FAQ по металлам и сплавам для пневмостроителя

Модераторы: shapanur, lomaster

Сообщение 24 ноя 2007, 13:35.

решил устранить пробел в инфе по МЕТАЛЛАМ И ИХ СПЛАВАМ
на авторство информации не претендую:источники самые разные-нет, мои знания и прочее....
итак погнали...
постепенно буду пополнять наш кладезь информации :)
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.


Сообщение 24 ноя 2007, 13:35

Конструкторы при выборе материала для какой-либо конструкции или
изделия не могут учитывать только один или два каких-либо критерия,
характеризующие свойства материала, им необходимо знать его конструктивную
прочность.
Конструктивная прочность - это определенный комплекс механических
свойств, обеспечивающий длительную и надежную работу материала в условиях
его эксплуатации. Конструктивная прочность - это прочность материала
конструкции с учетом конструкционных, металлургических, технологических и
эксплуатационных факторов, т. е. это комплексное понятие. Считается, что
как минимум нужно учитывать четыре критерия: жесткость конструкции,
прочность материала, надежность и долговечность материала в условиях
работы данной конструкции.
Жесткость конструкции. Для многих силовых элементов конструкций -
шпангоутов, стрингеров, плоских пластинок, цилиндрических оболочек и т, п.
- условием, определяющим их работоспособность, является местная или общая
жесткость (устойчивость), определяемая их конструктивной формой, схемой
напряженного состояния и т. д., а также и свойствами материала.
Показателем жесткости материала является модуль продольной упругости Е
(модуль жесткости) - структурно нечувствительная характеристика, зависящая
только от природы материала.
Среди главных конструкционных материалов наиболее высокое значение
модуля Е имеет сталь, наиболее низкое - магниевые сплавы и стеклопластики.
Однако оценка этих материалов существенно изменяется при учете их
плотности и использовании критериев удельной жесткости и устойчивости:
Е/(,(E/()1/2,(E/()1/3

Таблица 1.Удельная жесткость (устойчивость) конструкционных
материалов
При оценке по этим критериям, выбираемыми в соответствии с формой и
напряженным состоянием, во многих случаях наиболее выгодным материалом
являются магниевые сплавы и стеклопластики, наименее выгодным -
углеродистые и легированные стали.
Прочность - способность тела сопротивляться деформациям и разрушению.
Большинство технических характеристик прочности ((в, (0,2) определяют в
результате статического испытания на растяжение.
Эти характеристики зависят от структуры и термической обработки.
Прочность конструкционных материалов, используемых в технике,
изменяется в очень широком диапазоне - от 100(150 до 2500(350О МПа. Однако
выбор материала только по абсолютному значению показателей прочности (т
((0,2), (в и др. не дает правильной оценки возможностей материала. Для
создания конструкции (машины) с минимальной массой большое значение имеет
плотность материалов (. С учетом этого более правильно оценивать значение
его удельной прочности отношением характеристик прочности (т, (в и др. к
плотности материала (например, (в/(, (т/(, где ( - плотность материала,
г/см3).
Из данных, приведенных в табл. 2, видно, что, например, алюминиевые
сплавы, имея значительно меньшую абсолютную прочность, чем углеродистые и
многие легированные стали, превосходят их по удельной прочности. Это
означает, что при равной прочности масса изделия из алюминиевых сплавов
меньше, чем
Таблица 2. Удельная прочность некоторых конструкционных материалов

изделия из стали. Наиболее высокую удельную прочность имеют стеклопластики
типа СВАМ, а из металлических конструкционных материалов - титановые
сплавы.
Оценивая реальную прочность конструкционного материала, следует
учитывать характеристики пластичности (, (, а также вязкость материала, так
как именно эти показатели в основном определяют возможность хрупкого
разрушения. Это относится и к высокопрочным материалам, которые, обладая
высокой прочностью, склонны к хрупкому разрушению
Модуль упругости Е и (0,2 являются расчетными характеристиками,
определяющими допустимую нагрузку.
Надежность-свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои
эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого
промежутка времени или требуемой наработки. Надежность конструкции - это
также ее способность работать вне расчетной ситуации, например,
выдерживать ударные нагрузки. Главным показателем надежности является запас
вязкости материала, который зависит от состава, температуры (порог
хладноломкости), условий нагружения, работы, поглощаемой при
распространении трещины и т. д.
Сопротивление материала хрупкому разрушению является важнейшей
характеристикой, определяющей надежность работы конструкций.
Долговечность-свойство изделия сохранять работоспособность до
предельного состояния (невозможности его дальнейшей эксплуатации).
Долговечность конструкции зависит от условий ее работы. Прежде всего это
сопротивление износу при трении и контактная прочность (сопротивление
материала поверхностному износу, возникающему при трении качения со
скольжением). Кроме того, долговечность изделия зависит от предела
выносливости, зависящего в свою очередь от состояния поверхности и
коррозионной стойкостью материала.
1. Классификация и маркировка углеродистых и легированных сталей
Сплавы железа - сталь и чугун - основные металлические материалы,
используемые в различных отраслях народного хозяйства. Наиболее широко
применяют стали. Они должны иметь хорошие технологические свойства: легко
обрабатываться давлением (многие изделия получают прокаткой, ковкой или
штамповкой), а также хорошо обрабатываются на металлорежущих станках,
свариваться. В ряде случаев от них требуется высокая коррозионная стойкость
или жаропрочность и т. д.
Достоинством сталей является возможность получать нужный комплекс
свойств, изменяя их состав и вид обработки.
Стали подразделяют на углеродистые и легированные.
Углеродистые стали - это основной конструкционный материал, который
используют в различных областях промышленности. Они проще в производстве и
значительно дешевле легированных. Свойства их определяются количеством
углерода и содержанием присутствующих в них примесей, которые
взаимодействуют и с железом, и с углеродом.
1.1 Влияние углерода
Механические свойства углеродистой стали зависят главным образом
от содержания углерода. С ростом содержания углерода в стали
увеличивается количество цементита и соответственно уменьшается
количество феррита, т. е. повышаются прочность и твердость и уменьшается
пластичность. Как видно из графика, приведенного на рис. 1, прочность
повышается только до 1 % С, а при более высоком содержании углерода она
начинает уменьшаться. Происходит это потому, что образующаяся по границам
зерен в заэвтектоидных сталях сетка вторичного цементита снижает прочность
[pic]
Рис. 1. Зависимость свойств горячекатаной углеродистой стали от
содержания углерода

