Реферат: Классификация и маркировка сталей, чугунов и различных сплавов
Каждому инженеру совершеннонеобходимо знать классификацию и маркировку материалов, предназначенных дляизготовления деталей машин и конструкций. К числу таких материалов относятсяметаллы и их сплавы, металлические и металлокерамические порошки пластмассы,резина, стекло, керамика, древесные и др. неметаллические вещества. Наиболееширокое распространение в качестве конструкционных материалов в настоящее времяполучили металлы и их сплавы, поэтому в настоящей работе будут рассмотренытолько стали, чугуны и цветные металлы, и их сплавы (медь, алюминий, титан,магний и сплавы на их основе).
I Классификация имаркировка сталей
Сталями принятоназывать сплавы железа с углеродом, содержание до 2,14% углерода. Кроме того, всостав сплава обычно входят марганец, кремний, сера и фосфор; некоторыеэлементы могут быть введены для улучшения физико-химических свойств специально(легирующие элементы).
Стали,классифицируют по самым различным признакам. Мы рассмотрим следующие:
1. Химический состав.
В зависимости отхимического состава различают стали углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) илегированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79). В свою очередьуглеродистые стали могут быть:
A) малоуглеродистыми, т. е. содержащими углерода менее0,25%;
Б) среднеуглеродистыми,содержание углерода составляет 0,25-0,60%
B) высокоуглеродистыми, в которых концентрацияуглерода превышает 0,60% Легированные стали подразделяют на:
а)низколегированные содержание легирующих элементов до 2,5%
б) среднелегированные, в их состав входятот 2,5 до 10% легирующих элементов;
в)высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов.
2. Назначение.
Поназначению стали бывают:
1)<span Times New Roman"">
конструкционные, предназначенные дляизготовления строительных и машиностроительных изделий.2)<span Times New Roman"">
Инструментальные, из которых изготовляютрежущий, мерительный, штамповый и прочие инструменты. Эти стали содержат более0,65% углерода.3)<span Times New Roman"">
С особыми физическими свойствами, например, сопределенными магнитными характеристиками или малым коэффициентом линейногорасширения: электротехническая сталь, суперинвар.4)<span Times New Roman"">
С особыми химическими свойствами, например,нержавеющие, жаростойкие или жаропрочные стали.3. Качество.
В зависимости от содержания вредныхпримесей: серы и фосфора-стали подразделяют на:
1.<span Times New Roman"">
Стали обыкновенного качества, содержание до0.06% серы и до 0,07% фосфора.2.<span Times New Roman"">
Качественные — до 0,035% серы и фосфора каждогоотдельно.3.<span Times New Roman"">
Высококачественные — до 0.025% серы и фосфора.4.<span Times New Roman"">
Особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до0,015% серы.4. Степень раскисления.
<span Times New Roman"">
1)<span Times New Roman"">
спокойные стали, т. е., полностью раскисленные;такие стали обозначаются буквами “сп” в конце марки (иногда буквы опускаются);2)<span Times New Roman"">
кипящие стали — слабо раскисленные; маркируютсябуквами "кп";3)<span Times New Roman"">
пс".Стальобыкновенного качества подразделяется еще и по поставкам на 3 группы:
1)<span Times New Roman"">
группы А поставляется потребителям помеханическим свойствам (такая сталь может иметь повышенное содержание серы илифосфора);2)<span Times New Roman"">
группы Б — по химическому составу;3)<span Times New Roman"">
группы В — с гарантированнымимеханическими свойствами и химическим составом.В зависимости отнормируемых показателей (предел прочности <span Lucida Console"">σ
,относительное удлинение <span Lucida Console"">δ%,предел текучести <span Lucida Console"">δт,изгиб в холодном состоянии) сталь каждой группы делится на категории,которые обозначаются арабскими цифрами.Сталиобыкновенного качества обозначают буквами "Ст"и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава имеханических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойствастали, тем больше её номер. Буква «Г» после номера марки указывает наповышенное содержание марганца в стали. Перед маркой указывают группу стали,причем группа «А» в обозначении марки стали не ставится. Для указаниякатегории стали к обозначению марки добавляют номер в конце соответствующийкатегории, первую категорию обычно не указывают.
