Oferă informații despre proprietățile, compoziția chimică, etichetarea și utilizarea celor mai importante metale și aliajele utilizate în industria construcțiilor de mașini: fier, oțel, bronz, alama, aluminiu, magneziu și alte aliaje. Manualul este destinat studenților specializați în inginerie.
Yu P. Kelyukh, inginer șef al fabricii de metalurgie,
GR Greiner, Cand. tehn. Științe, Conf. dept. industria energiei electrice.
Aprobat de Consiliul științific și metodologic al PSU im.TG Shevchenko.
Yurchenko Vladimir Ivanovici
Yurchenko Vera Alexandrovna
Burmenko Felix Yurevich
MATERIALE ȘTIINȚĂ ȘI MATERIALE DE CONSTRUCȚIE. (Proprietăți, aplicare, marcare)
PARTEA 1. MATERIALE METALICE.
Computer layout OE Yurchenko.
Oțelul și fonta aparțin grupului de metale feroase și sunt principalul material de inginerie. Odată cu dezvoltarea metalurgiei și în legătură cu cerințele construcției de mașini, gama de fontă, oțeluri și calitatea acestora este în continuă creștere.
Fiecare marcă de fontă sau oțel posedă anumite proprietăți fizice și mecanice care sunt unice pentru aceasta. Alegerea uneia sau a altui tip de oțel sau fontă este determinată de cerințele tehnice impuse părților relevante ale mașinilor.
Cuprul, plumbul, staniu, zinc, cobalt, nichel, aluminiu, titan, magneziu și o serie de alte metale aparțin grupului de metale neferoase. Metalele neferoase și aliajele lor sunt utilizate pe scară largă în ingineria modernă și sunt indispensabile numai datorită proprietăților lor inerente. Comparativ cu metalele negre, metalele neferoase sunt mai valoroase și mai rare, deoarece sunt mult mai puțin abundente în natură, iar producția este mult mai complexă și consumatoare de timp. Domeniul de aplicare al fiecărui metal sau aliaj neferos este determinat de proprietățile sale fizico-mecanice. Cele mai frecvente aliaje neferoase din inginerie sunt aliajele din aluminiu, cupru, magneziu, zinc și staniu.
Cunoașterea fizică (densitate, conductivitate termică, etc.), mecanice (rezistență, ductilitate, tenacitate, etc.), proces (turnabilitate, forgeability, prelucrabilitate, și colab.) Și proprietățile de performanță (rezistența la coroziune, uzura si oboseala, rezistenta la caldura, rezistență și altele la rece.) pentru a determina gestionarea diverselor materiale ținând seama de cerințele economice.
Acest manual oferă informații despre toate proprietățile de mai sus ale materialelor metalice utilizate în inginerie.
În secțiunea "Fontă" se indică clasificarea și principiile alegerii fontei de construcție; prezintă proprietăți fizice și mecanice, tehnologice și alte tipuri de gri, ductil, maleabil, anti-frecare, rezistent la coroziune, rezistente la căldură și alte tipuri de fontă cu proprietăți speciale.
În „Steel“ prezintă compoziția chimică, proprietățile fizice, mecanice și tehnologice și aplicațiile oțelurilor carbon și aliate structurale, inclusiv scule, rezistente la căldură și alte mărci inoxidabil cu proprietati magnetice si elastice speciale de rezistență ohmică ridicată, dilatare termică atipică, precum și aliajele de pulbere.
În „metale neferoase și aliaje“ conține informații despre fizico-mecanice și tehnologice proprietăți ale aliajelor pe bază de aluminiu, cupru, magneziu, titan, staniu și alte elemente considerate caracteristici și avantaje ale diferitelor grade de metale neferoase și aliaje sunt aplicații în vederea introducerii lor utilizarea rațională. Manualul este destinat pentru studenții de la specialitățile inginerești, și pot fi utilizate de către ingineri și tehnicieni din industrie.
1. CANDULE DE CONSTRUCȚII DE MACHINE.
Fonta a fost găsită pe scară largă ca materiale de inginerie, datorită unei combinații de proprietăți de turnare înaltă, rezistență suficientă, rezistență la uzură, precum și relativitate. Fonta este utilizată pentru producerea turnărilor de înaltă calitate ale unor forme complexe (pat de mașină, carcasă de scule, etc.).
Castorul alb
fonte albe numite, în care toate carbonul este legat sub forma tsementitaFe3 C. Datorită cantității mari de fonte albe cementită au o duritate ridicată (450-550 HB) și fragilitate, aceasta este, prin urmare, utilizat numai pentru fabricarea pieselor rezistente la uzură, cum ar fi morile cu bile, în Stars rostogolirii tobe, cu care se confruntă plăci pentru concasoare maxilarului, role cu o suprafață a decolorat și t. d. Datorită friabilitatea ridicat fonte albe au aplicabilitate foarte limitată și, prin urmare, nu a marcat.
Gri din fontă.
Structura fontei cenușii este împărțită în trei tipuri:
- gri feritic, cu o structură de ferită + grafit, în acest fontă tot carbonul este sub formă de grafit;
- gri ferit - perlit cu structură ferită + perlit + grafit; În acest fontă, cantitatea de grafit limitat este mai mică de 0,8%;
-gri perlit cu structură perlit + grafit; În acest fontă, cantitatea de grafit legat este
Cele mai mari proprietăți mecanice se găsesc în fontă cenușie cu structură perlită (tabelul 1.1).
Proprietățile mecanice și scopul anumitor tipuri de fier cenușiu.
În desemnarea mărcii de fontă, literele "SCH" desemnează "fonta cenușie", iar numărul după litere este puterea de tracțiune.
Deoarece alungirea fontei cenușii este<0,3%,то маркировке оно не указывается.
Grila cenușie perlatică are cele mai mari proprietăți mecanice ale fontei, modificată prin ferosiliciu sau silicocalciu. Când modificarea incluziunilor grafitului este zdrobită, rezultatul este forța # 963; B = 1000-1200 MPa.
1.3 Fontă de înaltă rezistență.
1. Se numește fontă de înaltă rezistență, în care grafitul are o formă sferică. Producția de grafit din fontă se realizează prin modificarea fierului gri cu anumite elemente chimice Mq, Ca, Ce etc. în cantitate de 0,05-0,1%. Fonta după modificare are următoarea compoziție chimică: C = 3,0-3,6%, Si = 1,1-2,9%, Mn = 0,3-0,7%, S<0.02 %, P<0.01 %. По структуре металлической основы (матрицы) высокопрочный чугун может быть ферритным, феррито – перлитным и перлитным. Шаровидный графит является менее сильным концентратором напряжений, поэтому имеет более высокие механические свойства, чем серый чугун. Чугуны с шаровидным графитом обладают более высокой прочностью и некоторой пластичностью. Так же как и у серых чугунов, наиболее высокими свойствами обладает высокопрочный чугун с перлитной структурой (табл.1.2).
Proprietățile mecanice și scopul unor tipuri de fontă de înaltă rezistență (GOST 7293-85).
Responsabil de turnare cu încărcătură ridicată: rulouri de rulare, prese de forjat șabot, traverse de prese, lame de turbină
De înaltă rezistență, fonta înlocuiește efectiv oțelul în multe produse și structuri, deoarece are nu numai rezistență, ci și ductilitate. În unele cazuri, pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice, se utilizează tratamentul termic al pietrelor (întărire, temperare, recoacere).
În desemnarea mărcii de fontă, literele "HF" desemnează "fontă de înaltă rezistență", iar numărul după litere este puterea de tracțiune B în kg / mm2.
Kovkimi sunt numite fontă, în care grafitul are o formă de fulgi. Astfel de fier turnate sunt obținute prin recoacerea prelungită a fontei pre-eutectice albe. Flake grafit, în contrast cu placa, mai mică reduce proprietățile mecanice ale substratului metalic, în urma căruia fontă ductilă are o rezistență mai mare și placa decât fonta cenușie.
Conform structurii bazei metalice, fierul ductil este ferit și perlit. Elementele de turnare maleabile pearlitice au o rezistență mai mare la tracțiune, dar o plasticitate mai mică (Tabelul 1.3)
Proprietățile mecanice și destinația fontei maleabile (GOST1215-85).
Fierul ductil înlocuiește în multe cazuri piese din oțel, deoarece proprietățile mecanice ale pieselor sunt aproape de oțel, iar la un preț sunt cu 20-30% mai ieftine. Dezavantajul tehnologiei din fontă maleabilă este complexitatea și consumul de energie mare a procesului, astfel încât fierul ductil, nici în Uniunea Sovietică, nici în țările CSI este răspândit nu este primit. Practic fonta ductilă utilizat pentru fabricarea pieselor turnate responsabile în curs de dinamică considerabilă în funcționare și sarcina alternantă (de exemplu, cotiți, hub-uri de camioane, lanturi de transmisie transportoare, etc).
În desemnarea mărcii de fontă maleabilă, literele "KCH" înseamnă "fontă maleabilă". Prima pereche de cifre este rezistența la tracțiune în MPa, a doua pereche de cifre este alungirea relativă în%.
Ligheirate turnate fiare sunt obținute atunci când sunt administrate în compoziția lor ingredientele aliere Doparea se realizează pentru orice proprietăți speciale (Cr, Si, Al, Ni, Mn și altele.): Rezistenta la abraziune, rezistenta la caldura, rezistenta la coroziune, și altele.
Următoarele grupe pot fi distinse de fiarele aliate:
De exemplu, CHCI 7X2 - fontă rezistentă la căldură, aluminiu-7%, crom -2%.
Rezistența la uzură de fier crește proporțional cu cantitatea de carburilor în structura atât de simplu (cementita) și speciale (carburile de crom, wolfram, vanadiu, etc.). Matricea metalică trebuie să mențină ferm componenta solidă (carburi) și să prevină deteriorarea ei fragilă. O caracteristică reprezentativă a turnătorilor rezistent la uzură este oțelul rezistent la uzură cu rezistent la uzură de crom ICHХ20М2Г3Н2. Compoziția chimică medie a fierului cu crom ridicat: C = 2,6-3%, Si = 0,3-1,4%, Mn = 0,5-5,5%
Cr = 12-30%, Mo = 0,4-4%, Ni = 0-3%. S = 0,08%. P≤0,1%.
Proprietățile mecanice și scopul anumitor tipuri de fontă sunt prezentate în tabelul de mai jos
Aplicarea fontei rezistente la uzură în ingineria mecanică.
Căptușeală de mori cu bile, bile și alte corpuri de măcinare, ciocane de concasoare
Rezistența la uzură a fontei cu conținut ridicat de crom depășește oțelul St20 cu 6 până la 14 ori. În condiții de uzură hidrodinamică, rezistența fontei cu conținut ridicat de crom depășește de 6 ori rezistența la uzură a oțelului de înaltă mangan G13L.
Există și alte tipuri de fontă rezistentă la uzură (alb slab aliat, RI-1, ICHH4G7D, nihard, etc.), dar ele sunt inferioare rezistență înaltă crom uzură și, prin urmare, mai puțin probabil să se aplice.
Materialul de fontă rezistent la căldură este utilizat pentru fabricarea pieselor care funcționează în medii gazoase, aer, alcaline la temperaturi de 500-1100 ° C. Rezistența la căldură a fontei în conformitate cu GOST 7769-85 se numește capacitatea de a rezista creșterii și scalării la o anumită temperatură. Rezistența la oxidarea fontei se datorează prezenței pe suprafață a filmelor de oxid de protecție densă (oxizi de Al, Si, Cr). care protejează metalul de oxidarea ulterioară la temperaturi ridicate. Rezistent la căldură fontă pot fi crom, flinty și aluminiu. Compoziția chimică medie a ferăstrărenelor turnate rezistente la căldură:
C = 2,0-3,9%, Si = 1,5-6,0%, Mn = 0,4-1,0%, Cr = 0,5-32%, Al = 19-25%.
Structura fierului de crom constă din perlit de ferodit, incluziuni individuale de carburi și grafit. Într-un aliaj de crom înalt
(26-30% Cr), structura constă dintr - o soluție solidă de crom în # 945 - fier și carburi sub formă de carbură eutectică (la C> 2%).
Proprietățile mecanice și scopul anumitor tipuri de fontă rezistentă la căldură sunt prezentate în Tabelul 1.5.
Aplicarea fontei rezistente la căldură în ingineria mecanică (GOST 7769-85).