Технологические свойства конструкционных материалов.

Виды современных конструкционных материалов.

3. Конструкционные материалы, используемые в химическом машиностроении, условно делятся на четыре класса:

4. - стали;

5. - чугуны;

6. - цветные металлы и сплавы;

7. - неметаллические материалы.

8. Стали. Сталь представляет собой сплав железа с углеродом, содержание которого не превышает 1-2%. Кроме того, в состав стали входят примеси кремния, марганца, а также серы и фосфора.

9. Стали по химическому составу делятся на несколько групп:

10. - углеродистые обыкновенного качества;

11. - углеродистые конструкционные;

12. - легированные конструкционные и др.

13. Сталь углеродистую обыкновенного качества изготавливают в зависимости от химического состава по ГОСТ 380—94 и ГОСТ 16523—97. Сталь углеродистая обыкновенная делится на несколько категорий - 1, 2, 3, 4, 5, 6 —чем больше номер, тем выше механическая прочность стали и ниже ее пластичность.

14. Для улучшения физико-механических характеристик сталей и придания им особых свойств (жаропрочность, кислотостойкость, и др.) в их состав вводят определенные легирующие добавки.

15. Наиболее распространенные легирующие добавки:

16. - хром (Х) - повышает твердость, прочность, химическую и коррозионную стойкость, термостойкость;

17. - никель (Н) - повышает прочность, пластичность и вязкость;

18. - вольфрам (В) - повышает твердость стали, обеспечивает ее самозакаливание;

19. - молибден (М) - повышает твердость, предел текучести при растяжении, вязкость, улучшает свариваемость;

20. - марганец (Г) - повышает твердость, увеличивает коррозионную стойкость, понижает теплопроводность;

21. - кремний (С) - повышает твердость, прочность, пределы текучести и упругости, кислотостойкость;

22. - ванадий (Ф) - повышает твердость, предел текучести при растяжении, вязкость, улучшает свариваемость стали и увеличивает стойкость к водородной коррозии;

23. - титан (Т) - увеличивает прочность и повышает коррозионную стойкость стали при высоких (>800 ⁰С) температурах.

24. Обычно в состав легированных сталей входят несколько добавок. По общему содержанию легирующих добавок легированные стали делят на три группы:

25. - низколегированные - с содержанием добавок до 3%;

26. - среднелегированные - с содержанием добавок от З до 10%;

27. - высоколегированные - с содержанием добавок >10%.

28. Конструкционные материалы классифицируются по широкому кругу признаков: по применяемости — в машиностроении, в строительстве; по природе образования — металлические, неметаллические, композиционные; по реакции на внешние воздействия — горючие, коррозионно-устойчивые, жаростойкие, хладостойкие; по свойствам, проявляемым при различных методах обработки,— пластичные, тугоплавкие, свариваемые, склонные к образованию трещин, закаливаемые и т. д.; по способам получения — сплавы, прессованные, катаные, тканые, формованные, пленки

Методы получения заготовок и их обработки

Основные способы производства заготовок - литье, обработка давлением, сварка. Способ получения той или иной заготовки зависит от служебного назначения детали и требований, предъявляемых к ней, от ее конфигурации и размеров, вида конструкционного материала, типа производства и других факторов. Литьем получают заготовки практически любых размеров как простой, так и очень сложной конфигурации. При этом отливки могут иметь сложные внутренние полости с криволинейными поверхностями, пересекающимися под различными углами. Точность размеров и качество поверхности зависят от способа литья. Некоторыми специальными способами литья (литье под давлением, по выплавляемым моделям) можно получить заготовки, требующие минимальной механической обработки. Отливки можно изготавливать практически из всех металлов и. сплавов. Механические свойства отливки в значительной степени зависят от условий кристаллизации металла в форме. В некоторых случаях внутри стенок возможно образование дефектов (усадочные рыхлоты, пористость, горячие и холодные трещины), которые обнаруживаются только после черновой механической обработки при снятии литейной корки. . Обработкой металлов давлением получают машиностроительные профили, кованые и штампованные заготовки. Машиностроительные профили изготавливают прокаткой, прессованием, волочением. Эти. методы позволяют получить заготовки, близкие к готовой детали по поперечному сечению (круглый, шестигранный, квадратный прокат; сварные и бесшовные трубы). Прокат выпускают горячекатаный и калиброванный. Профиль, необходимый для изготовления заготовки, можно прокалибровать волочением. При изготовлении деталей из калиброванных профилей возможна обработка без применения лезвийного инструмента. Ковка применяется для изготовления заготовок в единичном производстве. При производстве очень крупных и уникальных заготовок (массой до 200...300 т) ковка - единственный возможный способ обработки давлением. Штамповка позволяет получить заготовки, более близкие по конфигурации к готовой детали (массой до 350...500 кг). Внутренние полости поковок имеют более простую конфигурацию, чем отливок, и располагаются только вдоль направления движения рабочего органа молота (пресса). Точность и качество заготовок, полученных холодной штамповкой, не уступают точности и качеству отливок, полученных специальными методами литья. Обработкой давлением получают заготовки из достаточно пластичных металлов. Механические свойства таких заготовок всегда выше, чем литых.