стали. Кроме углерода, в стали есть еще другие элементы - примеси,
присутствие которых обусловлено разными причинами. Различают постоянные,
скрытые, случайные и специально введенные примеси.
1.2.Влияние примесей
Постоянные примеси - это кремний, марганец, фосфор и сера.
Марганец и кремний вводят в процессе выплавки в сталь для ее
раскисления, т.е. для удаления FеО, поэтому их также называют
технологическими: примесями.
Кроме того, марганец способствует уменьшению содержания сульфида
железа FeS в стали: FeS+Mn(MnS+Fe. Марганец и кремний растворяются в
феррите, повышая его прочность; марганец может также растворяться в
цементите. Углеродистые стали обычно содержат до 0,7 - 0,8 % Мn и до 0,5 %
Si.
Сера - вредная примесь - попадает в сталь главным образом с исходным
сырьем-чугуном. Сера нерастворима в железе, она образует с ним соединение
FeS-сульфид железа. При взаимодействии с железом образуется эвтектика
(Fе+FеS) с температурой плавления 988 (С. Поэтому при нагреве стальных
заготовок для пластической деформации выше 900 (С сталь становится хрупкой.
При горячей пластической деформации заготовки разрушаются. Это явление
называется красноломкость. Одним из способов уменьшения влияния серы
является введение марганца. Соединение MnS плавится при 1620 (С, эти
включения пластичны и не вызывают красноломкости.
Содержание серы в сталях допускается не более 0,06 %.
Фосфор попадает в сталь главным образом также с исходным чугуном,
использованным для выплавки стали. До 1,2 % фосфора растворяется в феррите,
уменьшая его пластичность. Фосфор обладает большой склонностью к ликвации,
поэтому даже при незначительном среднем количестве фосфора в отливке всегда
могут образовываться участки, богатые фосфором. Располагаясь вблизи границ
зерен, фосфор повышает температуру перехода в хрупкое состояние, т. е.
вызывает хладноломкость. Поэтому фосфор, как и сера, является вредной
примесью, содержание его в углеродистой стали допускается до 0,05 %.Чем
больше углерода в стали, тем сильнее влияние фосфора на ее хрупкость.
Содержание серы и фосфора в стали зависит от способа ее выплавки.
Скрытые примеси. Так называют присутствующие в стали газы - азот,
кислород, водород - ввиду сложности определения их количества. Газы
попадают в сталь при ее выплавке. В твердой стали они могут присутствовать,
либо растворяясь в феррите, либо образуя химические соединения (нитриды,
оксиды). Газы могут находиться и в свободном состоянии в различных
несплошностях. Даже в очень малых количествах азот, кислород и водород
сильно ухудшают пластические свойства стали. Содержание их допускается 10-2-
10-4 %. В результате вакуумирования стали их содержание уменьшается,
свойства улучшаются. Случайной примесью может быть любой элемент (медь,
алюминий, вольфрам, никель), который попал в шихту вместе с металлоломом
или чугуном при выплавке стали. Содержание этих элементов ниже тех
пределов, когда их вводят специально как легирующие добавки.
Специальные примеси. Это элементы, специально вводимые в сталь для
получения каких-либо заданных свойств. Такие элементы называют легирующими,
а стали, их содержащие - легированными сталями.
Содержание легирующих элементов в сталях может изменяться в очень
широких пределах. Сталь считают легированной хромом или никелем, если
содержание этих элементов составляет 1 % или более. При содержании
ванадия, молибдена, титана, ниобия и других элементов более 0,1-0,5 %
стали считают легированными этими элементами. Сталь является легированной и
в том случае, если в ней содержатся только элементы, характерные для
углеродистой стали, марганец или кремний, а их количество должно превышать
1 %.
В конструкционных сталях легирование осуществляют с целью улучшения
механических свойств - прочности, пластичности и т.д. Кроме того, при
введении в сталь легирующих элементов меняются физические, химические и
другие ее свойства. Нужный комплекс свойств достигается не только
легированием, но и рациональной термической обработкой, в результате
которой получается необходимая структура.
Как правило, легирующие элементы существенно повышают стоимость
стали, а некоторые из них к тому же являются дефицитными металлами, поэтому
добавление их в сталь должно быть строго обосновано.
Существует несколько классификаций, позволяющих систематизировать
стали, что упрощает поиск стали нужной марки с учетом ее свойств.
Стали классифицируют по химическому составу, способу выплавки, по
структуре в отожженном или нормализованном состоянии, по качеству и по
назначению.
1.3.Классификация сталей
По химическому составу прежде всего все стали можно разделить на две
большие группы: углеродистые и легированные. В свою очередь легированные
стали в зависимости от числа легирующих элементов различают как
трехкомпонентные (содержат кроме железа и углерода один какой-либо
легирующий элемент), четырехкомпонентные и т.д. Более распространенной
является классификация с указанием легирующих элементов: стали хромистые,
хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и т.д.
По степени легирования, т.е. по содержанию легирующих элементов,
стали условно подразделяют на низколегированные (содержат в общем 2,5-5 %
легирующих элементов), среднелегированные (до 10 %) и высоколегированные
(более 10 %).
По способу выплавки. Углеродистые стали выплавляют главным образом
мартеновским и кислородно-конвертерным способами. Наиболее качественную
углеродистую сталь выплавляют в электрических дуговых печах.
Рис 2. Диаграммы изотермического распада аустенита трех классов стали
В зависимости от степени раскисления при выплавке стали могут быть
спокойными (сп), полуспокойными (пс) или кипящими (кп), что и указывают в
марке. Спокойные, полуспокойные и кипящие стали при одинаковом содержании
углерода имеют практически одинаковую прочность. Главное их различие
заключается в пластичности, которая обусловлена содержанием кремния.
Содержание кремния в спокойной стали 0,15-0,35 %, в полуспокойной 0,05-0,15
%, в кипящей «0,05 %. Легированные стали выплавляют только спокойными в
мартеновских или электрических печах.
В результате уменьшения содержания кремния в феррите кипящих сталей
они становятся мягкими, поэтому кипящая сталь хорошо штампуется в холодном
состоянии (например, для изготовления деталей глубокой вытяжкой). Но из-за
большого содержания газов, особенно азота, кипящие стали склонны к
деформационному старению. Кроме того, большое содержание кислорода в этой
стали повышает порог хладноломкости, кипящие стали становятся хрупкими уже
при -10 (С, в то время как спокойные стали, содержащие одинаковое
количество углерода, могут работать до -40 (С. Они более склонны к
зональной ликвации. Это наиболее дешевые стали, но качество металла низкое,
поэтому их используют для изготовления неответственных деталей.
По структуре в отожженном состоянии стали делят на доэвтектоидные,
эвтектоидные и заэвтектоидные. Легированные стали, кроме того, могут быть
ферритного, аустенитного и ледебуритного классов. К ферритному классу
относятся стали, в которых при малом содержании углерода имеется большое
количество ферритообразующих легирующих элементов, например, хрома. К
ледебуритному классу относятся стали с большим содержанием углерода и
карбидообразующих элементов, в результате чего в их структуре имеются
первичные карбиды - легированный ледебурит.
По структуре после охлаждения на воздухе легированные стали разделяют
на три основных класса: перлитный, мартенситный и аустенитный (рис. 2)
(структуру во всех случаях определяют по образцам небольшого сечения,
диаметром до 25 мм). Ранее было отмечено, что легирующие элементы
увеличивают устойчивость аустенита в перлитной области и понижают
температуру мартенситного превращения. Поэтому при одинаковой скорости
охлаждения до комнатных температур при разном содержании легирующих
элементов и углерода получаются различные структуры.
В основе классификации стали по качеству лежит содержание вредных
примесей - серы и фосфора. Различают углеродистую сталь обыкновенного
качества, сталь качественную конструкционную и сталь высококачественную.
Углеродистые стали общего назначения (ГОСТ 380-71) содержат
повышенное количество S (до 0,05 %) и Р (до 0,04 %, Ст0 до 0,07 % Р). Эти
стали выплавляют преимущественно в больших мартеновских печах скрап-рудным
процессом или в кислородных конвертерах. Обозначение марок стали - буквенно-
цифровое: буквы Ст означают "сталь" цифры от 0 до 6-условный номер марки,
например, Ст0, Ст2...Ст6. Степень раскисленности стали обозначают буквами
кп, пс и сп. Кипящими выплавляют стали марок Ст0-Ст4, полуспокойными и
спокойными можно выплавлять все стали от Ст1 до Ст6.
Сталь подразделяют на три группы: А, Б и В в марках указывают только
группы Б и В, например Ст2кп (сталь 2, группы А, кипящая); БСт3кп (сталь 3,
группы Б, кипящая); ВСт3пс (сталь 3, группы В, полуспокойная); ВСт4сп
(сталь 4, группы В, спокойная) и т.п.
Химический состав стали группы А не регламентируется, его только
указывают в сертификатах металлургического завода изготовителя. Стали этой
группы обычно заказчики используют в состоянии поставки, поэтому их
поставляют по механическим свойствам (в, (т, и (. С увеличением номера
стали прочность растет, а пластичность уменьшается:
Сталь Ст1пс Ст3пс и Ст3сп Ст6сп
(в, Мпа 320-420 380-490 »600
(т, Мпа - 210-250 300-320
(, % 31-34 23-26 12-15
Стали группы Б поставляют по химическому составу, так как эти стали
в дальнейшем обычно подвергают различной обработке (ковке, сварке,
термической обработке) с целью получения нужного заказчику комплекса
механических свойств.
Стали группы В поставляют по химическому составу и механическим
свойствам - по нормам для сталей групп А и Б.
Углеродистая сталь обыкновенного качества - дешевая и во многих
случаях удовлетворяет требованиям по механическим свойствам, предъявляемым
к металлу. Ее выплавка составляет около 80 % всего производства
углеродистых сталей.
Качественные стали. В качественных сталях максимальное содержание
вредных примесей составляет не более 0,04 % серы и 0,04 % фосфора.
Качественная сталь менее загрязнена неметаллическими включениями и имеет
меньшее содержание растворенных газов. В случае примерно одинакового
содержания углерода качественные стали имеют более высокую пластичность и
вязкость по сравнению со сталями обыкновенного качества особенно при низких
температурах. Качественные углеродистые стали поставляют по химическому
составу и по механическим свойствам. Марки сталей обозначают цифрами,
указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента (пределы по
углероду 0,07-0,08 % для одной марки), степень раскисленности - буквами пс,
кп (спокойные, качественные стали маркируют без индекса). Например, сталь
10кп (0,10 % С, кипящая), сталь 30пс (0,30 % С, полуспокойная), сталь 45
(0,45 % С, спокойная) и т.д. Качественные углеродистые стали поставляются
заказчику в различном состоянии: без термической обработки, после
нормализации, различной степени пластической деформации и т.д.
В высококачественных сталях стремятся получить минимально возможное
содержание серы и фосфора (S(0,035 % и Р( 0,035 %). Поскольку при этом
стоимость стали существенно возрастает, конструкционные углеродистые стали
редко выплавляют высококачественными. Для обозначения высокого качества
стали в конце обозначения марки стали ставят букву А, например, сталь У10А.
Легированные стали выплавляют только качественными, а чаще -
высококачественными. Для обозначения марок легированных сталей в нашей
стране принята буквенно-цифровая система.
Легирующие элементы обозначают следующими буквами: хром - Х, никель -
Н, молибден - М, вольфрам - В, кобальт - К, титан - Т, азот - А, марганец -
Г, медь - Д, ванадий - Ф, кремний - С, фосфор - П, алюминий - Ю, бор - Р,
ниобий - Б, цирконий - Ц.
Марка стали обозначается сочетанием букв и цифр. Для конструкционных
марок стали первые две цифры показывают среднее содержание углерода в сотых
долях процента. Содержание легирующих элементов, если оно превышает 1 %,
ставят после соответствующей буквы в целых единицах. Например, сталь марки
18ХГТ содержит около 0,18 % С; 1 % Сг; 1 % Мn и около 0,1 % Тi; марки 12ХН3
-0,12 % С; 1 % Сг и 3 % Мn.
Нестандартные стали обозначают различным образом. Наиболее часто
встречается обозначение буквами ЭИ и ЭП и номером. Такая маркировка
показывает, что сталь выплавлена на заводе "Электросталь" (буква Э), сталь
исследовательская (буква И) или пробная (буква П). Состав таких сталей
приведен в справочниках.
Особо высококачественными выплавляют только легированные стали и
сплавы. Они содержат не более 0,015 % серы и 0,025 % фосфора. К ним
предъявляют повышенные требования и по содержанию других примесей.
По назначению стали подразделяют на три основные группы:
конструкционные, инструментальные и с особыми свойствами. В основу
классификации первых двух групп положено содержание углерода. Стали,
содержащие до 0,25 % С, используют как котельные, строительные и для
деталей машин, подвергаемых цементации. Низкое содержание углерода в
котельных и строительных сталях обусловлено тем, что детали котлов и
строительных конструкций соединяют сваркой, а углерод ухудшает
свариваемость.
Для деталей машин, испытывающих ударные нагрузки, применяют стали,
содержащие 0,36-0,50 % С (сталь 35, сталь 40, сталь 45, сталь 40ХН и т.д.).
Эти стали подвергают термической обработке-закалке с последующим
высокотемпературным отпуском (улучшению).
Для пружин и рессор используют стали, содержащие 0,50-0,70 % С. Эти
стали также применяют только после соответствующей термической обработки.
Из стали с 0,7-1,5 % С изготавливают ударный и режущий инструмент.
Углеродистые стали маркируют У7, У8..., У13, где буква У означает
углеродистую сталь, число показывает содержание углерода в десятых долях
процента, т.е. сталь У10 содержит 1 % С. Эти стали иногда выплавляют
высококачественными и тогда их маркируют 10А или УЗА и т.п. Химический
состав и механические свойства углеродистых инструментальных сталей
приведены в ГОСТ 1435-74.
У инструментальных легированных сталей содержание углерода также
обозначают в десятых долях процента, например, сталь 9ХС содержит 0,9 % С;
1 % Сг и 1,4 % Si. Если углерода больше 1 %, то цифры не указывают,
например, стали ХВГ, ХГ и т.д.
Стали и сплавы с особыми свойствами.
К ним относят коррозионностойкие и кислотоупорные; жаропрочные и
жаростойкие стали и сплавы: с особыми магнитными свойствами и т. д.
1.4.Дефекты легированных сталей
Кроме дефектов, характерных для углеродистых сталей, в легированных
сталях проявляются и специфические дефекты: дендритная ликвация, флокены и
отпускная хрупкость II рода.
Дендритная ликвация. Наличие легирующих элементов увеличивает
температурный интервал кристаллизации. Кроме того, диффузионные процессы в
легированных сталях протекают медленно. В результате увеличивается
склонность таких сталей к дендритной ликвации и полосчатости в структуре.
Устраняется дендритная ликвация диффузионным отжигом.
Флокены. Как уже отмечалось, газы оказывают различное влияние газов
на свойства сталей, указывалось на их нежелательное присутствие, так как
свойства сталей ухудшаются, например, возникает один из дефектов
легированных сталей-флокены (трещины, которые можно выявить при
макротравлении). На изломах флокены имеют вид блестящих круглых или
овальных пятен, являющихся поверхностью трещин. Установлено, что флокены
образуются при быстром охлаждении металла от 200 (С после ковки или
прокатки вследствие присутствия в металле водорода, растворившегося в
жидком металле при плавке. Выделяясь в деформированной стали из твердого
раствора, он вызывает сильные внутренние напряжения, приводящие к
образованию флокенов. Флокены чаще образуются в конструкционных сталях,
содержащих хром и никель. Для предупреждения их образования после горячей
пластической деформации металл в области 250-200 (С охлаждают медленно или
подвергают выдержке при этих температурах. Это дает возможность водороду
удалиться из стали.
Цементуемые стали
Некоторые детали работают в условиях поверхностного износа, испытывая
при этом и динамические нагрузки. Такие детали изготавливают из
низкоуглеродистых сталей, содержащих 0,10-0,30 % С, подвергая их затем
цементации.
Для изделий небольших размеров, деталей неответственного назначения
применяют стали 10, 15, 20, для деталей более сложной формы, деталей сильно
нагруженных, крупных применяют низколегированные стали с небольшим
содержанием углерода. В качестве легирующих элементов в цементуемые стали
добавляют хром, никель и др.
Изделия небольшого сечения и несложной. формы, работающие при
повышенных удельных нагрузках (втулки, валики, оси, кулачковые муфты,
поршневые пальцы и т.д.), делают из хромистых сталей 15Х, 20Х, содержащих
около 1 % Сг. При содержании хрома до 1,5 % в цементованном слое повышается
концентрация углерода, образуется легированный цементит (Fе, Сг)3С,
увеличивается глубина эвтектоидного слоя, а после термической обработки
увеличивается и глубина закаленного слоя. Дополнительное легирование этих
сталей ванадием (0,1(0,2 %)-сталь 15ХФ-способствует получению более мелкого
зерна, что улучшает пластичность и вязкость.
Для изготовления цементуемых деталей средних размеров, испытывающих
при работе высокие удельные нагрузки, используют стали, в состав которых
входит никель (20ХН, 12ХНЗА). Несколько уменьшая глубину цементованного
слоя, Ni в то же время увеличивает глубину закаленного слоя, препятствует
росту зерна и образованию грубой цементитной сетки. Никель положительно
влияет и на свойства стали в сердцевине изделия. Из-за дефицитности никеля
эти стали заменяют другими легированными сталями. К ним относятся
хромомарганцевые стали с небольшим количеством титана (0,006-0,12 %):
18ХГТ, 30ХГТ. В цементуемые стали титан вводят только для измельчения
зерна. При большем его содержании он уменьшает глубину цементованного
закаленного слоя и прокаливаемость.
Наиболее высоколегированные цементуемые стали (12Х2Н4, 18Х2Н4В и др.)
используют для изготовления деталей больших сечений. Эти стали являются
наиболее высокопрочными из всех цементуемых сталей.
С целью повышения прочности для цементуемых сталей применяют стали,
легированные бором (0,002-0,005 %): 15ХР, 20ХГР и др. Сталь 20ХГНР в целях
экономии никеля применяют вместо стали 12ХНЗА. При ХТО следует учитывать,
что бор, увеличивая прокаливаемость, способствует росту зерна при нагреве.
Для уменьшения чувствительности сталей к перегреву их дополнительно
легируют Тi или Zr.
Обычно изделия, изготовленные из высоколегированных цементуемых
сталей, подвергают цементации на небольшую глубину.
3. Улучшаемые стали
Улучшаемыми сталями называют среднеуглеродистые конструкционные стали
(0,3-05 % С), подвергаемые закалке и последующему высокотемпературному
отпуску. После такой термической обработки стали приобретают структуру
сорбита, хорошо воспринимающую ударные нагрузки. Углеродистые улучшаемые
стали (стали 35, 40, 45 и 50) обладают небольшой прокаливаемостью (до 10
мм), поэтому механические свойства с увеличением сечения изделия
понижаются. Для мелких деталей после термической обработки получают
(в=600(700 МПа и КСU=0,4-0,5 МДж/м2. Если от деталей требуется более
высокая поверхностная твердость (шпиндели, валы, оси и т.д.), то после
закалки их подвергают отпуску на твердость НRС 40-50. Для получения высокой
поверхностной твердости используют закалку ТВЧ (шестерни, коленчатые валы,
поршневые пальцы и т.д.).
Для получения высоких механических свойств в деталях сечением более
25-30 мм применяют легированные стали, которые обладают большей
прокаливаемостью, более мелким зерном, их критическая скорость закалки
меньше, следовательно, меньше закалочные напряжения, выше устойчивость
против отпуска. Отсюда их основное преимущество перед углеродистыми
конструкционными сталями-лучший комплекс механических свойств: выше
прочность при сохранении достаточной вязкости и пластичности, ниже порог
хладноломкости.
Большинство легированных конструкционных сталей относится к
перлитному классу.
При создании легированных сталей всегда учитывают стоимость
легирующего элемента и его дефицитность.
Основным легирующим элементом в конструкционных сталях является
хром, содержание которого обычно составляет 0,8-1,1 %; марганца в сталях до
1,5 %; кремния 0,9-1,2 %; молибдена 0,15-0,45 %; никеля 1-4,5 %. Общая
сумма легирующих элементов не превышает 3-5 %.
Все перечисленные элементы, кроме никеля, увеличивая прочность стали,
понижают ее пластичность и вязкость. Никель является исключением-он
оказывает особенно положительное влияние на свойства стали, увеличивая ее
прочность, не понижая пластичность и вязкость. Кроме того, никель понижает
порог хладноломкости. Поэтому стали, содержащие никель, особенно ценны
как конструкционный материал.
Кроме названных элементов, в конструкционные стали для деталей машин
вводят около 0,1 % V, Тi, Nb, Zr для измельчения зерна. Введение
0,002-0,003 % В увеличивает прокаливаемость.
Улучшаемые стали можно условно разделить на несколько групп. Широко
применяют стали, легированные хромом, особенно стали марок 40Х, 45Х. Для
увеличения прокаливаемости в них иногда добавляют бор (сталь 40ХР).
Увеличение прокаливаемости (в сечении до 40 мм) достигается и добавлением в
хромистые стали около 1 % Мn: 30ХГ, 40ХГ, 40ХГР и др. Для уменьшения
склонности хромистых сталей к отпускной хрупкости II рода вводят 0,15-0,25
% Мо.
Хромомарганцевые стали 20ХГС, 25ХГС, 30ХГС, называемые хромансиль,
легированы хромом, кремнием и марганцем, т.е. не содержат дефицитных
легирующих элементов. Эти стали обладают хорошей свариваемостью и
прочностью, например, сталь 30ХГС после термической обработки имеет (в=1650
МПа при КСU=0,4 МДж/м2. Недостаток этих сталей склонность к отпускной
хрупкости II рода и к обезуглероживанию поверхности при нагреве.
Чем больше размер детали, сложнее ее конфигурация, выше напряжения,
возникающие в ней в процессе работы, тем с большим количеством никеля
применяют сталь для ее изготовления: 40ХНМ, 30ХН2МФ, 38ХНЗМФ и т.д.
Молибден и волъфрам вводят в состав сталей также для уменьшении
склонности к отпускной хрупкости. На рис. 3 приведена диаграмма, позволяющая
выбрать нужную марку стали, в зависимости от заданных прочности и размеров
сечения.
Рис. 3.Диаграмма для выбора марок конструкционной стали в зависимости от
заданной прочности и размера сечения детали:
1 - 30ХН3М; 2 - 30ХН3; 3 - 34ХМА; 4 - 33ХСА;
5 - 30Н3; 6 - 35ХА; 7 - 35СГ; 8 - сталь 30
4. Высокопрочные стали
С каждым годом растет потребность в материалах, обладающих высокой
прочностью и вместе с этим необходимыми пластичностью и вязкостью. В
обычных конструкционных сталях предел прочности (в как правило, получают не
более 1100-1200 МПа, так как при большей прочности сталь практически
становится хрупкой.
Стали, в которых подбором химического состава и оптимальной термической
обработки получают (в=1800(2000 МПа, называют высокопрочными.
Высокопрочное состояние может быть получено несколькими способами. Один из
таких способов-легирование среднеуглеродистых сталей (0,4-0,5 % С) хромом,
вольфрамом, молибденом, кремнием и ванадием. Эти элементы затрудняют
разупрочняющие процессы при нагреве до 200-300 (С. При этом получают мелкое
зерно, что в свою очередь понижает порог хладноломкости, увеличивает
сопротивление хрупкому разрушению. Например, сталь, содержащая 0,4 % С; 5 %
Сг; 1 % Мо и 0,5 % V, после закалки в масле и низкотемпературного отпуска
при 200 (С имеет (в=2000 МПа при (=10 %, (=40 % и КСU=0,3 МДж/м2.
Стали 30ХГСНА, 40ХГСНЗВА, 30Х2ГСНЗВМ и т.п. после термической обработки на
структуру нижнего бейнита (закалка и низкий отпуск или изотермическая
закалка) приобретают высокую прочность-такая обработка сообщает сталям
меньшую чувствительность к надрезам. Прочность (в=1600(1850 МПа при
((15(12 % и КСU=0,4(0,2 МДж/м2.
Высокая прочность легированных конструкционных сталей может быть получена и
за счет применения термомеханической обработки (ТМО). Так, сталь 30ХГСА,
40ХН, 40ХНМА, 38ХНЗМА после НТМО имеют временное сопротивление разрыву до
2800 МПа, относительное удлинение и ударная вязкость увеличиваются в 1,5-2
раза по сравнению с обычной термической обработкой. Объясняется это тем,
что частичное выделение углерода из аустенита при деформации облегчает
подвижность дислокаций внутри кристаллов мартенсита, что и способствует
повышению пластичности (охрупчивание при закалке сталей объясняется именно
малой подвижностью дислокаций в мартенсите при значительном содержании в
нем углерода).
Мартенситностареющие (Марэйджинг) стали. Эти стали сочетают высокие
прочностные свойства с хорошей пластичностью и вязкостью. Достигается это
легированием специальной термической обработкой. Их достоинства-высокая
технологическая пластичность при обработке давлением в широком интервале
температур; отсутствие трещинообразования при охлаждении с любыми
скоростями после обработки давлением; хорошая свариваемость. Недостатком
этих сталей является их склонность к ликвации.
Мартенситностареющие стали относятся к высоколегированным сталям.
Основным легирующим элементом является никель (10-26 %). Кроме того,
различаясь по составу, разные марки этих сталей содержат 7-9 % Со; 4,5-5 %
Мо; 5-11 % Сг; 0,1-0,35 Аl; 0,15-1,6 % Тi; иногда ~0,3-0,5% Nb; (0,2 % Si,
Mn; ~0,01 % S, Р каждого. Титан и алюминий вводят для образования
интерметаллидов.
В мартенситностареющих сталях стремятся получить минимальное
количество углерода ((0,03 %), так как углерод, образуя с легирующими
элементами карбиды, способствует охрупчиванию сталей; Кроме того, при этом
понижается содержание легирующих элементов в твердом растворе. Термическая
обработка таких сталей заключается в закалке с 800-860 (С, охлаждении на
воздухе и затем отпуске-старении.
Высокая стоимость легирующих элементов, а также дефицитность никеля и
кобальта ограничивают широкое применение таких сталей. Поэтому появились
так называемые 'экономнолегированные' мартенситностареющие стали: Н8Х6МТЮ,
10Н4Г4Х2МЮ, Н12М2Л2ТЮ, Н8ГЗМ4 и др.
Мартенситностареющие стали используют для изготовления шасси
самолетов, оболочек космических летательных аппаратов, прецизионных
хирургических инструментов и штампов и т.д. Используют эти стали и для
криогенной техники, так как и при отрицательных температурах они обладают
высокой прочностью в сочетании с достаточной пластичностью.

