Раздел 2. Свойства и способы испытания металлов

Требования, предъявляемые к металлам и сплавам, используемым в автомобильной промышленности. Свойства металлов и методы их определения.

Методические указания. В зависимости от назначения и условий работы детали должны обладать определенным запасом свойств. Для определения области применения, а также способов обработки металлов и сплавов при изготовлении и ремонте деталей, необходимо знать их основные свойства: химические, физические, механические и технологические. В частности, теплопровод­ность, электротехнические свойства, способность сопротивляться коррозии, свариваемость, ковкость, литейные свой­ства, прокаливаемость и т. д.

Существуют различные методы определения механических и технологических свойств, достоинства, недостатки и область применения которых необходимо изучить. К ним относятся:

- механические испытания: определение твердости (по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу), прочности (путем испытания металлов на растяжение, сжатие), ударной вязкости и пластичности;

- технологические, например обрабатываемость режущим инструментом;

- физико-химические методы: макроанализ, микроанализ, рентгеновский, магнитная и ультразвуковая дефектоскопия.

Раздел 3. Номенклатура и свойства к металлов и сплавов, применяемых для изготовления деталей в автомобильной промышленности

Тема 1. Виды, механические, технологические и эксплуатационные свойства конструкционных чугунов

В первую очередь необходимо рассмотреть влияние содержания углерода, примесей и наиболее распространенных легирующих добавок на структуру и свойства чугунов.

На свойства чугунов очень большое влияние оказывает форма графитизированного в них углерода. Его содержание в автомо­бильных деталях обычно колеблется в пределах 2,2—3,8 %.

Для производства автомобильных деталей широко используют следующие виды чугуна.

Серый чугун, имеющий пластинчатую форму графита, которая снижает его прочность и пластичность. Для увеличения прочности в расплавленный чугун вводят модификаторы – ферросицилий и силикокальций, и получают модифицированный чугун.

Высокопрочный чугун (с шаровидным графитом) обладает повышенной прочностью, что позволяет применять его для изготовления деталей, работающих в тяжелых условиях вместо поковок или отливок из стали.

Ковкий чугун (с хлопьевидным графитом) не куется, но обладает некоторой пластичностью. Из него изготавливают износостойкие детали высокой прочности, способные воспринимать незначительные знакопеременные и ударные нагрузки.

Специальные чугуны – легированные – с улучшенными или специфическими свойствами. Такие чугуны применяют в соответствии с ТУ предприятий автомобильной промышленности.

Необходимо знать маркировку всех видов чугуна и область их применения. В отличие от стали чугуны маркируются не по содержанию углерода, а по механическим свойствам.

Тема 2. Виды, механические, технологические и эксплуатационные свойства конструкционных сталей

Углеродистые стали. В первую очередь необходимо изучить влияние углерода и примесей на свойства стали.

С увеличением содержания углерода изменяется структура стали, повышается ее прочность и твердость после закалки и отпуска, снижается ее пластичность и свариваемость. Марганец и кремний являются полезными примесями, а сера и фосфор – вредными.

Классификация углеродистых сталей по химическому составу, способу производства (см. раздел 1) и области применения (инструментальная и конструкционная: общего назначения, качественная и специального назначения).

Маркировка стали по ГОСТ, примеры использования в автомобилестроении.

Легированные и низколегированные стали. Влияние легирующих элементов на их свойства. Классификация легированных сталей по химическому составу (цементуемые и улучшаемые) и по назначению (конструкционные и инструментальные).

Цементуемые стали (0,1…0,3 %С) предназначены для изготовления деталей, работающих на износ и испытывающих ударные и знакопеременные нагрузки. После цементации обладают высокой поверхностной прочностью и достаточно вязкой и прочной сердцевиной.

Улучшаемые стали (0,3…0,7 %С) предназначены для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях ударных и знакопеременных нагрузок. После улучшения (закалка на мартенсит и высокий отпуск) обладают необходимой прочностью, пластичностью и вязкостью.

Характеристика сталей с особыми свойствами, их состав и маркировка по ГОСТу. Рессорно-пружинные, высоколегированные жаростойкие и жаропрочные стали.