Например:
Ст1кп2 — углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, № марки 1, второйкатегории, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А);
ВСт5Г — углеродистая сталь обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца,спокойная, № марки 5, первой категории с гарантированными механическимисвойствами и химическим составом (группа В);
Вст0 — углеродистая сталь обыкновенного качества, номер марки 0, группы Б, первойкатегории (стали марок Ст0 и Бст0 по степени раскисления не разделяют).
Качественные стали маркируютследующим образом:
1)<span Times New Roman"">
а) в сотых долях процента длясталей, содержащих до 0,65% углерода;
05кп – стальуглеродистая качественная, кипящая, содержит 0,05% С;
60 – стальуглеродистая качественная, спокойная, содержит 0,60% С;
б) в десятых долях процента дляиндустриальных сталей, которые дополнительно снабжаются буквой «У»:
У7 – углеродистаяинструментальная, качественная сталь, содержащая 0,7% С, спокойная (всеинструментальные стали хорошо раскислены);
У12 — углеродистая инструментальная, качественная сталь, спокойная содержит 1,2% С;
2) легирующие элементы, входящие всостав стали, обозначают русскими буквами:
А – азот К – кобальт Т – титан Б –ниобий М – молибден Ф- ванадий
В –вольфрам Н – никель Х – хром Г– марганец
П –фосфор Ц – цирконий Д – медь Р– бор Ю – алюминий
Е – селен С – кремний Ч – редкоземельные металлы
Если после буквы,обозначающей легирующий элемент, стоит цифра, то она указывает содержание этогоэлемента в процентах. Если цифры нет, то сталь содержит 0,8-1,5% легирующегоэлемента, за исключением молибдена и ванадия (содержание которых в солях обычнодо 0,2-0,3%), а также бора (в стали с буквой Р его должно быть не менее0,0010%).
Примеры:
14Г2 – низко легированная качественная сталь, спокойная, содержит приблизительно 14% углерода и до 2,0% марганца.
03Х16Н15М3Б — высоко легированная качественная сталь, спокойная содержит 0,03% C, 16,0%Cr, 15,0% Ni, до З,0% Мо, до 1,0%Nb.
Высококачественные и особовысококачественныестали.
Маркируют, так жекак и качественные, но в конце марки высококачественной стали ставят букву А,(эта буква в середине марочного обозначения указывает на наличие азота, специально введённого в сталь), а после марки особовысококачественной — через тире букву «Ш».
Например:
У8А — углеродистая инструментальная высоко качественная сталь, содержащая 0,8%углерода;
30ХГС-III – особовысококачественнаясреднелегированная сталь, содержащая 0,30% углерода и от 0,8 до 1,5% хрома,марганца и кремния каждого.
Отдельныегруппы сталей обозначают несколько иначе.
Шарикоподшипниковыестали маркируют буквами «ШХ», после которых указывают содержаниехрома в десятых долях процента:
ШХ6 — шарикоподшипниковая сталь, содержащая 0,6% хрома;
ШХ15ГС — шарикоподшипниковая сталь, содержащая 1,5% хрома и от 0,8 до 1,5% марганца икремния.
Быстрорежущиестали (сложнолегированные) обозначают буквой «Р», следующая заней цифра указывает на процентное содержание в ней вольфрама:
Р18-быстрорежущаясталь, содержащая 18,0% вольфрама;
Р6М5К5-быстрорежущая сталь,содержащая 6,0% вольфрама 5,0% молибдена 5,0% кобольта.
Автоматные стали обозначаютбуквой «А» и цифрой, указывающей среднее содержание углерода в сотыхдолях процента:
А12 — автоматнаясталь, содержащая 0,12% углерода (все автоматные стали имеют повышенноесодержание серы и фосфора);
А40Г — автоматнаясталь с 0,40% углерода и повышенным до 1,5% содержанием марганца.
IIКлассификация и маркировка чугунов.
Чугунами называютсплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14% углерода. Они содержат те жепримеси, что и сталь, но в большем количестве. В зависимости от состоянияуглерода в чугуне, различают:
Белый чугун,в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида, и чугун,в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободномсостоянии в виде графита, что определяет прочностные свойства сплава, чугуныподразделяют на:
1) серые — пластинчатая иличервеобразная форма графита;
2) высокопрочные — шаровидныйграфит;
3) ковкие — хлопьевидныйграфит. Чугуны маркируют двумя буквами и двумя цифрами,
соответствующими минимальномузначению временного сопротивления <span Lucida Console"">δв
при растяжении в МПа-10. Серый чугун обозначают буквами«СЧ» (ГОСТ 1412-85), высокопрочный — «ВЧ» (ГОСТ 7293-85),ковкий — «КЧ» (ГОСТ 1215-85).СЧ10 — серый чугун с пределом прочности при растяжении 100МПа;
ВЧ70 — высокопрочный чугун с сигма временным при растяжении 700 МПа;
КЧ35 — ковкийчугун с <span Lucida Console"">δв
растяжением примерно 350 МПа.Для работы вузлах трения со смазкой применяют отливки из антифрикционного чугуна АЧС-1,АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 и др., что расшифровывается следующим образом: АЧ — антифрикционный чугун:
С — серый, В — высокопрочный, К — ковкий. А цифры обозначают порядковый номер сплава согласно ГОСТу 1585-79.
IIIклассификация и маркировка цветных сплавов.
1. Медь и её сплавы.
Технически чистаямедь обладает высокими пластичностью и коррозийной стойкостью, малым удельным электросопротивлением и высокой теплопроводностью. По чистоте медь подразделяют на марки (ГОСТ859-78):
Марка
МВЧк
MOO
МО
Ml
М2
МЗ
Содержание Cu+Ag,не менее %
99,993
99,99
99,95
99,9
99,7
99,5
После обозначениямарки указывают способ изготовления меди: к — катодная, б – бес кислородная, р — раскисленная. Медь огневогорафинирования не обозначается.
МООк — технически чистая катодная медь, содержащая не менее99,99% меди и серебра.
МЗ — техническичистая медь огневого рафинирования, содержит не менее 99,5%меди и серебра.
Медные сплавыразделяют на бронзы и латуни. Бронзы- это сплавы меди с оловом (4 — 33%Sn хотя бывают без оловянные бронзы), свинцом (до 30%Pb),алюминием (5-11% AL),кремнием (4-5%Si), сурьмой и фосфором (ГОСТ 493-79, ГОСТ 613-79,ГОСТ 5017-74, ГОСТ 18175-78).
Латуни — сплавы меди с цинком (до 50%Zn) и небольшими добавками алюминия, кремния,свинца, никеля, марганца (ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80). Медные сплавыпредназначены для изготовления деталей методами литья, называют литейными,а сплавы, предназначенные для изготовления деталей пластическим деформированием- сплавами, обрабатываемыми давлением.
Медные сплавыобозначают начальными буквами их названия (Бр или Л),после чего следуют первые буквы названий основных элементов, образующих сплав,и цифры, указывающие кол-во элемента в процентах. Приняты следующие обозначениякомпонентов сплавов:
А – алюминий Мц — марганец С — свинец Б — бериллий
Мг – магний Ср – серебро Ж- железо Мш — мышьяк
Су – сурьма К– кремний Н – никель Т – титан
Кд – кадмий О – олово Ф – фосфор Х– хром
Ц — цинк
Примеры:
БрА9Мц2Л — бронза, содержащая 9% алюминия, 2% Mn, остальное Cu («Л»' указывает, что сплавлитейный);
ЛЦ40Мц3Ж-латунь,содержащая 40% Zn, 3%Mn, ~l% Fe,остальноеCu;
Бр0Ф8,0-0,3 — бронза на ряду с медью содержащая 8%олова и 0,3% фосфора;
ЛАМш77-2-0,05 — латунь содержащая 77% Cu, 2% Al, 0,055 мышьяка, остальное Zn(в обозначении латуни, предназначенной для обработки давлением, первое числоуказывает на содержание меди).
В несложных посоставу латунях указывают только содержание в сплаве меди:
Л96 — латунь содержащая 96% Cu и~4% Zn (томпак);
Лб3-латунь содержащая 63% Cuи -37% Zn.
2. Алюминий и его сплавы.
Алюминий - легкий металл, обладающий высокими тепло- и электропроводностью, стойкий к коррозии. Взависимости от степени частоты первичный алюминий согласно ГОСТ 11069-74 бываетособой (А999), высокой (А995, А95) и технической чистоты (А85, А7Е, АО и др.).Алюминий маркируют буквой А и цифрами, обозначающими доли процента свыше 99,0%Al; буква «Е»обозначает повышенное содержание железа и пониженное кремния.
А999 — алюминий особой чистоты, в котором содержится не менее 99,999% Al;
А5-алюминийтехнической чистоты в котором 99,5% алюминия. Алюминиевые сплавы разделяют надеформируемые и литейные. Те и другие могут быть не упрочняемые и упрочняемыетермической обработкой.
Деформируемыеалюминиевые сплавы хорошо обрабатываются прокаткой, ковкой, штамповкой. Ихмарки приведены в ГОСТ4784-74. К деформируемым алюминиевым сплавам неупрочняемым термообработкой, относятся сплавы системыAl-Mn иAL-Mg:Aмц;АмцС; Амг1; АМг4,5; Амг6. Аббревиатура включает всебя начальные буквы, входящие в состав сплава компонентов и цифры, указывающиесодержание легирующего элемента в процентах. К деформируемым алюминиевымсплавам, упрочняемым термической обработкой, относятся сплавы системыAl-Cu-Mg с добавкаминекоторых элементов (дуралюны, ковочные сплавы), атакже высокопрочные и жаропрочные сплавы сложного хим.состава.Дуралюмины маркируются буквой «Д» ипорядковым номером, например: Д1, Д12, Д18, АК4, АК8.
Чистый деформируемый алюминийобозначается буквами «АД» и условным обозначением степени егочистоты: АДоч (>=99,98% Al), АД000(>=99,80%Аl), АД0(99,5%Аl), АД1 (99,30% Al), АД(>=98,80%Аl).
Литейныеалюминиевые сплавы (ГОСТ 2685-75) обладает хорошей жидко-текучестью, имеет сравнительно небольшую усадку и предназначены в основном для фасонного литья. Эти сплавымаркируются буквами«АЛ»с последующим порядковым номером:АЛ2,АЛ9, АЛ13, АЛ22, АЛЗО.
Иногда маркируютпо составу:АК7М2; АК21М2, 5Н2,5;АК4МЦ6. В этом случае «М»обозначает медь. «К»-кремний, «Ц»-цинк, «Н»-никель; цифра-среднее % содержание элемента.
Из алюминиевыхантифрикционных сплавов (ГОСТ 14113-78) изготовляют подшипники и вкладыши каклитьем так и обработкой давлением. Такие сплавы маркируют буквой «А»и начальными буквами входящих в них элементов: А09-2, А06-1, АН-2,5, АСМТ. Впервые два сплава входят в указанное количество олова и меди (перваяцифра-олово, вторая-медь в %), в третий 2,7-3,3% Ni и вчетвертый медь сурьма и теллур.
3. Титан и его сплавы.
Титан — тугоплавкий металл с невысокой плотностью. Удельная прочность титана выше, чему многих легированных конструкционных сталей, поэтому при замене сталейтитановыми сплавами можно при равной прочности уменьшить массу детали на 40%.Титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается, из него можно изготовитьсложные отливки, но обработка резанием затруднительна. Для получения сплавов сулучшенными свойствами его легируют алюминием, хромом, молибденом. Титан и егосплавы маркируют буквами «ВТ» и порядковым номером:
ВТ1-00, ВТЗ-1,ВТ4, ВТ8, ВТ14.
Пять титановыхсплавов обозначены иначе:
0Т4-0, 0Т4, 0Т4-1, ПТ-7М, ПТ-3В.
4. Магний и его сплавы.
Средипромышленных металлов магний обладает наименьшей плотностью(1700 кг/м3).Магний и его сплавы неустойчивы против коррозии, при повышении температурымагний интенсивно окисляется и даже самовоспламеняется. Он обладает малойпрочностью и пластичностью, поэтому как конструкционный материал чистый магнийне используется. Для повышения химико-механических свойств в магниевые сплавывводят алюминий, цинк, марганец и другие легирующие добавки.
Магниевые сплавыподразделяют на деформируемые (ГОСТ 14957-76) и литейные (ГОСТ 2856-79).Первые маркируются буквами «МА», вторые «МЛ». После букв указываетсяпорядковый номер сплава в соответствующем ГОСТе.
Например:
МА1-деформируемый магниевый сплав №1;
МЛ19-литейныймагниевый сплав №19
Ниже приведены индивидуальные задания по расшифровке марок конструкционных материалов.
МАРКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
1
БСт3кп, 08Х20Н14С2, Р9, СЧ25, М006, Амч3, ВТ1-00, МЛЗ
2
11Х11Н2В2МФ, ШХ30, У11, ВЧ45, БрА9Мц2Л, АЛ19, ВТ1-0, МЛ4
3
25ХГС А, Р6М5Ф2К8, 50, КЧ50, БрА7Мц15ЖЗН2Ц2, А6, ОТ4-0, МА1
4
45ХНЗМФА, ШХ9, 20пс, АЧС-4, Бр04Ц7С5, АД0Е, ОТ4-1, МА2
5
10Х17Н13М2Т, А20, Ст6, АЧК-1, БрОФ4-0, 25; АЛЗЗ, ОТ-4, МЛ19
6
Ст5ГпсЗ, 25Х13Н2, 15кп, АВЧ-1, ЛС63-2, Амц, ВТ5, МЛ15
7
16Х11Н2ВМФ, А40Г, ШХ15, СЧ10, ЛА77-2, Д16, ВТ9, МА18
8
45Х22Н4МЗ, У 13, ВСт2пс2, ВЧ1СО, М2р, АЛ25, ВТ14, МА15
9
31Х19Н9МВБТ, Р9, 45, КЧ45, БрСуЗНЗЦЗС20Ф, А8, ВТ16, МЛ5
10
12Х18Н9Т, ШХ15ГС, А20, АЧС-5, ЛЦ40МцЗА, АЛ21, ВТ20, МА17
11
ВСт3пс, 20Х, Р12, АЧВ-2, ЛЖМц59-1-1, АК4М4, ВТ22, МЛ6
12
15Х60Ю, Р6М5, У13А, АЧК-2, ЛС59-1, Д12, ПТ-7М, МЛ10
13
38Х2МЮА, ВСт4пс2, 50Г, АЧС-3, Л68, А5Е, ПТ-ЗВ, МА-12
14
36Х18Н25С2, А30, ВСт2кбп, КЧ60, БрАЖНЮ-4-4, АЛ2, ВТ9, МА11
15
40ХМФА, РОМЗФ2, АЗ0, ВЧ80, БрА7Мц15ЖЗН2Ц2, АК9, ВТ5, МЛ8
16
Ст0, 30Х13, Р6М5Ф2К8, Сч15, БрА9Ж4Н4Мц1, Амг6, ВТ1-0, МА21
17
09Х16Н4Б, ВСт3Г, ШХ6, СЧ18, ЛЦ23АбЖЗМц2, Д16, ВТ16, МЛ19
18
45ХНЗМФ-Ш, У11,All,ВЧ70, ЛАМш77-2-0,05, АЛ23, ВТ5.МА18
19
14Г2АФ, РОМ2ФЗ, ВСт5сп, СЧ24, Бр0Фб, 5-0, 15; Д18, ВТ1-00, МА19
20
15Х7Н2Т-Ш, Р6М5Ф2К8, ШХ9, КЧ63, ЛК80-3, АК4М4.ВТ22, МЛ8
21
ВСт1, 50ХГ, РОМЗФ2, АЧС-6, БрКМцЗ-1, АК7, ВТ20, МЛ12
22
08Х18Т1, У10А, 30пс, ВЧ40, Бр06Ц6СЗ, АЛ9, ПТ-3В, МА2
23
Р12, 13Х14НВ2ФР, Ст5пс3, СЧ20, ЛЦ38Мц2С2, Амг2, ВТЗ, МЛ4
24
У9, 07Х25Н13, ШХ15, КЧ35, БрАЖНМц9-4-4-1, АД0, ВТ14, МА20
25
А11, 20Х12ВНМФ, 25сп, ВЧ80, ЛАНКМц75-2-2, 5-0,5-0,5; А7, ВТ9, МЛ9