Таблица 3. Состав и механические свойства мартенситностареющих сталей
5. Пружинно-рессорные стали
Основное требование к материалам, используемым для изготовления
пружин, рессор, торсионных валиков и т.д.-сохранение в течение длительного
времени упругих свойств. Пружинные стали должны иметь высокий предел
упругости ((уп), высокое сопротивление разрушению (Sk) и усталости при
пониженной пластичности.
Термически упрочняемые пружинно-рессорные стали обычно содержат
0,5-0,7 % С. Для менее ответственных пружин и пружин с мелким сечением
витков применяют углеродистые стали по ГОСТ 1050-74. Для пружин более
ответственного назначения и при большем сечении витков применяют
легированные пружинные стали (ГОСТ 14959-79). Чаще всего пружинные стали
легируют кремнием. Задерживая распад мартенсита при отпуске и упрочняя
феррит, кремний создает высокое значение предела упругости.
Кремнемарганцовистые и хромомарганцовистые стали (55СГ2, 50ХГ и др.) имеют
хорошую прокаливаемость, и их применяют для изготовления пружин из прутков
диаметром до 25 мм. Крупные наиболее ответственные пружины изготовляют из
сталей 65С2ВА, 60С2ХФА.
Рис. 4. Схема изменения прочности пружинных сталей в зависимости от
температуры отпуска
Режим термической обработки назначают в зависимости от состава стали
и условий работы пружин. Наиболее высокая упругая прочность достигается в
результате среднего отпуска на тростит. При этом отношение (уп/(в
становится близким к единице (рис. 4).
Для повышения выносливости пружин и рессор широко применяют
дробеструйную обработку.
6. Шарикоподшипниковые стали
Детали шарикоподшипников (кольца, шарики, ролики) в процессе работы
испытывают высокие удельные переменные нагрузки. Поэтому стали,
используемые для их изготовления, должны иметь высокую прочность,
износостойкость и высокий предел выносливости. Кроме того, к
шарикоподшипниковым сталям предъявляют высокие требования по содержанию
неметаллических включений (сульфидных, оксидных), макро- и микрополостей,
ликвации, размеру и расположению карбидных включений. Это обусловлено
характером работы шарикоподшипников. Указанные дефекты являются
концентраторами напряжений, особенно если они находятся в поверхностных
слоях деталей. Кроме того, при работе подшипников возможно выкрашивание
неметаллических включений, что резко снижает долговечность подшипника.
Для изготовления шариковых и роликовых подшипников применяют
высокоуглеродистую сталь, легированную хромом (табл. 4).
Таблица 4. Химический состав, %, шарикоподшипниковой стали
Маркировку ШХ следует расшифровывать как шарикоподшипниковую
хромистую. Цифра показывает среднее содержание хрома в десятых долях
процента.
Шарики и ролики небольших диаметров изготавливают из стали ШХ9. Из
стали ШХ15-шарики диаметром больше 22,5 мм, ролики диаметром 15-30 мм, а
также кольца всех размеров; ролики диаметром более 30 мм и кольца с
толщиной стенки: более 15 мм-из стали ШХ15СГ.
Для изготовления деталей крупногабаритных подшипников, работающих при
больших ударных нагрузках (например, подшипников прокатных станов),
применяют цементуемую сталь 20Х2Н4А. При этом проводят глубокую цементацию,
получая цементованный слой глубиной 5-10 мм.
7.Износостойкие стали
Износ деталей машин и аппаратов является сложным процессом. Типовыми
случаями являются обычное трение скольжения и абразивный износ. В первом
случае металл наклепывается с поверхности, поэтому износостойкость
существенно зависит от способности металла наклепываться. Во втором случае,
когда частицы металла вырываются с поверхности, износостойкость
определяется твердостью и сопротивлением отрыву. Износостойкость может быть
повышена химико-термической обработкой.
Графитизированные стали содержат повышенное количество углерода (до
1,75 %) и до 1,6 % Si. Кремний вводят как графитизирующий элемент. Часть
углерода в этих сталях после графитизирующего отжига (напоминающего отжиг
для получения ковкого чугуна) выделяется в виде графита. После термической
обработки структура стали состоит из зернистого перлита с некоторым
количеством мелких округлых включений графита. При неабразивном износе
графит играет роль смазки, предотвращая сухое трение и схватывание. Кроме
того, эти стали обладают антивибрационными свойствами.
Графитизированную сталь применяют для изготовления штампов, матриц,
коленчатых валов, шаров, лопастей, дробеструйных аппаратов и т.д.
Высокомарганцовистые стали содержат около 1 % С и 12-13 % Мn,
обозначают их так: сталь Г13Л (1,2 % С; 13 % Мn; (0,5 % Si) и сталь Г13Л
(1,2 % С; 12 % Мn и 1 % Si). Буква Л означает, что сталь литая. Такая сталь
имеет структуру аустенита с избыточными карбидами (Fe, Мn)3С. Выделяясь по
границам, карбиды снижают вязкость и прочность стали. Поэтому обычно
изделия подвергают закалке с 1050-1100 (С в воде, получая структуру
однородного марганцовистого аустенита ((в=800(1000 МПа; (=40(50 %;
НВ=200(250). Характерной особенностью марганцовистого аустенита является
его повышенная склонность к наклепу. При деформации на 60-70 % твердость
стали Г13 увеличивается до НВ 500 (рис. 6), что объясняется большими
искажениями кристаллической решетки, дроблением блоков мозаики и даже
образованием структуры мартенсита в поверхностных слоях.
Рис. 4. Влияние степени деформации на твердость стали Г13(1) и углеродистой
стали 40 (2)
Сталь Гадфильда широко используют для изготовления деталей,
испытывающих в процессе эксплуатации ударные нагрузки и износ
одновременно. Вследствие большой вязкости аустенита эта сталь плохо
обрабатывается режущим инструментом, изделия из нее изготавливаются главным
образом литьем.
Из стали Г13 делают крестовины железнодорожных и трамвайных путей,
зубья ковшей землечерпательных машин, траки гусеничных машин, щеки дробилок
и др.
8. Строительные стали
Так как детали строительных конструкций соединяют сваркой, то
основным требованием к строительным сталям является хорошая свариваемость.
Поэтому строительные стали содержат до 0,25 % С. При более высоком
содержании углерода в зонах, нагретых при сварке до температур выше
критических, возможно образование структуры мартенсита. В этом случае
наблюдается объемный эффект, что способствует образованию холодных трещин в
зонах около сварных швов. Кроме того, углерод, расширяя интервал
кристаллизации металла шва, способствует образованию горячих трещин в
металле шва.
В качестве строительных сталей используют главным образом
углеродистые стали обыкновенного качества марок Ст3, Ст4, имеющие
(т=200(270 МПа.
Прочность строительных сталей повышается в результате легирования.
Поскольку строительную сталь используют в больших количествах, то
целесообразно вводить в ее состав дешевые легирующие элементы. Такими
элементами являются марганец и кремний. Низколегированная строительная
сталь содержит до 1,75 % Мn и до 0,7 % Si. Предел текучести увеличивается
до 360(380 МПа.
Низколегированные строительные стали, кроме улучшения механических
свойств, имеют еще одно преимущество-пониженную критическую температуру
перехода в хрупкое состояние. Эти стали могут работать до -40 (С, а стали
10ХСНЛ и 15ХСНД, легированные дополнительно никелем и медью, и до -60 (С.
9. Автоматные стали
Для неответственных деталей, производимых в большом количестве на станках-
автоматах (болты, гайки, винты, втулки и т.д.), используют так называемые
автоматные стали (ГОСТ 1414-75). В таких сталях допускается повышенное
содержание серы и фосфора, поэтому они обладают меньшей вязкостью,
благодаря чему стружка образуется короткая и ломкая, а поверхность
обработанных сталей получается чистой и ровной. При изготовлении деталей из
автоматных сталей можно допускать большие скорости резания.
Добавки свинца ((0,25 %) улучшают обрабатываемость резанием (АС11, АС40).
Автоматные стали подвергают диффузионному отжигу, при температуре 1100-1150
(С для устранения ликвации серы, тем самым исключается возможность
красноломкости. Для повышения прочности автоматные стали иногда
нагартовывают холодной протяжкой. В последнее время автоматные стали, кроме
свинца, легируют и другими элементами: марганцем, хромом, никелем (А40Г,
АС20ХГНМ и др

НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ
Область применения и характеристика отдельных марок.

20Х13
Детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся действию слабоагрессивных сред при комнатной температуре. Заменители: 12х13, 14х17н2.
40Х13
режущий, измерительный инструмент, пружины, клапанные пластины компрессоров и другие детали для работы при температуре до 400 -450 оС
08Х17Т
Изделия, работающие в окислительных средах, атмосферных условиях (кроме морской атмосферы). Теплообменники, трубы. Сварные конструкции, не подвергающиеся действию ударных нагрузок и работающие при температуре не ниже -20 оС. Заменитель: 12х17, 08х18т1
08Х18Т1
Конструкции, не подвергающиеся воздействию ударных нагрузок и работающие в основном в окислительных средах, например, растворах азотной кислоты. Заменители: 12х17, 08х18т1.
20Х23Н18
Поковки, бандажи для работы при 650-700 оС, детали камер сгорания, хомуты, подвески и другие детали крепления котлов, муфелей при температуре 1000 оС. Заменители: 20Х23Н13, 15Х25Т, 10Х23Н18.
10Х17Н13М2Т
Сварные конструкции, работающие в средах повышенной агрессивности, предназначенные для длительных сроков службы.
12Х18Н10Т
Трубы, детали печной арматуры, теплообменники, муфели, коллекторы выхлопных систем. Сварные аппараты и сосуды, работающие в разбавленных растворах кислот, растворах щелочей и солей, а также другие детали, работающие под давлением при температуре от - 196 до 600 оС а при наличие агрессивных сред до 350 оС
08Х18Н10Т
То же самое, а также сварная аппаратура, работающая в средах повышенной агрессивности.
06ХН28МДТ
Сварные конструкции, работающие при температурах до 80 оС в серной кислоте различных концентраций. Заменитель 03ХН28МДТ.
14Х17Н2
Рабочие лопатки, диски, валы, втулки, крепежные детали, детали компрессорных машин. Детали, работающие в агрессивных средах при пониженных температурах. Заменитель: сталь 20Х17Н2
КОНСТРУКЦИОННЫЕ ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ, марки,применение.
В легированной стали наряду с обычными примесями (сера, кремний, фосфор) имеются легирующие, т.е. связывающие элементы: Хром, вольфрам, молибден, никель, а также кремний и марганец в повышенном количестве. Применение легированной стали повышает долго-вечность изделий.

40Х Оси, валы, вал-шестерни, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, рейки, болты, втулки и другие улуч-шаемые детали повыенной прочности.

18ХГТ Улучшаемые или цементуемые детали ответственного назначения, от которых требуется повышенная прочность и вязкость сердцевины, а также высокая поверхностная твердость, работающие под действием ударных нагрузок.

30ХГСА Улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, фланцы, лопатки компрессорных машин, работающие при темпе-ратуре до 200о С. Ответственные сварные конструкции работающие при знакопеременных нагрузках. Крепежные детали, работающие при низких температурах

38Х2МЮА Штоки клапанов паровых турбин, работающие при температуре до 450 о С. Гильзы цилиндров ДВС, иглы форсунок, распылители, пальцы, распределительные валики, шестерни, втулки и др. детали.

25Х1МФ(теплоустойчивая) Сталь конструкционная теплоустойчивая. Назначение - различные детали, работающие при температуре до 540о С. Крепежные детали, работающие при температуре от -40 до +500 о С.

65Г (пружинная) Сталь конструкционная рессорно-пружинная. Назначение - пружины, рессоры, тормозные ленты, корпусы подшип-ников и др. детали, к которым предъявляется требования повышенной износостойкости. Детали, работающие без ударных нагрузок.

60С2А Сталь конструкционная рессорно-пружинная. Назначение - тяжелонагруженные пружины, торсионные валы, пру-жинные кольца, фрикционные диски и др.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ, марки,применение.

9ХС, ХВГ Инструмент, используемый в основном для обработки металлов и других материалов в Холодном состоянии: измери-тельный и режущий инструмент, сверла, развертки, метчики, резьбовые калибры, машинные штемпели, клейма для Холодных работ

Х12МФ Инструментальная штамповая сталь. Назначение - секции кузовных штампов сложной формы, сложные дыропрошив-ные матрицы при формовке листового металла, накатные плашки, волоки и др.

Х12Ф1 То же что и Х12МФ, а также пуасоны и матрицы Холодного выдавливания работающие при давлении до 100-1600 МПа.

6ХС Инструментальная штамповая сталь. Назначение - пневматические зубила и штампы небольших размеров для Холод-ной штамповки, рубильные ножи.

Р6М5 Сталь инструментальная быстрорежущая. Назначение: для изготовления режущих инструментов, используемых при обработке улучшенных легированных и коррозионно-стойких сталей.
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.

Сообщение 24 ноя 2007, 13:36

полезная инфа по сплавам
часть 1
Изображение
часть 2
Изображение
часть 3
Изображение

специальные сплавы(состав, характеристика и применение)
часть 1
Изображение
часть 2
Изображение
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.

Сообщение 24 ноя 2007, 13:36

инфа по титану, его сплавам и свойствам всего этого...
группы титанов.
КОНСТРУКЦИОННЫЕ

ВТ22 - высокопрочный сплав с прочностью до 1250 МПа и высокой прокаливаемостью (до 200 мм) для крупногабаритных силовых конструкций планера.
Сплав ВТ22И предназначен для изотермического деформи-рования в условиях сверхпластичности.
ВТ23 - высокопрочный сплав широкого применения. Разработана технология изготовления штамповок и поковок массой до 3,5 т с прочностью более 1100 МПа, процессы ВТМО и текстурного упрочнения для изготовления шаровых баллонов с σв>1300 МПа и труб переменного сечения.
Шаровой баллон

ВТ16 - позволил создать высокопроизводительный и эффективный технологический процесс изготовления 'холодновысаженных' деталей крепления. Обеспечивает в 1,5 раза более высокий удельный предел выносливости по сравнению со сталью 16ХСН.


ВТ32, ВТ35 - высокотехнологичные свариваемые псевдо-β-сплавы с прочностью до 1200 МПа, рекомендуются для изготовления крупногабаритных штампосварных конструкций сложной формы, в том числе сотовых. Способны к упрочнению при термообработке в вакуумных печах (или в защитной атмосфере).
ЖАРОПРОЧНЫЕ
ВТ8-1, ВТ8М-1 - обладают высоким уровнем жаропрочности, трещиностойкости, термической стабильности при температурах до 450-500?С и низкой чувствительностью к концентраторам напряжений и рекомендуются для высокоресурсных двигателей гражданской авиации.

ВТ25У с прочностью до 1150 МПа - превосходит зарубежные аналоги, обладает наиболее высокими прочностными характеристиками при температурах до 550?С.

ВТ18У имеет наиболее высокие жаропрочные свойства при температурах до 600?С среди промышленных сплавов.
Разработана технология изготовления штамповок дисков с регламентированной структурой, позволяющая повысить эксплуатационные характеристики и снизить дисперсию свойств жаропрочных сплавов.

ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫЕ
ВТИ-1 на основе алюминида титана Ti3Al - имеет высокую удельную жаропрочность при рабочих температурах 650-700?С, но невысокую пластичность.

Опытный сплав 'альфа-2-орто' с рабочей температурой 650-700?С, прочностью до 1000 МПа и высокой пластичностью (δ≥6%) - способен подвергаться прокатке в лист и фольгу.
ЛИТЕЙНЫЕ
ВТ5Л, ВТ6Л, ВТ9Л, ВТ20Л с прочностью от 700 до 900 МПа - широко используются для изготовления высоконагруженных деталей ответственного назначения: литых корпусов двигателей, турбин, крыльчаток и т.д.
ВТ1Л - благодаря высокой технологичности и коррозионной стойкости в различных кислотах, морской воде и других средах, нашел широкое применение в изделиях химического машиностроения, а также в медицине для изготовления соединительных клапанов и эндопротезов.
ВТ40Л - с прочностью σв≥1050 МПа и σ-1≥340 МПа (N=107 цикл) с технологическими характеристиками на уровне показателей для сплавов ВТ6Л и ВТ20Л

МАРКИ Ti СПЛАВОВ И ИХ СВОЙСТВА
ВТ1-0 ГОСТ 19807-91
Плотность 4505 кг/м.куб.
Назначение для изделий с высокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости, высоким сопротивлением малым пластическим деформациям, хрупкому и усталостному разрушению, применяемых в машиностроении, приборостроении и инструментальной промышленности, для изготовления изделий криогенной техники
Модуль упругости E=112000 МПа
Модуль сдвига G=39200 МПа
Свариваемость Хорошая
KVmet 0.550
Xmat 0.100
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
400-450 300-420 60 30 131 - 163

ВТ3-1 ГОСТ 19807-91
Плотность 4500 кг/м.куб.
Назначение кованые и щтампованные детали, работающие при температуре до 400?C (6000 ч) и до 450?C (2000 ч) ; класс по структуре ?+?
Модуль упругости E=115000 МПа
Модуль сдвига G=39200 МПа
Свариваемость ограниченно свариваемая
KVmet 0.550
Xmat 0.100
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
Отжиг 1040-1118 45-60 14-20 269 - 363
Закалка и старение 1150-1220 32-48 10-12 302 - 415
Отжиг 1000-1250 32-35 12

ВТ5 ГОСТ 19807-91
Плотность 4400 кг/м.куб.
Назначение детали сварные теплостойкие
Модуль упругости E=105000 МПа
Модуль сдвига G=39200 МПа
Свариваемость Хорошая
KVmet 0.550
Xmat 0.100
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
750-950 700-800 32 10-14 229 - 321

ВТ6 ГОСТ 19807-91
Плотность 4430 кг/м.куб.
Назначение детали штампосварные теплостойкие
Модуль упругости E=115000 МПа
Модуль сдвига G=39200 МПа
Свариваемость Хорошая
KVmet 0.550
Xmat 0.100
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
Отжиг 900-1100 20-45 8-20
Закалка и старение 1100-1250 20 6 293 - 361
Отжиг 950-1100 35-60 10-13 255 - 341

ВТ9 ГОСТ 19807-91
Плотность 4500 кг/м.куб.
Назначение детали жаростойкие
Модуль упругости E=118000 МПа
Модуль сдвига G=39200 МПа
Свариваемость без ограничений.
KVmet 0.550
Xmat 0.100
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
отжиг 1150 н/д 12 30 н/д
закалка, старение 1200 н/д 6 20 н/д

ВТ14 ГОСТ 19807-91
Плотность 4520 кг/м.куб.
Назначение детали, длительно работающие при температуре до 400?C ; класс по структуре ?+?
Модуль упругости E=112000 МПа
Модуль сдвига G=39200 МПа
Свариваемость Не применяется
KVmet 0.550
Xmat 0.100
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
Отжиг 850-900 10-15 255 - 341
Отжиг 900-1070 8-10
Закалка и старение 1250-1300 20-40 6-15 302 - 388
Закалка и старение 1200-1400 н/д

ВТ20 ГОСТ 19807-91
Плотность 4450 кг/м.куб.
Назначение детали жаростойкие
Модуль упругости E=112000 МПа
Модуль сдвига G=39200 МПа
Свариваемость Хорошая
KVmet 0.550
Xmat 0.100
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
1000 840 25 10 300

ОТ4-1 ГОСТ 19807-91
Плотность 4550 кг/м.куб.
Назначение детали сложной формы тонкостенные теплостойкие
Модуль упругости E=110000 МПа
Модуль сдвига G=39200 МПа
Свариваемость без ограничений.
KVmet 0.550
Xmat 0.100
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
закалка, старение 850 650 20 30 220
600-750 570-30 н/д 197 - 255
600-750 500-600 30 20 197 - 255

ОТ4 ГОСТ 19807-91
Плотность 4500 кг/м.куб.
Назначение детали, длительно работающие при температуре 350-400?
Модуль упругости E=115000 МПа
Модуль сдвига G=39200 МПа
Свариваемость Хорошая
KVmet 0.550
Xmat 0.100
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
отжиг 850 650 25 15 205
700-900 550-660 15-25

ПТ7М ГОСТ 19807-91
Плотность 4490 кг/м.куб.
Назначение трубы тонкостенные
Модуль упругости E=112000 МПа
Модуль сдвига G=39200 МПа
Свариваемость без ограничений
KVmet 0.550
Xmat 0.100
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
500-650 450-600 30
480-680 380-550 40 15-25
ВТ5-1
Плотность 4460 кг/м.куб.
Назначение штампосварные детали и узлы, работающие при температуре до 450?C ;коррозионная стойкость хорошая; класс по структуре ?
Модуль упругости E=110000 МПа
Свариваемость без ограничений.
Химический состав Fe;C ;Si ;N;Ti;Al;Zr;O;Sn ;H ;Примесей; до 0.3;до 0.1;до 0.15;до 0.05;89.635 - 93.7;4.3 - 6;до 0.3;до 0.15;2 - 3;до 0.015;прочих 0.3
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
800-1000 700-850 32 10-15 241 - 321
750-950 750 10 241 - 321
ПТ3В
Плотность ? кг/м.куб.
Назначение для изделий с высокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости, высоким сопротивлением малым пластическим деформациям, хрупкому и усталостному разрушению, применяемых в машиностроении, приборостроении и инструментальной промышленности; класс по структуре псевдо ?
Модуль упругости E=118000 МПа
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
700-900 600 11
ВТ15
Плотность ? кг/м.куб.
Назначение для изготовления кавитационно стойких изделий; класс по структуре псевдо ?
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
Отжиг 900-1050 850 10-25
Закалка и старение 1350-1500 1180 4-8 341 - 444
ВТ23
Плотность ? кг/м.куб.
Назначение для изготовления кавитационно стойких изделий; класс по структуре ?+?
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
Отжиг 1100-1200 10-13 255 - 270
Закалка и старение 1450-1600 4-6 300 - 420
ОТ4-0
Плотность ? кг/м.куб.
Назначение детали сложной конфигурации, длительно работающие при температуре 300-350?C и кратковременно при температуре 500-600?C ; коррозионная стойкость хорошая; класс по структуре псевдо ?
Модуль упругости E=115000 МПа
Свариваемость без ограничений
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
Пруток 500-650 400 35 15 156-207
Лист тонкий 500-650 500 30 25 200
ВТ16
Плотность ? кг/м.куб.
Назначение крепежные и резьбовые детали, работающие при температуре до 350? ; класс по структуре ?+?
Модуль упругости E=110000 МПа
Свариваемость без ограничений
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
Отжиг 840-1250 12-22
Закалка и старение 1300-1400 5-6 302 - 415
ВТ1-1
Плотность 4505 кг/м.куб.
Назначение для изготовления листов, поковок, штамповок, прутков
Модуль упругости E=112000 МПа
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
450-600 380-500 50 25 131 - 163
ВТ1-00
Плотность 4505 кг/м.куб.
Назначение слабонагруженные детали сложной конфигурации, работающие при температуре от -253 до 150?
Модуль упругости E=112000 МПа
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
300-450 250-380 60 30 116 - 143

ВТ6С
Плотность ? кг/м.куб.
Назначение для изготовления баллонов, работающих под давлением
Свариваемость без ограничений
Механические характеристики
Состояние Сигма-В, МПа Сигма-Т, МПа Кси, % Дельта, % НВ Доп.
Отжиг 850-1000 25 12 241 - 321
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.

Сообщение 24 ноя 2007, 13:37

Марки некоторых латуней, состав и назначение
Марка латуни Состав, % Тплавл?С Tлитья?С Назначение
Томпак Л96 95-97 Cu, остальное Zn 1070 1160-1200 Эмалирование, литье
Томпак Л90 88-91 Cu, остальное Zn 1050 1170-1210 Эмалирование, модные украшения, покрытия из благородного металла, литье
Полутомпак Л85 84-86 Cu, остальное Zn Модные украшения
Полутомпак Л80 79-81 Cu, остальное Zn Модные украшения
Латунь Л70 69-72 Cu, остальное Zn Глубокая вытяжка
Латунь Л68 67-70 Cu, остальное Zn 938 1100 Обработка давлением, литье, глубокая вытяжка
Латунь Л60 59-62 Cu, остальное Zn Холодная обработка давлением, литье
Латунь Л63 62-65 Cu, остальное Zn Обработка давлением
Латунь ЛА77-2 76-79 Cu, 1,75-2,5 Al, остальное Zn Конденсаторные трубы
Латунь ЛАЖ60-1-1 58-61 Cu, 0,75-1,5 Al, 0,75-1,5 Fe, 0,1-0,6 Mn, ост. Zn Трубы и прутки
Латунь ЛАЖМц66-6-3-2 64-68 Cu, 6-7 Al,2-4 Fe, 1,5-2,5 Mn, ост. Zn Литые массивные детали, литье
Латунь ЛАН59-3-2 57-60 Cu, 2,5-3,5 Al, 2-3 Ni, ост. Zn Трубы и прутки
Латунь ЛМц58-2 57-60 Cu, 1,0-2,0 Mn, остальное Zn 880 1000-1050 Полосы, проволока, прутки, литье
Латунь ЛЖМц59-1-1 57-60 Cu, 0,6-1,2 Fe, 0,5-0,8 Mn, 0,1-0,4 Al, 0,3-0,7 Sn, ост. Zn 890 1000-1060 Полосы, проволока, прутки и трубы, литье
Латунь ЛН65-5 64-67 Cu, 5-6,5 Ni, ост. Zn Трубки, проволока
Латунь ЛМцА57-3-1 55-58,5 Cu, 2,5-3,5 Mn, 0,5-1,5 Al, ост. Zn 940-1080 Поковки, литье
Латунь ЛО90-1 88-91 Cu, 0,25-0,75 Sn, ост. Zn Ленты, трубы, проволока
Латунь ЛО70-1 69-71 Cu, 1-1,5 Sn, остальное Zn Трубы
Латунь ЛО62-1 62-63 Cu, 0,7-1 Sn, остальное Zn 906 1060-1100 Ленты, трубы, проволока, литье
Латунь ЛО60-1 59-61 Cu, 1-1,5 Sn, остальное Zn Ленты, трубы, проволока
Латунь ЛС74-3 72-75 Cu, 2,4-3 Pb, остальное Zn Полосы, проволока, прутки, вытяжка
Латунь ЛС63-3 62-65 Cu, 2,4-3 Pb, остальное Zn Полосы, проволока, прутки
Латунь ЛС64-2 63-66 Cu, 1,5-2 Pb, остальное Zn Полосы, проволока, прутки
Латунь ЛС59-1 57-60 Cu, 0,8-1,9 Pb, ост. Zn 890 1020-1060 Полосы, проволока, прутки, трубки, литье
Латунь ЛЖС58-1-1 56-58 Cu, 0,7-1,3 Pb, 0,7-1,3 Fe, ост. Zn Прутки, вытяжка
Латунь ЛК80-3 79-81 Cu, 2,5-4,0 Si, остальное Zn 875 960-1080 Поковки, штамповки, литье
Латунь ЛКС80-3-3 79-80 Cu, 2,5-4,5 Si, 2-4 Pb, ост. Zn Литые подшипники и втулки, литье
Латунь ЛМш 68-0,05 67-70 Cu, 0,025-0,06 As, ост. Zn Трубы
Латунь ЛМш77-2-0,05 76-79 Cu, 1,75-2,5 Al, 0,025-0,06 As, ост. Zn Трубы
Латунь ЛМш70-1-0,05 69-71 Cu, 1-1,5 Sn, 0,025-0,06 As, ост. Zn Трубы

Некоторые марки бронзы, состав и назначение
Марка сплава Состав, % Tплавл?С Tлитья?С Назначение
Бронза ОФ6,5-0,15 Sn - 6-7, P - 0,1-0,25, остальное Cu 1050 1300-1350 Подшипники, пружины, полосы, прутки
Бронза ОФ4-0,25 Sn - 3,5-4 , P - 0,2-0,3, остальное Cu Трубки для манометрических пружин
Бронза ОЦС4-3 Zn - 3,5-4, Sn - 2,7--3,3, остальное Cu 1045 1150-1250 Проволока для пружин, ленты, полосы
Бронза ОЦС4-4-2,5 Zn - 3,5-5, Sn - 3-5, P - 1,5-3,5, ост. Cu Прокладки в подшипниках, проволока
Бронза ОЦ 4-4-17 Zn - 3,5-5, Sn - 2-6, P - 14-20, ост. Cu Антифрикционные детали и арматура
Бронза ОЦ 5-5-5 Zn - 4-6, Sn - 4-6, P - 4-6, ост. Cu Антифрикционные детали и арматура
Бронза ОЦС3-12-5 Sn - 2-3,5, Zn - 8-15, Pb - 3-6, ост. Cu Арматура в морской и пресной воде
Бронза ОЦСН3-7-5-1 Sn - 2,5-4, Zn - 6-9,5, Pb - 3-6, Ni - 0,5-2, ост. Cu Арматура в морской и пресной воде
Бронза А5 Al - 4-6, остальное Cu 1075 1150-1200 Пружины и пружинящие детали
Бронза А7 Al - 6-8, остальное Cu Пружины и пружинящие детали
Бронза АЖ9-4 Al - 8-10, Fe - 2-4, остальное Cu 1040 1150-1200 Шестерни, втулки, седла клапанов
Бронза АЖС7-1,5-1,5 Al - 6-8, Fe - 1-1,5, Pb - 1-1,5, ост. Cu Фасонное литье
Бронза АЖМц10-3-1,5 Al - 9-11, Fe - 2,4, Mn 1-2, ост. Cu 1045 1100-1150 Шестерни, втулки, подшипники
Бронза АЖН10-4-4 Al - 9,5-11, Fe - 3,5-5,5, Ni - 3,5-5,5, ост. Cu 1084 1150-1180 Шестерни, сёдла клапанов
Бронза АЖН11-6-6 Al - 10,5-11,5, Fe - 5-6,5, Ni - 5-6,5, ост. Cu Фасонное литье
Бронза АМц 9-2 Al - 8-10, Mn - 1,5-2,5, остальное Cu 1060 1100-1250 Детали морских судов, электрооборудования
Бронза АМц10-2 Al - 9-11, Mn - 1,5-2,5, остальное Cu Фасонное литье
Бронза КМц3-1 Mn - 1-1,5, Si - 2,75-3,5, остальное Cu 1060 1100-1150 Поковки
Бронза Мц5 Mn - 4,5-5,5, остальное Cu Поковки
Бронза Б2 Be - 1,9-2,2, Ni - 0,2-0,5, ост. Cu 955 1050-1100 Пружинящие детали в авиации и приборостроении
Бронза БНТ1,7 Be - 1,6-1,85, Ni - 0,2-0,4, Ti - 0,1-0,25, ост. Cu Пружины, проволока, ленты, полосы
Бронза КН1-3 Si - 0,6-1,1, Ni - 2,4-3,4, Mn - 0,1-0,4, ост. Cu Детали ответственного назначения
Бронза СН60-2,5 Pb - 57-63, Ni - 2,25-2,75, остальное Cu Фасонное литье
Бронза С30 Pb - 27-33, остальное Cu Сальники, литье в кокиль
Наиболее распространенные алюминиевые сплавы
Деформируеммые сплавы
Силумины (сырьевые)
Дюралюминий
Литейные сплавы
Силумины (литейные)
Большинство алюминиевых предметов, на самом деле, изготовлены из алюминиевых сплавов. Механической прочности чистого алюминия, как правило, не хватает для решения даже самых простых бытовых и технических задач.
Добавление легирующих элементов в Алюминий существенно изменяет его свойства. Одни качества повышаются - прочность, твердость, жаростойкость. Другие снижаются - электропроводность, коррозионная стойкость. Почти всегда в результате легирования растет плотность. Исключение составляет легирование марганцем и магнием.
По способу применения алюминиевые сплавы можно разделить на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы обладают высокой пластичностью в нагретом состоянии. Литейные - способны эффективно заполнять литейные формы.
Сырье для получения сплавов обоего типа - не только технически чистый Алюминий, но и силумин - сплав алюминия с кремнием (10-13 %). Силумин в России обычно маркируют как СИЛ-00 (наиболее чистый по примесей), СИЛ-0, СИЛ-1 и СИЛ-2 и поставляют в виде гладких чушек или чушек с пережимами массой 6 и 14 кг.
Деформируемые сплавы
Их структура (гомогенный твердый раствор) обеспечивает наибольшую пластичность и наименьшую прочность при обработке давлением под нагревом. Основными легирующие элементы - медь, Магний, марганец и Цинк. В небольших количествах - кремний, железо, Никель и т.д. Деформируемые алюминиевые сплавы обычно делят на упрочняемые и неупрочняемые. Прочность первых можно повысить термической обработкой.
Типичными упрочняемыми сплавами являются дюралюминии - сплавы алюминия с медью (2.2 - 7%), содержащие примеси кремния и железа. Они могут быть легированы магнием и марганцем.
Названия марок дюралюминия состоят из буквы 'Д' (она всегда первая) и номера сплава. Сейчас наиболее распространено пять основных марок дюралюминия:
Дюралюминий Основной химический состав, %
Cu Mn Mg Si,не более Fe,не более
Д1...... 3,8-4,8 0,4-0,8 0,4-0,8 0,7 0,7
Д16..... 3,8-4,9 0,3-0,9 1,2-1,8 0,5 0,5
Д18..... 2,2-3,0 <0,2 0,2-0,5 0,5 0,5
Д19..... 3,8-4,3 0,5-1,0 1,7-2,3 0,5 0,5
Д20..... 6,0-7,0 0,4-0,8 <0,05 0,3 0,3
Термическая обработка дюралюминия состоит из двух этапов. Сначала его нагревают выше 500C. При этой температуре его структура представляет собой гомогенный твердый раствор меди в алюминии. Закалка (охлаждение в воде) позволяет сохранить такую структуру в течении нескольких суток при комнатной температуре. В этот момент дюралюминий гораздо более мягок и пластичен, чем после.
Структура закаленного дюралюминия имеет малую стабильность. При комнатной температуре она изменяется. Атомы избыточной меди группируются в растворе, располагаясь в порядке, близком к характерному для кристаллов химического соединения CuAl, но химическое соединение не образуется и не отделяется от твердого раствора. За счет неравномерности распределения атомов в кристаллической решетке твердого раствора возникают искажения решетки. Они приводят к значительному повышению твердости и прочности с одновременным снижением пластичности сплава.
Процесс изменения структуры закаленного дюралюминия при комнатной температуре носит название естественного старения. Оно наиболее интенсивно происходит в течение первых нескольких часов. Полностью завершается - через 4-6 суток, придавая сплаву максимальную для него прочность.
При подогреве сплава до 100-150 C происходит искусственное старение. В этом случае процесс завешается быстрее, но упрочнение меньше. Объясняется это тем, что при более высокой температуре диффузионные перемещения атомов меди осуществляются более легко - происходит завершенное образование фазы CuAl и выделение ее из твердого раствора.
Максимальное упрочнение дюралюминия может быть достигнуто методом естественного старения в течение четырех дней.
Кованый алюминий
Близкими по химическому составу к дюралюминию, но в горячем состоянии более пластичными, являются алюминиевые сплавы для поковок и штамповок, маркируемые буквами АК ('Алюминий кованый') и порядковым номером (АК4, АК4-1, АК6 и АК8).
Высокопрочные сплавы
К группе деформируемых упрочняемых сплавов относят также более высокопрочные, чем дюралюминий, сплавы Al-Cu-Mg-Zn. Названия марок начинаются буквой 'В' (высокопрочные) - В93, В94, В95. Характерная особенность - сравнительно небольшое содержании меди (0.8-2.4 %) и магния (1.2-2.8 %) по сравнению с цинком (5-7 %). Цинк не образует упрочняющих фаз, но, входя в состав твердого раствора, увеличивает эффект старения, что приводит к значительному повышению твердости.
Неупрочняемые сплавы
В эту группу входят сплавы на основе магния и марганца. Они повышают прочность и коррозионную стойкость алюминия (при содержании магния не более 3%). Сплавы с магнием более легкие, чем чистый Алюминий.
Увеличение прочности может быть достигнуто с помощью пластической деформации. Наклепанные (нагартованные) изделия из этих сплавов обладают существенно более высокой прочностью, чем в отожженном состоянии. В сплаве АМц, например, при поклепе временное сопротивление повышается с 13 до 22 кГ/мм .
Название марок таких сплавов принято обозначать буквами АМц ('алюминий-марганец') и АМг ('алюминий-магний'), далее следует цифра, указывающая номер сплава.
Общая таблица деформируемых сплавов
Сплавы алюминиевые деформируемые по ГОСТ и ОСТ
Обозначение марок Химический состав в % ('ос-' основа, прочерк-отсутствие элемента) ПОСЛЕДНИЕ ДВЕ ЦИФРЫ В СОТЫХ И ДЕСЯТЫХ%-ПРИМЕСИ
ASTM Al Cu Mg Mn Fe Si Zn Ti Примеси, не более
АДОО 1010 1260 99,70 0,015 0,02 0,02 0,16 0,16 0,07 0,05 0,02 0,30
АДО 1011 1145 99,50 0,02 0,03 0,025 0,30 0,30 0,07 0,1 0,03 0,50
АД1 1013 1230 99,30 0,05 0,05 0,025 0,30 0,30 0,1 0,15 0,05 0,70
АД 1015 1100 98,80 0,1 0,1 0,1 0,50 0,50 0,1 0,15 0,05 1,20
ММ 1511 3005 ос-0,2 0,2 _ 0,5 1,0 _ 1,4 0,6 1,0 0,1 0,1 0,05 0,2
АМц 1400 3003 ос-0,1 0,2 1,0 _ 1,6 0,7 0,6 0,1 0,2 0,5 0,1
АМцС 1403 ос- 0,1 0,05 1,0 _ 1,4 0,25 _ 0,45 0,15 _ 0,35 0,1 0,1 0,05 0,1
АМг2 1520 5052 ос-0,1 1,8 _ 2,6 0,2 _ 0,6 0,4 0,4 0,2 0,1 Cr 0,05 0,05 0,1
АМг3 1530 5154 ос-0,1 3,2-3,8 0,3-0,6 0,5 0,5-0,8 0,2 0,1 Cr 0.05 0.05 0.1
АМг4 1540 5086 ос-0,1 3,8-4,5 0,5-0,8 0,4 0,4 0,2 0,02-0,10 Cr 0.05-0.25 Be 0.002-0.005 0.05 0.1
АМг5 1550 5056 ос-0,1 4,8-5,8 0,3-0,8 0,5 0,5 0,2 0,02-0,10 Be 0.005 0.05 0.1
АМг6 1560 5556 ос-0,1 5,8-6,8 0,5-0,8 0,4 0,4 0,2 0,02-0,10 Be 0.002-0.005 0.05 0.1
АД31 1310 6063 ос-0,1 0,4-0,9 0,1 0,5 0,3-0,7 0,2 0,15 0,05 0,1
АД33 1330 6061 ос-0,15-0,40 0,8-1,2 0,15 0,7 0,4-0,8 0,25 0,15 Cr 0.15-0.35 0.05 0.15
АД35 1350 6351 ос-0,1 0,8-1,4 0,5-0,9 0,5 0,8-1,2 0,2 0,15 0,05 0,1
АВ 1341 6151 ос-0,1-0,5 0,45-0,90 0,15-0,35 0,5 0,5-1,2 0,2 0,15 Cr0.25 0.05 0.1
АВ ос-0,05 0,06-1,0 0,05 0,12 0,35-0,55 0,05 0,05 0,1
Д1 1110 2017 ос-3,8-4,8 0,4-0,8 0,4-0,8 0,7 0,7 0,3 0,1 Ni 0.1 0,6-1,0 0.05 0.1
Д1ч ос-3,8-4,8 0,4-0,8 0,4-0,8 0,4 0,5 0,3 0,1 Ni 0.1 Fe+Si 0.7 0.05 0.1
Д16 1160 2024 ос-3,8-4,9 1,2-1,8 0,3-0,9 0,5 0,5 0,3 0,1 Ni 0.1 0.05 0.1
Д16ч 2124 ос-3,8-4,9 1,2-1,8 0,3-0,9 0,3 0,2 0,1 0,1 Ni 0.05 0.05 0.1
ВАД1 ос-3,8-4,5 2,3-2,7 0,35-0,8 0,3 0,2 0,1 0,03-0,10 Zc 0.07-0.2 Be 0.002-0.005 0.05 0.1
Д19 ос-3,8-4,3 1,7-2,3 0,5-1,0 0,5 0,5 0,1 0,1 Be 0.002-0.005 0.05 0.1
Д19Ч ос-3,8-4,3 1,7-2,3 0,4-0,9 0,3 0,2 0,1 0,1 Be 0.002-0.005 0.05 0.1
1163 ос-3,8-4,5 1,2-1,6 0,4-0,8 0,15 0,1 0,1 0,01-0,07 Ni 0.05 0.05 0.1
САВ1 ос-0,012 0,45-0,9 0,012 0,2 0,7-1,3 0,03 0,012 Ni 0.03 Cd 0.001 Be 0.012 0.03 0.07
АК6 1360 ос-1,8-2,6 0,4-0,8 0,4-0,8 0,7 0,7-1,2 0,3 0,1 Ni 0.1 0.05 0.1
АК8 1380 2014 ос-3,9-4,8 0,4-0,8 0,4-1,0 0,7 0,6-1,2 0,3 0,1 Ni 0.1 0.05 0.1
АК4 1140 ос-1,9-2,5 1,4-1,8 0,2 0,8-1,3 0,5-1,2 0,3 0,1 Ni 0.8-1.3 0.05 0.1
АК4-1 1141 2618 ос-1,9-2,7 1,2-1,8 0,2 0,8-1,4 0,35 0,3 0,02-0,10 Ni 0.8-1.4 Cr 0.01 0.05 0.1
АК4-1ч ос-2,0-2,6 1,2-1,8 0,1 0,9-1,4 0,1-0,25 0,1 0,05-0,1 Ni 0.9-1.4 Cr 0.1 0.05 0.1
Д20 1120 ос-6,0-7,0 0,05 0,4-0,8 0,3 0,3 0,1 0,10,2 Zc 0.2 0.05 0.1
1105 ос-2,0-5,0 0,4-2,0 0,3-1,0 1,5 3,0 1,0 Ti+Cr+Zc 0.2 Ni 0.2 0.05 0.2


Сплав Химический состав в %
Al Cu Mg Mn Fe Si Zn Ti Ni Pb Cr Sn Прочие примеси
каждая в отд. сумма
АК5М основа 1,5-3,5 0,2-0,8 0,2-0,8 1,0 4,0-6,0 1,5 0,05-0,20 0,5 2,8
АК12М2МгН основа 1,5-3,0 0,85-1,35 0,3-0,6 0,7 11,0-13,0 0,5 0,05-0,20 0,8-1,3 0,1 0,2 0,02 1,2
ВАЛ10 основа 4,5-5,1 0,05 0,35-0,8 0,10 0,20 0,1 0,15-0,35 Cd 0,07-0,25 Zc 0,02 0,6
Сплав Химический состав в%
Алюминий + магний Примеси не более
Всего не менее В т. ч. не более Cu Zn Si Pb Sn Всего примесей
АВ87 87,0 3,0 3,8 3,3 5,0 0,3 0,2 13,0
Литейные сплавы
Легко плавятся и текут, эффективно заполняют литейную форму. Обычно их делят на пять типов в зависимости основного легирующего элемента - магния, кремния, меди и т.д. Независимо от их принадлежности к той или иной группе обозначают буквами АЛ ('алюминиевый литейный') и номером.
Группа сплава Сплавы Основной химический состав, % Перечень марок входящих в группу
Mg Si Cu Zn Ni
1 АЛ8 9,5-11,5 - - - - АЛ13, АЛ22, АЛ23, АЛ27, АЛ28, АЛ29,
2 АЛ2 - 10-13 - - - АЛ4, АЛ9
3 АЛ7 - - 4-5 - - АЛ19
4 АЛ3 0,35-0,6 4,5-5,5 1,5-3,0 - - АЛ5,АЛ6, АЛ10, АЛ14, АЛ15
5 АЛ1 1,2-1,75 - 3,75-4,5 - 1,75-2,3 АЛ16, АЛ17, АЛ18,
АЛ11 0,1-0,3 6,0-8,0 - 7-12 - АЛ20, АЛ21, АЛ24,
АЛ26 0,4-0,7 20-22 1,5-2,5 - 1,0-2,0 АЛ25,
Сплав алюминия с высоким содержанием магния (марка АЛ8) обладает наиболее высокими механическими и антикоррозионными свойствами среди литейных сплавов. Его литейные свойства существенно хуже.
Силумины литейные
Литейные сплавы с высоким содержанием кремния часто называют силуминами, также как и сплавы алюминия с кремнием, используемые в производстве дюралюминия. Силумин АЛ2 (10-13% Si) является сплавом с прекрасными литейными свойствами, но обладает меньшей, по сравнению с другими сплавами прочностью, причем ее нельзя увеличить термической обработкой - Кремний почти нерастворим в алюминии. В структуре сплава на фоне грубой эвтектики находятся крупные твердые включения первичного кремния. Это делает сплав малопластичным. Чтобы избежать этого, структуру модифицируют - вводят в отливку в незначительных количествах специальные вещества (например, натрий). Такой сплав называют модифицированным силумином.
Для повышения прочности силумина содержание кремния в нем снижают до 4,5-5,5% и вводят легирующие добавки меди, марганца и магния (марка АЛЗ). Это повышает прочность и позволяет упрочнять изделия закалкой и старением.
Силумин марки АЛ11, в состав которого входит Цинк, обладает особенно высокой текучестью. Его применяют для получения отливок сложной конфигурации.
Группа I. Алюминий чистый (нелегированный). Содержание алюминия не менее 99,0%. Примесей не более 1,0%, в том числе: кремния - 0,5%; меди - 0,05%; железа - 0,5%; цинка - 0,1%. А999, А995, А99, А97, А95, А85, А8, А7, А7Е, А6, А5, А5Е, А0, АД0, АД1, АД00.
Группа II. Сплавы алюминиевые деформируемые с низким содержанием магния (до 0,8%) Содержание в сплаве не более: цинка - 0,3%; кремния - 0,7%; меди - 4,8%; железа - 0,7%. Д1, В65, Д18, Д1П, АД31, АД.
Группа III. Сплавы алюминиевые деформируемые с повышенным содержанием магния (до 1,8%) Содержание в сплаве не более: цинка - 0,3%; кремния - 0,7%; меди - 4,9%; железа - 0,7%. Д12, Д16, АМг1, Д16П.
Группа IV. Сплавы алюминиевые литейные с низким содержанием меди (до 1,5%) Содержание в сплаве не более: цинка - 0,5%; магния - 0,6%; кремния - 13,0%; железа - 1,5%. АЛ5, АЛ32, АЛ2, АЛ4, АЛ4-1, АЛ9, АЛ9-1, АЛ34 (ВАЛ5), АК9 (АЛ4В), АК7 (АЛ9В), АЛ5-1.
Группа V. Сплавы алюминиевые литейные с высоким содержанием меди Содержание в сплаве не более: цинка - 0,6%; магния - 0,8%; кремния - 8,0%; железа - 1,6%. АЛ3, АЛ6, АК5М2 (АЛ3В), АК7М2 (АЛ14В), АЛ7, АЛ19, АК5М7 (АЛ10В), АЛ33 (ВАЛ1).
Группа Vа. Сплавы алюминиевые литейные с высоким содержанием кремния Содержание в сплаве не более: меди - 6,0%, никеля - 3,6%, цинка - 0,5%; железа - 0,9%. АЛ1, АЛ21, АЛ25, АЛ30, АК21М2,5Н2,5, АК18, КС-740.
Группа VI. Сплавы алюминиевые деформируемые с высоким содержанием магния Содержание в сплаве не более: меди - 0,2%, магния - 6,8%, цинка - 0,2%; железа - 0,5%; кремния - 0,8%. АМг2, АМг3, АМг4, АМг5, АМг5П, АМг6.
Группа VII. Сплавы алюминиевые литейные с высоким содержанием магния Содержание в сплаве не более: меди - 0,3%, магния - 13,0%, цинка - 0,2%; железа - 1,5%; кремния - 1,3%. АЛ8, АЛ27, АЛ27-1, АЛ13, АЛ22, АЛ23, АЛ23-1, АЛ28.
Группа VIII. Сплавы алюминиевые деформируемые с высоким содержанием цинка Содержание в сплаве не более: меди - 2,0%, магния - 2,8%, цинка - 7,0%; железа - 0,7%; кремния - 0,7%. В95, 1915 и 1925.
Группа IX. Сплавы алюминиевые литейные с высоким содержанием цинка Содержание в сплаве не более: меди - 5,0%, магния - 0,3%, цинка - 12,0%; железа - 1,3%; кремния - 8,0%. АЛ11, АК4М4, АК4М2Ц6.


ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АЛЮМИНЕВЫХ СПЛАВОВ
Сплавы АД и АД-1. Элементы конструкций и деталей, не несущие нагрузки и требующие применения материала с высокими пластическими свойствами, хорошей свариваемостью, высоким сопротивлением коррозии и высокой тепло- и электропронодностью.
Из этих сплавов изготавливаются трубопроводы разного назначения, витражи, перегородки в комнатах, электропровода, двери, оконные рамы, корпусы часов, ювелирные поделки, палубные надстройки морских и речных судов, обои, обертки, баки и т. д.
Алюминиевые сплавы применяются также в виде заклепок для средненагружаемых конструкций из алюминиевых сплавов с повышенной коррозионной стойкостью и для конструкций из магниевых сплавов.
Сплав АМц. - Сварные детали, трубопроводы, емкости для жидкостей и другие малонагружаемые детали и изделия; изделия, изготовляемые глубокой вытяжкой, гибкой и т. д., а также проволока для заклепок.
Заклепки для средненагружаемых конструкций из алюминиевых сплавом с повышенной коррозионной стойкостью и для конструкций из магниевых сплавов.
Сплав АМг2. Сварные и клепаные детали, трубопроводы разного на значения, емкости для жидкостей и другие средне- и малонагружаемые детали и изделия. Также изготовляются витражи, перегородки в комнатах, электропровода, двери, оконные рамы, корпусы часов, палубные надстройки морских и речных судов, обои, обертки, баки и т. д.
Проволока применяется в качестве присадочного материала и для изготовления заклепок.
Сплав АМгЗ. Сварные малонагружаемые детали и конструкции, с высокой коррозионной стойкостью, трубопроводы, емкости для жидкостей и другие средне-нагружаемые детали и изделия.
Сплавы АМг5, АМг5В и АМг6. Сварные и клепаные средненагружаемые детали и конструкции, требующие высокой коррозионной стойкости; трубопроводы, емкости для жидкостей и другие детали и изделия.
Сплав АМг5П. Заклепки, применяемые для клепки средненагружаемых конструкций из алюминиевых сплавов с повышенной коррозионной стойкостью и конструкций из магниевых сплавов.
Заклепки ставятся в конструкцию в отожженном состоянии.
Сплавы Д1 и Д1П. Различные детали и элементы конструкций средней прочности. Производство полуфабрикатов из сплава Д1 заметно сокращается. Заклепки ставятся в конструкцию свежезакаленными (не позднее 2 ч. После закалки).
Сплав _Д6. Различные несущие детали конструкций, за исключением штамповок. Сплав аналогичен сплаву Д16, применение его сильно сокращается.
Сплавы Д16 и Д16П. В конструкциях средней и повышенной прочности, Требующих повышенной долговечности при переменных нагрузках; в строительных конструкциях, не требующих высокой коррозионной стойкости, для изготовления ферм, а также для различных высоконагружаемых деталей и элементов-конструкций, за исключением штамповок и поковок. В сильно нагружаемых т-талях сплав Д16 заменяется сплавом В95. Заклепки ставятся в конструкцию и свсжезакаленном состоянии (не позднее 20-30 мин после закалки).
Ставится в конструкциях, работающих при температуре до 250? С.
Сплав Д18П. Один из основных заклепочных материалов для клепки нагружаемых конструкций из алюминиевых сплавов, работающих при температуре не выше 100? С.
В конструкцию заклепки ставятся после закалки и естественного старения и течение не менее 4 суток.
Сплав АВ, Детали и элементы средненагружаемых конструкций, изготовление которых требует высокой пластичности в холодном и горячем состоянии.
Сплавы АД31 и АД3З. Применяются для клееных и клепаных конструкций сложной формы, а также для конструкций, где требуется повышенный предел текучести, и для прессованных изделий сложной формы (полые профили).
Сплав В65. Заклепки для клепки нагружаемых конструкций из алюминиевых сплавов, работающих при температуре не выше 100? С. Заклепки в конструкции можно ставить в любое время после закалки и старения. Эта особенность составляет преимущество сплава В65 перед сплавами Д1 и Д16, которые он заменяет.
Сплав АК2. Поршни двигателей внутреннего сгорания, работающие при повышенных температурах.
Сплавы АК4 и АК4-1. Лопатки компрессоров, крыльчатки, диски и кольца турбореактивных и турбовинтовых двигателей, поршни двигателей и другие кованные детали, работающие при повышенных температурах.
Сплавы АК6 и АК6-1. Штампованные и кованые детали сложной формы и средней прочности (крыльчатки большие и малые, подмоторные рамы, фитинги, качалки, крепежные детали).
Сплав АК8. Высоконагружаемые штампованные и кованые детали, подмоторные рамы, стыковые узлы, пояса лонжеронов. Трудности, связанные с горячей обработкой давлением, ограничивают применение этого сплава.
Сплав В93. Поковки и штамповки.
Сплав В94. Заклепки для сильнонагружаемых конструкций, работающих при температуре до 125? С.
Сплавы В95 и В95-1. Нагружаемые конструкции, работающие длительное время при температурах не выше 100-120? С. Обшивка, стрингеры, шпангоуты, лонжероны самолетов, силовой каркас клепаных строительных сооружений. Из сплава В95-1 изготовляются штампованные лопасти.
Сплавы В96 и В96ц. Прессованные и кованые изделия.
Сплав ВД17. Лопатки осевых компрессоров, крыльчатки, диски и кольца турбореактивных и турбовинтовых двигателей, поршни двигателей и другие кованые детали, работающие при повышенных температурах.
Сплав Д19. В конструкциях, работающих до 250? С; применяется сплав в искусственно состаренном состоянии.
Сплав Д19П. Заклепки для нагружаемых конструкций, работающих при температуре от 125 до 250? С.
Сплав Д20. Поковки и штамповки сложной формы, катаные листы, прессованные полуфабрикаты; нагружаемые детали и сварные изделия, работающие при 200-300? С. Лопатки, диски осевых компрессоров, сварные емкости и другие детали, работающие при повышенных температурах.
Сплав Д21. Поковки и штамповки.
Сплав Д23. Листы, плиты, поковки, штамповки, прессованные изделия, проволока. Заклепки ставятся в конструкцию в закаленном состоянии с последующим искусственным старением. Заклепки для сильнонагружаемых конструкций, работающих длительное время при температурах до 180? С. Применяется для сильно нагружаемых деталей, кратковременно и длительно работающих при температурах 160-180? С.
МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ
Магниевые сплавы, сплавы на основе магния. Наиболее прочные, в том числе и наиболее жаропрочные, М. с. разработаны на основе систем магний - металл с ограниченной растворимостью в твёрдом магнии. Вследствие высокой химической активности магния выбор металлов, пригодных для легирования М. с., сравнительно невелик. М. с. разделяются на 2 основные группы: литейные - для производства фасонных отливок и деформируемые - для производства полуфабрикатов прессованием, прокаткой, ковкой и штамповкой.
Историческая справка. Первые М. с. появились в начале 20 века (под названием 'электрон', теперь мало употребляемым). Значение конструкционных промышленных материалов М. с. приобрели в конце 20-х - начале 30-х годов 20 века, то есть почти через 100 лет после того как французский химик А. Бюсси впервые выделил магний в чистом виде (1828). До конца 40-х годов применялись главным образом сплавы на основе систем Mg - Al - Zn и Mg - Mn. Дальнейшему прогрессу в области создания М. с. способствовало открытие модифицирующего и рафинирующего действия циркония. В 50-х годах начали применяться сплавы на основе систем Mg - Zn - Zr, Mg - p. з. м. (редкоземельный металл) - Zr (или Mn), Mg - Th, а также сверхлёгкие сплавы на основе системы Mg - Li. Производство и потребление магния и М. с. возрастает. Мировое производство магния к началу 2-й мировой войны 1939-45 составило около 50 тысяч т, в 1969 ~ 2 млн. т, из них ~ 40-50% расходуется на производство отливок и деформированных полуфабрикатов.
Химический состав наиболее широко применяемых в СССР М. с. дан в таблице 1. В промышленных М. с. содержатся добавки Al, Zn, Mn, Zr и редкоземельных металлов (цериевый мишметалл, La, Nd, Y), Th, Ag, Cd, Li, Be и др. Общее количество добавок в наиболее легированных М. с. достигает 10-14%. Вредными примесями являются Ni, Fe, Si и Cu, которые снижают коррозионную стойкость М. с. В М. с. с Zr ограничивают содержание примесей Al и Si, так как в присутствии этих элементов Zr не растворяется в расплавленном магнии, образуя с ними тугоплавкие нерастворимые соединения. Растворимость циркония в магнии уменьшают также примеси Fe, Mn и Н. Малые количества Be (иногда Ca) используют в качестве технологических добавок для снижения окисляемости М. с. в расплавленном состоянии.
Таблица 1. - Химический состав и механические свойства наиболее широко применяемых в СССР магниевых сплавов (1 Мн/м2 = 0,1 кгс/мм2)