Технологические свойства конструкционных материалов.

Способность материала подвергаться различным методам горячей и холодной обработки определяют по его технологическим свойствам.
Способность объемной заготовки принимать необходимую форму под влиянием внешней нагрузки без разрушения и при наименьшем сопротивлении нагрузке оценивается деформируемостью. Это технологическое свойство определяется сопротивлением деформированию и пластичностью, которые, в свою очередь, зависят от строения атома, атомно-кристаллического строения, макро- и микроструктуры, а также от условий деформирования. Наиболее широкое применение в обработке давлением получили заготовки из стали, алюминиевых, магниевых, медных и титановых сплавов.
К литейным свойствам относят технологические свойства металлов, которые проявляются при заполнении литейной формы, кристаллизации отливок в форме. Наиболее важные литейные свойства - жидкотекучесть, усадка (объемная и линейная), склонность сплавов к ликвации, образованию трещин, поглощению газов, пористости и др. На литейные свойства влияет химический состав расплава, температура его заливки, скорость охлаждения сплава в форме, масса, конструкция отливки и литейной формы. Так, серый чугун обладает высокими литейными свойствами и отливки из этого сплава могут быть получены как в песчаных, оболочковых, так и в металлических формах. Он имеет высокую жидкотекучесть, которая позволяет изготавливать отливки с толщиной стенки 3-4 мм, малую усадку (0,9…1,3%), обеспечивающую получение отливок без усадочных раковин, пористости и трещин.
Свариваемость - свойство металла или сочетание металлов при установленной технологии сварки образовывать соединения, отвечающие обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия требованиям. Свариваемость зависит, с одной стороны, от материала, технологии сварки, конструктивного оформления соединения, а с другой - от требуемых эксплуатационных свойств сварной конструкции. Если требования к эксплуатационным свойствам сварных соединений удовлетворяются, то свариваемость материала считается достаточно хорошей. Проявлением пониженной свариваемости является образование горячих и холодных трещин в шве и в зоне термического влияния. К таким дефектам склонны высокоуглеродистые и легированные стали, магниевые и алюминиевые сплавы.
Под обрабатываемостью материалов понимают их способность подвергаться резанию. Это технологическое свойство можно оценивать одним или несколькими показателями. К ним относятся допустимая скорость резания, стойкость инструмента при стандартных режимах резания; шероховатость обработанной поверхности и т.п. Производительность и себестоимость обработки зависят главным образом от допустимой скорости резания, поэтому он и является основным показателем обрабатываемости. Это технологическое свойство материалов определяется их химическим составом, структурным состоянием, механическим и теплофизическим свойствами. Так, из всех конструкционных материалов, применяемых в машиностроении, магний обладает наиболее высокой обрабатываемостью. Однако он склонен к возгоранию в процессе механической обработки, поэтому при его резании требуется соблюдение специальных мер техники безопасности. Технологические свойства часто определяют выбор материала для конструкции. Разрабатываемые материалы могут быть внедрены в производство только в том случае, если их технологические свойства удовлетворяют необходимым требованиям. Например, широкому внедрению композиционных материалов препятствуют их низкие технологические свойства.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: