Сорти та марки металів та їх сплавів.

Найпоширенішою у машинобудуванні е сталь. Сталь - це сплав заліза з карбоном. Вона містить 0,05-2,14 % карбону та інші домішки, такі як силіцій, манган, сульфур, фосфор тощо. Сталь має велику міцність, твердість, ковкість, в'язкість, добре обробляється різанням і зварюванням. Виго­товляючи вироби зі сталі, можна застосовувати найрізноманітніші техно­логії.

Властивості сталей значною мірою залежать від домішок у їхньому складі. Основною домішкою є карбон. Від його вмісту залежать механічні властивості сталі. Якщо збільшується вміст карбону, зростає міцність, твердість, опір деформуванню і зменшується пластичність сталі.

За хімічним складом конструкційні сталі поділяють на вуглецеві та леговані, а за якістю - на сталі звичайної якості, якісні й високоякісні. За призначенням виділяють сталі конструкційні, інструментальні та спеціального призначення.

Сталь звичайної якості має невисоку міцність. Використовують її для виготовлення порівняно невідповідальних деталей: заклепок, шайб, болтів, гайок, труб, будівельних конструкцій.

Конструкційні вуглецеві сталі звичайної якості маркують літерами Ст і порядковим номером від 0 до 7 залежно від хімічного складу і механіч­них властивостей. Основні марки вуглецевих сталей звичайної якості: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6, Ст7.

Вуглецева якісна сталь міцніша від сталі звичайної якості. Викорис­товують її для виготовлення деталей, до яких ставлять підвищені вимоги за механічними властивостями. Марки якісних вуглецевих сталей по­значають двома цифрами: 08, 10, 15, 20, 45 і так далі до 65. Число вказує вміст карбону у сотих частинах відсотка. 20 – містить карбону приблизно 0,20 %, 45 - 0,45 % карбону.

До інструментальних сталей належать ті, що містять понад 0,65 % карбону. Інструментальні сталі за хімічним складом бувають вуглецеві, леговані.

Вуглецеві інструментальні сталі мають високу міцність, твердість після термічної обробки, теплостійкість при нагріванні металів до 200...250 °С і зносостійкість. Такі сталі застосовують для виготовлення свердел малого діаметра, розверток, мітчиків, плашок, зубил, напилків, полотен для ножівок, молотків та інших інструментів.

Вуглецеву інструментальну сталь маркують літерою і числом, яке вка­зує десяті частини відсотка карбону. Наприклад У8 – якісна інструментальна сталь, карбону приблизно 0,8%. Літера А наприкінці маркування вказує те, що сталь високоякісна. Літера Г наприкінці маркування вказує на підвищений вміст мангану (приблизно 1%). Основні марки карбонових інструментальних сталей такі: У7, У8, У8Г, У9 і так далі до У13. Сталь У10ГА – це високоякісна інструментальна сталь з підвищеним вмістом мангану.

Щоб підвищити ті чи інші властивості вуглецевих інструментальних сталей, до їх складу вводять інші речовини – легуючі елементи: хром, вольфрам, моліб­ден, ванадій, манган, Теплостійкість легованих інструментальних ста­лей досягає 250...З00 °С. Із цих сталей виготовляють свердла, мітчики, корпуси штампів і прес-форм.

До легованих сталей належать такі, у яких вміст Карбону не переви­щує 0,65 % і які мають у своєму складі, крім звичайних домішок, спеціально введені легуючі елементи - Хром, Нікель, Молібден, Титан, Ванадій, Алюміній. Легуючі елементи змінюють як механічні, так і фізичні властивості сталі. Наприклад, Хром підвищує міцність, твердість, зносостійкість сталі, але зменшує її пластичність; Нікель підвищує міцність, твердість і опір корозії; Вольфрам підвищує твердість. Кожний з легуючих елементів надає сталі певних властивостей.

Вміст легуючих елементів у сталі позначають літерами російського алфавіту. Якщо легуючий елемент у сталі перевищує 1 %, то після її позначення ставиться цифра, що означає відсотковий вміст легуючого елемента у відсотках. Легуючі елементи позначають так: Хром - X, Нікель - Н, Молібден - М, Титан - Т, Вольфрам - В, Кобальт - К, Манган - Г, Силіцій - С, Ванадій - Ф, Алюміній - Ю.

Позначення марок легованих сталей складаються з чисел і відповід­них літер. Двозначні числа, які стоять перед літерами, показують відсот­ковий уміст карбону у сотих частинах. Наприклад, сталь 38Х2МЮА – містить близько 0,38 % карбону, близько 2 % Хрому; Молібдену і Алюмі­нію – близько 1% кожного. Літера А в кінці позначення марки означає підвищену якість цієї сталі.

Використовують леговані конструкційні сталі для виготовлення най­важливіших деталей різних виробів.

Маркування інструментальної легованої сталі відрізняється від марку­вання конструкційної легованої сталі лише тим, що вміст Карбону позна­чають у десятих частинах відсотка (наприклад, сталь 9ХС містить 0,9 % Карбону). Якщо Карбону понад 1 %, у марці його не показують.

