяется в производстве деталей, эксплуатируемых при циклических нагрузках. Из серого чугуна изготавливают втулки, зубчатые шестерёнки, литые конструкции.

3) Ковкий чугун. Для создания этого сплава используют белый чугун. Его подвергают обжигу, что способствует образованию феррита. Этот материал наиболее пластичен. Из него получают шестерни, поршни, подшипники, звенья и ролики конвейерных цепей, муфты, тормозные детали и педали.

4) Высокопрочный чугун. Это вид серого чугуна, в котором графит решётке имеет шаровидную форму. Округлость графита ослабляет кристаллическую решётку, что улучшает механические свойства материала.

Вследствие этого свойственные чугуну характеристики (прочность, удобство литья) дополняются устойчивостью к трещинам и пластичностью, которые близки к показателям стали. Высокопрочным чугуном даже можно заменить все стальные механизмы. Из материала изготавливаются турбопроводы и другие отопительные аппараты.

Читайте также: