Раздел 2. Материалы, применяемые в машино- и приборостроении

Тема 2.1 Конструкционные материалы

Студент должен:

знать: общие требования, предъявляемые к конструкционным

15

материалам; классификацию конструкционных материалов; технические характеристики конструкционных материалов; методы повышения конструктивной прочности; маркировку и область применения сталей; принцип выбора сталей для конкретных условий работы.

Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам. Методы повышения конструктивной прочности материалов и их технические характеристики, критерии прочности, надежности, долговечности, экономической целесообразности и т. д. Классификация конструкционных материалов и их технические характеристики. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей. Углеродистые стали: обыкновенного качества и качественные стали. Легированные стали.

Литература: 1, с. 135...138; 2, с. 131...144, 256...281, 313...348

Методические указания

Разберите маркировку стали по ГОСТу. Выпишите в конспект несколько марок строительной, конструкционной и инструментальной сталей обыкновенного качества, качественной и высококачественной и укажите их состав, свойства и область применения. Нужно знать влияние углерода и основных примесей на свойства углеродистой стали. Запомните, что вредное влияние фосфора проявляется при работе деталей из сталей, сера же главным образом затрудняет горячую обработку давлением, на работу деталей она практически не влияет, так как детали из углеродистых сталей при высоких температурах не работают. Основное внимание обратите на требования, которые предъявляются к конструкционным и инструментальным сталям. Запомните, что в конструкционных сталях содержание углерода не превышает 0,65%, так как при большем содержании углерода детали становятся хрупкими.

В инструментальных сталях, наоборот, содержание углерода должно превышать 0,7 %, так как инструмент в первую очередь должен быть твердым (кроме штампов, деформирующих металл в горячем состоянии).

Добавка к стали небольшого количества (до 1 - 2%) недорогих легирующих элементов (кремния, марганца,-хрома и некоторых других) незначительно удорожает сталь, но разрешает уменьшить размеры, увеличить долговечность и надежность деталей и машин и инструмента, так как у легированных сталей повышенная прочность, что в конечном итоге снижает расход металла и дает экономический эффект.

Разберите классификацию легированных сталей по различным признакам и маркировку. Нужно уметь правильно определить по марке стали ее химический состав и примерное назначение. Выпишите в конспект несколько марок легированных сталей, расшифруйте их состав, укажите назначение.

Изучая конструкционные и инструментальные стали, нужно отчетливо себе представлять цель легирования, преимущества легированных сталей перед углеродистыми. Основная цель легирования конструкционных сталей увеличение их прокаливаемости. Сталь должна обеспечить прокаливаемость в рабочем сечении детали, то есть в том сечении, на которое действуют нагрузки. Обычно чем больше действующие нагрузки и чем больше рабочее сечение детали, тем более легированна сталь. Запишите в конспекте, что, как правило, стали, содержащие до 0,25% углерода подвергаются цементации или нитроцементации с последующей закалкой и низким отпуском. Их так и называют — цементуемые. Они идут на детали, которые работают с ударными нагрузками и подвергаются истиранию. Детали из сталей, содержащих 0,35-0,50% углерода и подвергающиеся действию больших нагрузок, подвергаются улучшению, то есть закалке и высокому отпуску. Называются они улучшаемые. Если такие детали подвергаются так же истиранию, то дается поверхностное упрочнение (чаще всего закалка токами высокой частоты).

Вопросы для самоконтроля

1. Какое содержание углерода может быть в стали теоретически и практически?

2. Какие основные примеси и в каком количестве входят в углеродистые стали?

3. Какая разница в свойствах, при одинаковом содержании углерода, между сталью обыкновенного качества, качественной и высококачественной?

4. Как делится углеродистая сталь по назначению?

5. Почему сера и фосфор считаются вредными примесями?

6. Как влияют легирующие элементы на прокаливаемость стали?

7. Сущность явления отпускной хрупкости в легированных сталях.

8. Почему детали из легированных сталей могут иметь меньшие размеры?

9. Расшифруйте марки сталей 18ХГТ, 37XH3А, 4Х5В2ФС, укажите их термическую обработку и область применения.

10. Выберите марки стали для рессоры, калибра—пробки, штампа, деформирующего металл в горячем состоянии.

11. Расшифруйте стали Р18 и Р10К5Ф5 и укажите их термическую обработку.