Примеры применения легированных сталей в автомобилестроении. Возможные виды замены наиболее распространенных марок сталей.

При выборе легированных сталей необходимо иметь в виду высокую стоимость и дефицитность сталей, содержащих никель, вольфрам, молибден и кобальт.

Тема 3. Цветные металлы и сплавы

Сплавы на медной основе. Алюминиевые, цинковые и магниевые сплавы. Припои и антифрикционные сплавы. Свойства, назначение и область применения цветных сплавов.

Методические указания.

Для повышения динамических качеств автомобилей большое значение имеет максимально возможное снижение массы. Поэтому увеличивается область применения автомобильных деталей из сплавов цветных металлов.

Латунь – это сплав меди с цинком. Она прочнее, более устойчива к коррозии, чем медь. Латуни хорошо обрабатываются давлением и обладают высокими литейными свойствами. Рассмотрите влияние цинка, а затем различных примесей на свойства латуней. Ознакомьтесь с маркировкой и областью применения латуней.

Бронза – это сплав меди с оловом и другими элементами: алюминием, бериллием, кремнием, марганцем, свинцом. Бронзы обладают высокой коррозионной стойкостью, хорошими литейными, высокими антифрикционными свойствами и обрабатываемостью резанием. Для придания особых свойств бронзы легируют. Например, марганец увеличивает коррозионную стойкость, никель – пластичность, железо – прочность; добавление цинка улучшает литейные свойства, а свинец – обрабатываемость резанием.

Алюминиевые сплавы подразделяют на литейные и деформируемые. Особое внимание обратите на дуралюмины и силумины. Рассмотрите механические и технологические свойства упрочняемых и неупрочняемых термической обработкой деформируемых сплавов.

При изучении магниевых сплавов обратите внимание на их достоинства и недостатки. Они очень легкие, но применение их очень ограничено вследствие малой удельной прочности, низких технологических свойств и других недостатков. Их используют для изготовления отливок ненагруженных деталей, основное требование к которым – малая масса.

Антифрикционные сплавы широко применяются в кон­струкциях автомобилей в качестве материала трущихся поверхностей вкладышей коленчатых валов двигателей и различных втулок. Это оловянистые, свинцовые и кальциевые баббиты, свинцовистые бронзы и антифрикционные сплавы на алюминиевой основе. Преимуществом сталеалюминиевых вкладышей является их прочность, хорошая теплопроводность, теплостойкость, относи­тельная дешевизна.

Припои широко применяют на авторемонтных предприятиях при пайке. В частности, серебряные припои имеют высокую механическую прочность, пластичность, электропроводность и коррозионную стойкость.

 

Раздел 4. Неметаллические конструкционные материалы

Свойства пластмасс, классификация и область их применения. Свойства каучуков и резин для шин. Шиноремонтные материалы.

Методические указания.

Пластмассы – это материалы, основу которых составляют синтетические и природные высокомолекулярные соединения. Следует изучить основные физико-механические свойства пластмасс.

Пластмассы обладают высокой электроизоляционной и химической стойкостью, имеют малую звуко- и теплопроводность, хорошую водо-, морозо- и светостойкость. Большинство пластмасс стойки к минеральным маслам и бензину. Они в среднем в два раза легче алюминия, имеют высокое сопротивление истиранию и прочность, хорошо работают в условиях вибрационных нагрузок. К их недостаткам можно отнести малую теплостойкость.

В зависимости от поведения полимера под действием тепла пластмассы делят на три группы: термореактивные, термопластичные и термостабильные.

По составу подразделяют на простые, состоящие только из полимера, и сложные, содержащие помимо полимера наполнители, пластификаторы и красители.

Резинами называют продукты химической переработки каучуков с вулканизирующими веществами, осуществляемой при помощи термообработки или без нее.

Основными свойствами резины являются эластичность, вибростойкость, химическая стойкость и устойчивость к истиранию. Свойства резиновых изделий в основном зависят от состава резиновых смесей, в частности наличия наполнителей, противостарителей и т.д. Для повышения прочности резину армируют.

Ознакомьтесь с основными методами получения резиновых изделий.