Легированные стали (конструкционные, инструментальные, специального назначения).

1. Легированная сталь- это сталь в процессе выплавке которой добавляют легирующие элементы(Cr,Si,Ni,Mn,V,W,Mo и др.)причем некоторые из них сверх их обычного содержания.
2. Инструментальные легированные стали (ГОСТ 5950 - 73) имеют повышенную по сравнению с углеродистыми сталями теплостойкость (250 - 300 С), что позволяет повысить скорость резания в 1 2 - 1 4 раза. применяют для изготовления режущего инструмента: резцов, фрез, долбяков и др., а также мерительного инструмента. Особое место в этой группе занимают быстрорежущие стали, обладающие способностью сохранять режущие свойства при больших скоростях обработки и высоких температурах - стали марок Р9 и Р18.

75. Конструкционная легированная сталь содержит, кроме обычных элементов, еще и специальные легирующие элементы: хром, никель, ванадий, алюминий, кобальт и др. Легирующие элементы придают стали особые свойства. Например, хром повышает предел прочности и текучести стали при сохранении достаточной вязкости, вольфрам увеличивает твердость, сообщает большую устойчивость при отпуске, молибден увеличивает прокаливаемость, повышает пластичность и вязкость. Конструкционные легированные стали, применяемые для изготовления разнообразных деталей машин и конструкций, должны обладать высокой прочностью и вязкостью.

 

8.Классификация, структуры чугунов.

Чугун отличается от стали: по составу – более высокое содержание углерода и примесей; по технологическим свойствам – более высокие литейные свойства, малая способность к пластической деформации, почти не используется в сварных конструкциях.

В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:

· белый чугун – углерод в связанном состоянии в виде цементита, в изломе имеет белый цвет и металлический блеск;

· серый чугун – весь углерод или большая часть находится в свободном состоянии в виде графита, а в связанном состоянии находится не более 0,8 % углерода. Из-за большого количества графита его излом имеет серый цвет;

· половинчатый – часть углерода находится в свободном состоянии в форме графита, но не менее 2 % углерода находится в форме цементита. Мало используется в технике.

Структуры чугунов:

Белый чугун графитизированный чугун

 

Алюминий и его сплавы.

 

Алюминий – светло-серебристый металл, имеющий кристаллическую решетку гранецентрированного куба с периодом 4,0413 Å. Не испытывает полиморфных превращений. Алюминий – легкий металл, его удельный вес 2,703 г/см3 при 20 ˚С. В связи с этим алюминий является основой сплавов для легких конструкций, например в авиационной технике. Алюминий обладает высокой электропроводностью (65% от меди), поэтому алюминий в большом объеме используется в качестве проводниковых материалов в электротехнике.

Алюми́ниевые спла́вы — сплавы, основной массовой частью которых является алюминий. Самыми распространенными легирующими элементами в составе алюминиевых сплавов являются: медь, магний, марганец, кремний и цинк. Реже — цирконий,литий, бериллий, титан. В основном алюминиевые сплавы можно разделить на две основные группы: литейные сплавы и деформируемые (конструкционные). В свою очередь, конструкционные сплавы подразделяются на термически обработанные и термически необработанные. Большая часть производимых сплавов относится к деформируемым, которые предназначены для последующей ковки и штамповки^[1].

Медь и её сплавы.

Медь – металл красновато-розового цвета с плот­ностью 8,94 г/см³ (8940 кг/м³), температура плавления – 1083°С, кри­сталлическая решетка ГЦК, полиморфизмом не обладает. По тепло- и электропроводности медь занимает второе место после серебра.

Медь имеет высокую коррозионную стойкость в пресной, морской воде и в атмосферных условиях, но окисляется в сернистых газах и аммиаке. Марганец, не снижая пластично­сти, повышает коррозионную стойкость меди (марка ММц-1).

Спла́вы ме́ди — сплавы, основным компонентом (или одним из компонентов) которых является медь. Наиболее известные сплавы меди:

· бронза — с оловом

· латунь — с цинком

· французское золото — с оловом и цинком

· абиссинское золото — с цинком и золотом

· северное золото — с алюминием, цинком и золотом

· «цыганское золото» (рандоль) — с бериллием

· мельхиор — с никелем

· константан и манганин — с марганцем и никелем

· нейзильбер — с никелем и цинком

Титан и его сплавы

Титан - металл серебристо-белого цвета, имеющий малую плотность (4,5 г/см3). Температура плавления титана (1668 ± 4) “С в зависимости от степени его чистоты.

Титан имеет две полиморфные модификации: а-титан с гексагональной плотноупакованной решеткой с периодами а = 0,296 нм, с = 0,472нми высокотемпературную модификацию (3-титан с кубической объемно-центрированной решеткой с периодом а = 0,332 нм при 900 °С. Температура полиморфного а^Р превращения составляет 882 °С.

Магний и его сплавы.

Магний – щелочноземельный металл серебристо-белого цвета. Аллотропических превращений не имеет. Кристаллическая решетка – гексагональная. Температура плавления 650?С.Магний является одним из наиболее распространенных элементов в природе. В земной коре его содержится 2,1%. В свободном виде магний не встречается. В виде соединений он входит в состав горных пород – магнезита MgCO3, доломита MgCO3•CaCO3 и карналлита MgCl2•KCl•6H2O. Промышленное производство магния основано на электролизе расплавов чистых обезвоженных солей.Большие запасы магния находятся в морской воде (в виде бишофита MgCl2•6H2O). В среднем в 1 кг воды содержится 3,8 г MgCl2 и 1,7г MgSO4. Однако морскую воду пока редко используют для получения бишофита.Главными достоинствами магния как машиностроительного материала являются его низкая плотность, высокая удельная прочность (отношение прочности к плотности), стойкость к ударным нагрузкам и вибрационным колебаниям. Магний легче алюминия почти в 1,6 раза, его плотность 1,7 г/см?. Сплавы на основе магния являются самыми легкими конструкционными материалами.Магний хорошо обрабатывается режущим инструментом, легко шлифуется и полируется. Для снятия одного и того же объема металла при обработке магния тре буется мощность почти в 6…7 раз меньшая, чем при обработке стали.

Для повышения механических свойств и коррозионной стойкости в магниевые сплавы вводят различные легирующие элементы. Основными легирующими добавками магниевых сплавов являются алюминий, цинк и марганец. Алюминий и цинк повышают прочностные характеристики магниевых сплавов. Цирконий и марганец улучшают коррозионную стойкость, а редкоземельные металлы (церий, лантан) обеспечивают магниевым сплавам высокие механические свойства при повышенных температурах. Наилучшей жаропрочностью обладают сплавы, легированные торием. Добавка в сплавы лития делает их сверхлегкими. Однако использование в технике этих сплавов пока ограничено ввиду высокой стоимости лития.

Некоторые магниевые сплавы способны упрочняться различными видами термической обработки.

К недостаткам магниевых сплавов, наряду с низкой коррозионной стойкостью и малым модулем упругости, следует отнести низкие литейные свойства, склонность к газонасыщению, окислению и воспламенению при их приготовлении. Поэтому плавка и разливка магниевых сплавов ведется под специальными флюсами. По общей коррозионной стойкости магниевые сплавы несколько уступают сплавам на основе алюминия.

Как и алюминиевые сплавы магния подразделяют на деформируемые и литейные. Первые маркируют МА: МА2, МА3, МА5, МА8, МА9; вторые – МЛ: МЛ1, МЛ2, МЛ3, МЛ6, МЛ11 и др.

Способность магниевых сплавов воспринимать и погашать энергию удара и вибрационные колебания позволяет использовать их для изготовления деталей, подверженных динамическим нагрузкам (колеса орудий, самолетов, поршни, шатуны и др.). Такие детали долговечнее деталей, изготовленных из других металлов

Высокая удельная прочность магниевых сплавов позволяет считать их одним из самых перспективных машиностроительных материалов. Применение сплавов магния в технике позволяет снизить вес изделий на 20...30% по сравнению со сплавами алюминия и на 50...70% по сравнению с чугуном и сталями. Для снижения общего конструктивного веса из сплавов магния выгодно изготовлять, например, детали двигателей внутреннего сгорания (блоки цилиндров, поршня), электродвигателей, компрессоров, переносной инструмент (дрели, пневмомолотки) и др.