До швидкорізальних інструментальних сталей відносять ті, що містять вольфрам (6 -19% ), ванадій (1-4 %) та інші ле­гуючі елементи. Завдяки легуючим елементам підвищуються стійкість сталей проти спрацьовування і теплостійкість до 600...650 °С. Виготовлені з них інструменти допуска­ють можливість збільшити у 2-3 рази швидкість різання порівняно з ін­струментами з вуглецевих сталей. Серед швидкорізальних розрізняють вольфрамові сталі (Р9, Р18), вольфрамомолібденові (Р6МЗ, Р6М5), вольфрамованадієві (Р9Ф5, Р14Ф4), вольфрамокобальтові(Р9К5, Р9К10) та ін. Маркування: на початку ставиться літера Р, цифра після неї вказує на відсотковий вміст вольфраму. Решта літер і чисел мають те саме значення, що і в марках легованих сталей.

У машинобудуванні використовують також кольорові метали. Найпо­ширенішими є мідь, алюміній, цинк, олово, свинець, магній, хром, нікель та ін. Але використовують їх в основному у вигляді сплавів. Ме­ханічні властивості технічно чистих кольорових металів невисокі.

Мідь має характерний червоний колір, вона м'яка, в'язка, добре під­дається холодній та гарячій обробці, має хорошу електропровідність і призначена для виготовлення електропроводів, деталей електропри­ладів, припаювання металокерамічних пластинок до стальних різців та інших інструментів. Мідь добре сплавляється з більшістю металів, утво­рюючи сплави, що широко використовуються в машинобудуванні.

Алюміній - метал сріблясто-білого кольору, дуже м'який і в'язкий, легко обробляється в холодному і гарячому стані, добре прокатується і протягується в дріт. Головні властивості алюмінію: мала густина і висока антикорозійна стійкість. Він широко застосовується для виготовлення електропроводів. Алюміній у чистому вигляді має низьку міцність і твердість, але в сполуках з іншими метала­ми ці властивості значно поліпшуються. Тому в машинобудуванні вико­ристовують переважно сплави алюмінію.

Найпоширенішими є сплави на основі кольорових металів: міді, алюмінію, мангану і титану.

До сплавів на мідній основі належать латуні та бронзи.

Латунь - це сплав міді з цинком та іншими елементами. Вона в'язка і пластична, добре обробляється тиском і різанням.

Порівняно з чистою міддю латуні міцніші, пластичніші і твердіші.

Латуні позначають літерою Л і числом, що означає вміст міді. На­приклад, латунь марки Л80 містить 80 % міді і 20 % цинку. Якщо до ла­туні, крім міді й цинку, входять інші елементи, то їх позначають літера­ми (Ж - залізо, Г - манган, Н - нікель, О - олово, К - силіцій, С - сви­нець), а відсотковий вміст - цифрами. Наприклад, латунь марки ЛС59-1 містить: Си - 59 %, РЬ - 1 % і 2п - 40 %; марка ЛЖМ59-1-1 означає багатокомпонентну (спеціальну) латунь, яка містить близько 59 % міді, 1 % заліза, 1 % мангану (решта - цинк).

Бронзи - це складні багатокомпонентні сплави на основі міді; вони бувають олов'янисті, алюмінієві, силіцієві, свинцеві, нікелеві, берилієві тощо.

Бронзи маркують літерами Бр, за якими йдуть літери умовних по­значень компонентів і легуючих елементів, потім числа, які означають відсотковий вміст компонентів. Наприклад, БрАЖГ10-3-1,5 означає бронзу, яка містить 10 % алюмінію, 3 % заліза, 1,5% мангану (решта – мідь). Позначення елементів такі самі, як і для спеціальних латуней; крім того, використовують позначення: Ц - цинк, Ф - фосфор, Б - берилій.

Алюмінієві сплави поділяють на дві групи: ливарні, з яких виготовля­ють деталі відливанням, і деформовані, або ковальські, з яких виробля­ють дріт, листи, профільний алюміній, а також деталі куванням і штам­пуванням. До найпоширеніших алюмінієвих сплавів належать силуміни марок АЛ-2, АЛ-4, АЛ-9, дюралюміни Д16, Д19, Д20, Д21, кувальні алюмінієві сплави АК-4, АК-8 та ін.

Дюралюміній можна термічно обробляти, після чого його механічні властивості підвищуються. Він пластичний, легко кується і штампується.

IV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ УЧНІВ

Які конструкційні матеріали називають штучними?

Як класифікують сталі?

Яке маркування в вуглецевих конструкційних сталях?

Як маркують вуглецеві інструментальні сталі?

Який принцип маркування легованих сталей.

V. Практична робота

1 частина. (фронтальна форма проведення)

Декілька зразків матеріалів (алюмінієвий дріт, дюралюмінієвий лист, ножівкові полотна) випробовує учитель на пластичність, міцність, крихкість. Аналіз (усний) матеріалів.

2 Частина. (парна форма проведення за варіантами)

Визначити вид сталі та приблизний хімічний склад сталей. Записати у зошит.

1 варіант. 45Г, У12, Р6М5, 4ХВ2С.

2 варіант. 15, У12ГА, Р18Ф2, 5ХГМ.

3 варіант. У 8А, Ст3, Р9К5, 5Х2В5.

VІ. ПІДСУМКИ УРОКУ

Домашнє завдання: Опрацювати відповідний матеріал за конспектом.

Поиск по сайту: