Короткі відомості про матеріали

АРГУМЕНТАЦІЯ ЇХНЬОГО ВИБОРУ

ГЛАВА 2. МАШИНОБУДІВНІ МАТЕРІАЛИ ТА

Матеріали і термообробки деталей машин визначаються конструктивними міркуваннями, технологічними, тобто такими, що забезпечують можливість найефективнішого виготовлення деталей, враховуючи серійність та економічними.

Нині для виготовлення елементів машин застосовують широкий спектр матеріалів: сталі, чавуни, кольорові метали і стопи (сплави), неметалеві матеріали (пластмаса, ґума) та інші.

Сталі. Це залізовуглецеві сплави із вмістом вуглецю до 2%. В порівнянні з іншими матеріалами сталі мають високу міцність, пластичність, добре обробляються термічним, хемікотермічним та механічним способами.

За вмістом вуглецю сталі поділяються на маловуглецеві (С<0,25%), середньовуглецеві (С=0,25¸0,6%) та багатовуглецеві (С>0,6%). Зі збільшенням вмісту вуглецю міцність зростає, а пластичність зменшується. В позначенні марки сталі середній вміст вуглецю у сотих долях відсотка показують перші дві цифри (наприклад, сталь 35 містить 0,35% С). Сталі містять природні домішки, а для поліпшення властивостей їх (механічних, корозійних, теплових та ін.) спеціально додають для леґування присадки: вольфрам /В/, марґанець /Г/, мідь /Д/, селен /Е/, молібден /М/, нікель /Н/, бор /Р/, кремній /С/, титан /Т/, ванадій /Ф/, алюміній /Ю/, кобальт /К/, хром /Х/, цирконій /Ц/. Леґівні присадки сталей у відсотках подаються цифрами після літери (наприклад, сталь 38Х2МЮА містить в середньому 0,38% вуглецю, 2% хрому, біля 1% молібдену, біля 1% алюмінію). За способом виробництва вуглецеві сталі поділяють на сталі звичайної якості і сталі якісні конструкційні, а леґовані сталі – на якісні, високоякісні (тоді в кінці марки сталі ставиться літера А, як у прикладі вище) та особливо високоякісні.

Термічна обро6ка сталей. Щоб надати сталі певних властивостей (високої міцності, пластичності і т. ін.), потрібно провести термічну обробку заготовок або готових деталей. Термообробка триступенева: нагрівання до потрібної температури з певною швидкістю, витримування при цій температурі на протязі потрібного часу і охолодження із заданою швидкістю.

Найпоширенішими є чотири процеси термообробки: відпал, нормалізація, гартόвання та відпуск.

Відпал – повільне охолодження (разом з піччю або на повітрі) після нагрівання і витримування при деякій температурі деталей чи заготовок.

Нормалізація відрізняється від повного відпалювання характером охолодження, яке після витримування здійснюють на повітрі. Її застосовують для одержання однорідної структури з більшою твердістю та міцністю, ніж при відпалюванні, для виправлення структури зварних швів, вирівнювання структурної неоднорідності поковок і виливків, а також для поліпшення оброблюваності різанням сталевих деталей.

Гартόвання – результат процесу гартування як термічної обробки, яку застосовують для підвищення міцності, твердості та стійкості проти спрацювання деталей машин. Відрізняється цей процес від повного відпалу і нормалізації високою швидкістю охолодження заготовок або деталей після нагрівання до температури перетворення та витримування при цій температурі.

Гартування буває загальне (об'ємне) і поверхневе. Об'ємне гартування проводиться по всьому об'єму деталі або на значну глибину, поверхневе – лише на незначну глибину поверхневого шару; нагрівання деталі, як правило, здійснюється струмами високої частоти (СВЧ).

Гартування надає сталі високої твердості, але збільшує її крихкість. Щоб позбутися крихкості, зняти внутрішні напруги, а також підвищити в'язкість серцевини деталей – застосовують відпуск.

Відпускздійснюється нагріванням деталей до температури нижче інтервалу перетворень, витримуванням і наступним охолодженням для підвищення в'язких властивостей, зменшення термічних залишкових напруг і покращення оброблюваності різанням.

Поліпшення складається з двох операцій – гартування і високотемпературного відпуску. Застосовується для підвищення міцності деталей, зберігаючи або підвищуючи в'язкість.

Хеміко–термічна обробкаполягає в насиченні поверхневих шарів деталей машин вуглецем (цементація), азотом (азотування або нітрування), одночасно вуглецем та азотом (ціанування або нітроцементація), бором (борування) та ін. Глибина насичення, як правило, 0,2÷1 мм.

Чавуни – залізовуглецеві стопи з більшим, в порівнянні зі сталлю, вмістом вуглецю, з покращеними ливарними властивостями та незначною пластичністю.

Сірий чавун є основним матеріалом, що використовується для литва. В ньому більша частина, або навіть весь вуглець знаходиться у вільному стані у вигляді пластинчастого графіту. Сірі чавуни використовуються переважно для деталей відносно складної конфіґурації, які потребують литої заготовки при відсутності жорстких вимог до ґабаритів і маси деталей, а також при невеликих швидкостях ковзання на поверхнях тертя.

Білі та відбілені чавуни. Білий чавун, що загартовується при литті і має весь вуглець у зв'язаному стані, характеризується високою твердістю, високою стійкістю проти спрацювання, жаростійкістю, високим опором корозії.

Ковкий чавун, який одержують відпалюванням білого чавуну, застосовують для деталей, що потребують за своєю формою литої заготовки, але допускають хоч би випадкову ударну навантагу. Назва "ковкий чавун" умовна. Заготовки з ковкого чавуну, як і з сірого, отримують тільки литтям; тиском ковкий чавун не обробляють. Ковкий чавун володіє добрими ливарними властивостями, високою міцністю, високим модулем пружності.

Стопи кольорових металів. Найбільше застосовуються у машинобудуванні мідні стопи. Це брондзи, у яких переважає вміст міді, та мосяжі, у яких переважає вміст цинку (до 50%).

Брондзи за основним, окрім міді, компонентом поділяють на цинові, олив'яні, алюмінєві, берилієві, кремнієві та ін. Брондзи, як правило, мають високі антифрикційні та технологічні властивості, стійкі проти корозії. Позначають їх сполученням літер Бр з доповненням позначень основних компонентів, крім міді (згідно міждержавних стандартів, ГОСТ) /А – алюміній, Б – берилій, Ж – залізо, К – кремній, Мц – марганець, Н – нікель, О – цина, С – оливо, Ц – цинк, Ф – фосфор/, і цифрами, що показують середній вміст відповідних компонентів у відсотках. Наприклад, Бр 010Ф1 позначає брондзу із вмістом в середньому 10% цини та 1% фосфору.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Розрахунки при проектуванні та конструюванні	\|	Вибір матеріалу деталі

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.002 сек.