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

еще рефераты
Еще работы по материаловедению