Тип сплава Химический состав, % основные компоненты примеси, не более

Al Zn Mn Z Nd Al Si Fe Ni Cu Mn Be Ca

Литейные сплавы
Mg - Al - Zn
8 0,5 0,2 - - - 0,25 0,06 0,01 0,1 - 0,002 0,1
8 0,5 0,2 - - - 0,08 0,007 0,001 0,004 - 0,002 -

Mg - Zn - Zr
- 4,5 - 0,7 - 0,02 0,03 0,01 0,005 0,03 - 0,001 -

Mg - Nd - Zr
- 0,4 - 0,7 2,5 0,02 0,03 0,01 0,005 0,03 - 0,001 -

Деформируемые сплавы
Mg - Al - Zn
4 1 0,5 - - - 0,15 0,05 0,005 0,05 - 0,02 0,1

Mg - Zn - Zr
- 5,5 - 0,5 - 0,05 0,05 0,05 0,005 0,05 0,1 0,02 -

Тип сплава
Сумма определяемых примесей
Механические свойства
при 20 ?C

Вид термической обработки
Предельные рабочие температуры, ?C

Назначение

Мн/м2
s, %
длительно
Кратко
времен-
но

s0,2
sb

Литейные сплавы
Mg - Al - Zn
0,5
90
280
9
Закалка; закалка и старение
150
250
Сплав общего назначения


0,14
90
280
9
То же
150
250
То же, имеет повышенную коррозионную стойкость

Mg - Zn - Zr
0,2
150
300
6
Отпуск
200
250
Нагруженные детали (барабаны колёс, реборды и др.)

Mg - Nd - Zr
0,2
150
280
5
Закалка и старение
250
350
Жаропрочный сплав. Нагруженные детали; детали, требующие высокой герметичности, стабильности размеров

Деформируемые сплавы
Mg - Al - Zn
0,31
180
290
100
Отжиг 150
200
Панели, штамповки сложной конструкции, сварные конструкции

Mg - Zn - Zr
0,31
250
-
3002
310
-
3502
100-140
Старение
100
150
Высоконагруженные детали из прессованных полуфабрикатов, штамповок и поковок

1 Для деформируемых сплавов указано содержание прочих примесей.
2 Максимальные значения - для пресcованных полуфабрикатов.

Физические свойства М. с. даны в таблице 2. М. с. являются самым лёгким металлическим конструкционным материалом. Плотность (d) М. с. в зависимости от состава колеблется в пределах 1360-2000 кг/м3. Наименьшую плотность имеют магний-литиевые сплавы. Плотность наиболее широко применяемых М. с. равна 1760-1810 кг/м3, то есть примерно в 4 раза меньше плотности стали и в 1,5 раза меньше плотности алюминиевых сплавов. Благодаря малой плотности детали из М. с. обладают высокой жёсткостью: относительная жёсткость при изгибе двутавровых балок одинаковой массы и ширины для стали равна 1, для алюминия 8,9, для магния 18,9. М. с. имеют высокую удельную теплоёмкость. Температура поверхности детали из М. с. при одинаковом количестве поглощённого тепла в 2 раза ниже по сравнению с температурой детали из малоуглеродистой стали и на 15-20% ниже, чем детали из алюминиевого сплава. Коэффициент термического расширения М. с. в среднем на 10-15% больше, чем у алюминиевых сплавов.
Таблица 2. - Физические свойства наиболее широко применяемых в СССР магниевых сплавов
Тип сплава

Плотность, кг/м3
Коэффициент линейного расширения при 20-100 ?C
a·106, 1/?C

Коэффициент теплопроводности, вт/м·K

Удельная теплоёмкость, кдж/кг·K
Удельное электро-
сопротивление r·106, ом·см

Литейные сплавы
Mg - Al - Zn кг/м3 вт/м·K кдж/кг·K r·106 ом·см
1810 26,8 65 1,05 13,4

Mg - Zn - Zr 1810 26,2 134 0,98 6,6

Mg - Nd - Zr 1780 27,7 113 0,963 8,4

Деформируемые сплавы
Mg - Al - Zn 1790 26 83,8 1,05 12

Mg - Zn - Zr 1800 20,9 117 1,03 5,65

Механические свойства наиболее широко применяемых в СССР промышленных М. с. представлены в таблице 1. Максимальный уровень механических свойств литейных М. с. достигнут на высокопрочных сплавах системы Mg - Zn - Ag - Zr: предел текучести s0,2 = 260-280 Мн/м2 (26-28 кгс/мм2), предел прочности sb = 340-360 Мн/м2 (34-36 кгс/мм2), относительное удлинение d = 5%. Специальные технологические приёмы (например, подштамповка) позволяют увеличить sb до 400-420 Мн/м2 (40-42 кгс/мм2). Уровень свойств самых высокопрочных деформируемых М. с.: s0,2 = 350 Мн/м2 (35 кгс/мм2), sb = 420 Мн/м2 (42 кгс/мм2), d = 5%. Предельная рабочая температура высокопрочных сплавов 150 ?С. Самые жаропрочные М. с. (литейные и деформируемые) систем Mg - р. з. м. и Mg - Th пригодны для длительной эксплуатации при 300-350 ?С и кратковременной - до 400 ?С. По удельной прочности (sb/d) высокопрочные литейные М. с. имеют преимущества по сравнению с алюминиевыми сплавами, самые высокопрочные деформируемые находятся на одном уровне с наиболее высокопрочными деформируемыми алюминиевыми сплавами (или несколько уступают им). Модуль упругости М. с. равен 41-45 Гн/м2 (4100-4500 кгс/мм2) (3/5 модуля алюминиевых сплавов, 1/5 модуля сталей), модуль сдвига составляет 16-16,5 Гн/м2 (1600-1650 кгс/мм2). При низких температурах модуль упругости, пределы текучести и прочности М. с. увеличиваются, а удлинение и ударная вязкость снижаются; резкого падения пластичности, характерного для низколегированных конструкционных сталей, у М. с. не наблюдается.
Технология. Вследствие большого сродства магния с кислородом при плавке М. с. в воздушной атмосфере поверхность расплавленного металла защищают слоем флюса; в качестве флюсов применяют различные смеси фтористых и хлористых солей щелочных и щёлочноземельных металлов. Чтобы избежать горения металла при литье, в состав формовочных земель вводят защитные присадки, кокили окрашивают специальными красками, в состав которых входит, например, борная кислота. Отливки получают всеми известными способами литья, в том числе литьём в песчаные, оболочковые, стержневые, гипсовые формы, литьём в кокиль, под давлением, по выплавляемым моделям, полужидкой штамповкой. Для получения качественных отливок литниковая система строится по принципу расширяющегося потока. При затвердевании М. с. дают большую усадку (1,1-1,5). Благодаря мелкозернистой структуре отливки из М. с. с цирконием имеют более однородные и высокие механические свойства, чем отливки из сплавов, легированных алюминием. Детали и узлы различных конструкций из деформируемых М. с. изготовляют механической обработкой, сваркой и клёпкой, объёмной и листовой штамповкой. При комнатной температуре технологическая пластичность М. с. низкая, что объясняется гексагональным строением кристаллической решётки магния (скольжение происходит по одной плоскости базиса). При высоких температурах (200-450 ?С) возникает скольжение по дополнительным плоскостям и технологическая пластичность большинства сплавов становится высокой. Поэтому все операции обработки давлением М. с. проводятся в нагретом состоянии при малых скоростях деформации. Исключение составляют М. с. с 10-14% Li, которые имеют объёмно центрированную кубическую решётку и допускают обработку в холодном состоянии. При конструировании деталей из М. с. избегают острых надрезов и резких переходов сечений. Для соединения деталей применяют различные виды сварки, а также клёпку, пайку твёрдыми и мягкими припоями, склеивание. Сваркой исправляют дефекты литых деталей. Только сплавы с высоким содержанием цинка не подвергаются сварке. Большинство литых и деформированных полуфабрикатов из М. с. подвергается упрочняющей термической обработке (закалке, старению) или отжигу для снятия внутренних напряжений (литейных, сварочных и других). М. с. легко обрабатываются резанием - вдвое быстрее, чем алюминиевые сплавы, и в 10 раз быстрее, чем углеродистые стали. При работе с М. с. следует соблюдать правила пожарной безопасности.
Методы защиты от физико-химических воздействий. М. с. обладают пониженной коррозионной стойкостью из-за высокого электроотрицательного потенциала и недостаточных защитных свойств естественной окисной плёнки. Защита М. с. от коррозии осуществляется искусственно создаваемыми химическими или электрохимическими неорганическими плёнками в сочетании с лакокрасочными покрытиями. Покрытие состоит из грунтовочного пассивирующего слоя и внешних лаковых или эмалевых слоев. Надлежащая защита обеспечивает надёжную работу деталей из М. с. в атмосферных условиях, щелочных средах, минеральных маслах, бензине, керосине. М. с. повышенной чистоты, особенно по содержанию железа и никеля, пригодны для эксплуатации в морском воздухе. М. с. неприемлемы для работы в морской воде, в соляных растворах, кислотах, их растворах и парах. Коррозионная стойкость магниевых деталей в значительной степени зависит от выбора правильной конструктивной формы (исключающей скопление влаги) и такого сочетания контактирующих материалов в изделиях, которое не вызывает контактной коррозии. Некоторые высокопрочные деформируемые М. с. склонны к коррозии под напряжением и могут применяться при условии ограничения величины длительно действующих растягивающих напряжений.
Консервация деталей и полуфабрикатов из М. с. осуществляется с помощью хроматных плёнок, жидких нейтральных обезвоженных масел, специальной смазки и другими способами в зависимости от длительности и условий хранения. Длительное хранение собранных изделий и запасных частей из М. с. с лакокрасочным покрытием в нормальных складских условиях производится в чехлах из полихлорвиниловой или полиэтиленовой плёнки с силикагелевым осушителем.
Применение. М. с. пригодны для работы при криогенных, нормальных и повышенных температурах. Благодаря малой плотности, высокой удельной прочности, способности поглощения энергии удара и вибрационных колебаний, отличной обрабатываемости резанием М. с. широко используются в промышленности, прежде всего для снижения массы изделий, повышения их жёсткости. М. с. применяются в автомобильной, тракторной промышленности (картеры двигателей, коробки передач, барабаны колёс и другие детали), в электротехнике и радиотехнике (корпуса приборов, детали электродвигателей), в оптической промышленности (корпуса биноклей, фотоаппаратов), в текстильной промышленности (бобины, шпульки, катушки), в полиграфии (матрицы, клише, валики), в судостроении (протекторы), в авиационной и ракетной технике (детали колёс, детали управления и крыла самолёта, корпусные детали двигателей) и во многих других отраслях техники. Промышленностью используются главным образом литые детали из М. с. Основное ограничение в применении М. с. - пониженная коррозионная стойкость в некоторых средах.
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.

Сообщение 24 ноя 2007, 13:37

Основные физические свойства чистых элементарных металлов
Металл Хим.
символ Атомный
номер Плотн.
г/(см^3) Тплав.
?С Уд. теплоемк.
Дж/(кг*?К) Уд. теплопр.
Вт/(м*?К) Тепл. коэф лин.
расш. (10^6)/?К Число
Бринеля Уд. сопрот. мкОм*м Магнитные свойства
Алюминий Al 13 2,70 660 923 218,0 21,0 25 0,026 Парамагнетик
Барий Ba 56 3,75 710 285 - 19,0 4,2 0,500 Парамагнетик
Берилий Be 4 1,84 1280 1800 184 12,0 61 0,041 Диамагнетик
Ванадий V 23 6,11 1900 503 31 8,3 64 0,248 Парамагнетик
Висмут Bi 83 9,80 271 126 8,4 13,3 9,6 1,160 Диамагнетик
Вольфрам W 74 19,30 3400 142 167,0 4,4 262 0,055 Парамагнетик
Гадолиний Gd 64 7,89 1310 - 8,8 9,7 - 1,400 Ферромагнетик
Галлий Ga 31 5,92 30 336 29,3 18,1 6,1 0,136 Диамагнетик
Гафний Hf 72 13,29 2220 138 22,0 5,9 173 0,351 Парамагнетик
Железо Fe 26 7,87 1540 453 73,3 10,7 50 0,097 Ферромагнетик
Золото Au 79 19,30 1063 134 312,0 14,0 18 0,0225 Диамагнетик
Индий In 49 7,30 156 239 72 28,4 0,9 0,090 Диамагнетик
Иридий Ir 77 22,40 2410 130 146,0 6,5 170 0,054 Парамагнетик
Иттрий Y 39 4,47 1525 310 14,6 9,3 60 0,650 Парамагнетик
Кадмий Cd 48 8,65 320,9 231 92,8 29,0 21 0,074 Диамагнетик
Калий K 19 0,86 63 754 97,0 83,3 0,04 0,065 Парамагнетик
Кальций Ca 20 1,53 851 650 98 18,5 17 0,040 Парамагнетик
Кобальт Co 27 8,85 1500 445 69,5 13,5 102 0,064 Ферромагнетик
Лантан La 57 6,18 920 188 13,8 5,2 37 0,568 Парамагнетик
Литий Li 3 0,53 180 3285 71 56 - 0,086 Парамагнетик
Магний Mg 12 1,74 651 1040 170,0 27 30 0,045 Парамагнетик
Марганец Mn 25 7,44 1244 477 66,7 22,3 196 1,850 Антиферромагн.
Медь Cu 29 8,92 1083 386 406,0 16,6 35 0,017 Диамагнетик
Молибден Mo 42 10,20 2620 272 150,0 5,3 153 0,050 Парамагнетик
Натрий Na 11 0,97 98 1220 134,0 72,0 0,07 0,042 Парамагнетик
Никель Ni 28 8,96 1453 440 75,5 13,2 68 0,068 Ферромагнетик
Ниобий Nb 41 8,57 2470 268 50,0 7,2 75 0,150 Парамагнетик
Олово Sn 50 7,29 231,9 226 63,1 23,0 5,2 0,113 Парамагнетик
Осмий Os 76 22,50 3000 129 - 4,6 400 0,095 Парамагнетик
Палладий Pd 46 12,02 1552 243 70,7 9,5 46 0,108 Парамагнетик
Платина Pt 78 21,45 1773 134 71,1 9,5 40 0,098 Парамагнетик
Рений Re 75 21,02 3180 138 52,0 6,7 135 0,214 Парамагнетик
Родий Rh 45 12,48 1970 247 88,0 8,5 102 0,043 Парамагнетик
Ртуть Hg 80 13,50 - 39 138 7,9 182,0 - 0,958 Диамагнетик
Рубидий Rb 37 1,53 39 335 35,6 90,0 0,022 0,120 Парамагнетик
Рутений Ru 44 12,4 2250 239 - 9,1 220 0,075 Парамагнетик
Свинец Pb 82 11,34 327 130 35,0 28,3 3,9 0,190 Диамагнетик
Серебро Ag 47 10,49 960,5 235 453,0 18,6 25 0,015 Диамагнетик
Скандий Sc 21 3,00 1540 545 11,3 11,4 75 0,660 Парамагнетик
Стронций Sr 38 2,63 770 737 - 21,0 14 0,227 Парамагнетик
Таллий Tl 81 11,85 303 147 35 28,0 2,7 0,180 Диамагнетик
Тантал Ta 73 16,6 3000 150 50 6,6 47 0,124 Парамагнетик
Титан Ti 22 4,52 1670 550 21,9 8,1 73 0,470 Парамагнетик
Торий Th 90 11,6 1750 113 37,0 11,5 41 0,130 Парамагнетик
Уран U 92 19,05 1130 - 26,7 14,0 244 0,300 Парамагнетик
Хром Cr 24 7,19 1900 462 88,6 6,2 114 0,130 Антиферромагн.
Цезий Cs 55 1,90 28 220 18,4 97 0,015 0,190 Парамагнетик
Церий Ce 58 6,78 795 210 10,9 7,1 20 0,750 Парамагнетик
Цинк Zn 30 7,14 419,5 336 113,0 30,0 42 0,059 Диамагнетик
Цирконий Zr 40 6,50 1855 277 29,5 6,3 66 0,410 Парамагнетик
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.

Сообщение 24 ноя 2007, 13:37

НЕМНОГО ПРО КОМПОЗИТЫ(что це таке)
Конструкционные материалы, материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами К. м. являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных, декоративных, абразивных и др.). К основным критериям качества К. м. относятся параметры сопротивления внешним нагрузкам: прочность, вязкость, надежность, ресурс и др. Длительный период в своём развитии человеческое общество использовало для своих нужд (орудия труда и охоты, утварь, украшения и др.) ограниченный круг материалов: дерево, камень, волокна растительного и животного происхождения, обожжённую глину, стекло, бронзу, железо. Промышленный переворот 18 в. и дальнейшее развитие техники, особенно создание паровых машин и появление в конце 19 в. двигателей внутреннего сгорания, электрических машин и автомобилей, усложнили и дифференцировали требования к материалам их деталей, которые стали работать при сложных знакопеременных нагрузках, повышенных температурах и др. Основой К. м. стали металлические сплавы на основе железа (чугуны и стали), меди (бронзы и латуни), свинца и олова.
При конструировании самолётов, когда главным требованием, предъявляемым к К. м., стала высокая удельная прочность, широкое распространение получили древесные пластики (фанера), малолегированные стали, алюминиевые и магниевые сплавы. Дальнейшее развитие авиационной техники потребовало создания новых жаропрочных сплавов на никелевой и кобальтовой основах, сталей, титановых, алюминиевых, магниевых сплавов, пригодных для длительной работы при высоких температурах. Совершенствование техники на каждом этапе развития предъявляло новые, непрерывно усложнявшиеся требования к К. м. (температурная стойкость, износостойкость, электрическая проводимость и др.). Например, судостроению необходимы стали и сплавы с хорошей свариваемостью и высокой коррозионной стойкостью, а химическому машиностроению - с высокой и длительной стойкостью в агрессивных средах. Развитие атомной энергетики связано с применением К. м., обладающих не только достаточной прочностью и высокой коррозионной стойкостью в различных теплоносителях, но и удовлетворяющих новому требованию - малому поперечному сечению захвата нейтронов.
К. м. подразделяются: по природе материалов - на металлические, неметаллические и композиционные материалы, сочетающие положительные свойства тех и др. материалов; по технологическому исполнению - на деформированные (прокат, поковки, штамповки, прессованные профили и др.), литые, спекаемые, формуемые, склеиваемые, свариваемые (плавлением, взрывом, диффузионным сращиванием и т.п.); по условиям работы - на работающие при низких температурах, жаропрочные, коррозионно-, окалино-, износо-, топливо-, маслостойкие и т.д.; по критериям прочности - на материалы малой и средней прочности с большим запасом пластичности, высокопрочные с умеренным запасом пластичности.
Отдельные классы К. м., в свою очередь, делятся на многочисленные группы. Например, металлические сплавы различают: по системам сплавов - алюминиевые, магниевые, титановые, медные, никелевые, молибденовые, ниобиевые, бериллиевые, вольфрамовые, на железной основе и др.; по типам упрочнения - закаливаемые, улучшаемые, стареющие, цементируемые, цианируемые, азотируемые и др.; по структурному составу - стали аустенитные и ферритные, латуни и т.д.
Неметаллические К. м. подразделяют по изомерному составу, технологическому исполнению (прессованные, тканые, намотанные, формованные и пр.), по типам наполнителей (армирующих элементов) и по характеру их размещения и ориентации. Некоторые К. м., например сталь и алюминиевые сплавы, используются как строительные материалы и, наоборот, в ряде случаев строительные материалы, например железобетон, применяются в конструкциях машиностроения.
Технико-экономические параметры К. м. включают: технологические параметры - обрабатываемость металлов давлением, резанием, литейные свойства (жидкотекучесть, склонность к образованию горячих трещин при литье), свариваемость, паяемость, скорость отверждения и текучесть полимерных материалов при нормальных и повышенных температурах и др.; показатели экономической эффективности (стоимость, трудоёмкость, дефицитность, коэффициент использования металла и т.п.).
К металлическим К. м. относится большинство выпускаемых промышленностью марок стали. Исключение составляют стали, не используемые в силовых элементах конструкций: инструментальные стали, для нагревательных элементов, для присадочной проволоки (при сварке) и некоторые другие с особыми физическими и технологическими свойствами. Стали составляют основной объём К. м., используемых техникой. Они отличаются широким диапазоном прочности - от 200 до 3000 Мн/м2 (20-300 кгс/мм2), пластичность сталей достигает 80%, вязкость - 3 МДж/м2. Конструкционные (в т. ч. нержавеющие) стали выплавляются в конверторах, мартеновских и электрических печах. Для дополнительной рафинировки применяются продувка аргоном и обработка синтетическим шлаком в ковше. Стали ответственного назначения, от которых требуется высокая надёжность, изготовляются вакуумно-дуговым, вакуумно-индукционным и электрошлаковым переплавом, вакуумированием, а в особых случаях - улучшением кристаллизации (на установках непрерывной или полунепрерывной разливки) вытягиванием из расплава.
Чугуны широко применяются в машиностроении для изготовления станин, коленчатых валов, зубчатых колёс, цилиндров двигателей внутреннего сгорания, деталей, работающих при температуре до 1200 ?С в окислительных средах, и др. Прочность чугунов в зависимости от легирования колеблется от 110 Мн/м2 (чугаль) до 1350 Мн/м2 (легированный магниевый чугун).
Никелевые сплавы и кобальтовые сплавы сохраняют прочность до 1000-1100 ?С. Выплавляются в вакуумно-индукционных и вакуумно-дуговых, а также в плазменных и электроннолучевых печах. Применяются в авиационных и ракетных двигателях, паровых турбинах, аппаратах, работающих в агрессивных средах, и др. Прочность алюминиевых сплавов составляет: деформируемых до 750 Мн/м2, литейных до 550 Мн/м2, по удельной жёсткости они значительно превосходят стали. Служат для изготовления корпусов самолётов, вертолётов, ракет, судов различного назначения и др. Магниевые сплавы отличаются высоким удельным объёмом (в 4 раза выше, чем у стали), имеют прочность до 400 Мн/м2 и выше; применяются преимущественно в виде литья в конструкциях летательных аппаратов, в автомобилестроении, в текстильной и полиграфической промышленности и др. Титановые сплавы начинают успешно конкурировать в ряде отраслей техники со сталями и алюминиевыми сплавами, превосходя их по удельной прочности, коррозионной стойкости и по жёсткости. Сплавы имеют прочность до 1600 Мн/м2 и более. Применяются для изготовления компрессоров авиационных двигателей, аппаратов химической и нефтеперерабатывающей промышленности, медицинских инструментов и др.
К К. м. относятся также сплавы на основе меди, цинка, молибдена, циркония, хрома, бериллия, которые нашли применение в различных отраслях техники (см. Бериллиевые сплавы, Медноникелевые сплавы, Молибденовые сплавы).
Неметаллические К. м. включают пластики, термопластичные полимерные материалы (см. Полимеры), керамику, огнеупоры, стекла, резины, древесину. Пластики на основе термореактивных, эпоксидных, фенольных, кремнийорганических термопластичных смол и фторопластов, армированные (упрочнённые) стеклянными, кварцевыми, асбестовыми и др. волокнами, тканями и лентами, применяются в конструкциях самолётов, ракет, в энергетическом, транспортном машиностроении и др. Термопластичные полимерные материалы - полистирол, полиметилметакрилат, полиамиды, фторопласты, а также реактопласты используют в деталях электро- и радиооборудования, узлах трения, работающих в различных средах, в том числе химически активных: топливах, маслах и т.п.
Стекла (силикатные, кварцевые, органические), триплексы на их основе служат для остекления судов, самолётов, ракет; из керамических материалов изготовляют детали, работающие при высоких температурах. Резины на основе различных каучуков, упрочнённые кордными тканями, применяются для производства покрышек или монолитных колёс самолётов и автомобилей, а также различных подвижных и неподвижных уплотнений.
Развитие техники предъявляет новые, более высокие требования к существующим К. м., стимулирует создание новых материалов. С целью уменьшения массы конструкций летательных аппаратов используются, например, многослойные конструкции, сочетающие в себе лёгкость, жёсткость и прочность. Внешнее армирование металлических замкнутых объёмов (шары, баллоны, цилиндры) стеклопластиком позволяет значительно снизить их массу в сравнении с металлическими конструкциями. Для многих областей техники необходимы К. м., сочетающие конструкционную прочность с высокими электрическими, теплозащитными, оптическими и другими свойствами.
Т. к. в составе К. м. нашли своё применение почти все элементы таблицы Менделеева, а эффективность ставших уже классическими для металлических сплавов методов упрочнения путём сочетания специально подобранного легирования, высококачественной плавки и надлежащей термической обработки снижается, перспективы повышения свойств К. м. связаны с синтезированием материалов из элементов, имеющих предельные значения свойств, например предельно прочных, предельно тугоплавких, термостабильных и т.п. Такие материалы составляют новый класс композиционных К. м. В них используются высокопрочные элементы (волокна, нити, проволока, нитевидные кристаллы, гранулы, дисперсные высокотвёрдые и тугоплавкие соединения, составляющие армировку или наполнитель), связуемые матрицей из пластичного и прочного материала (металлических сплавов или неметаллических, преимущественно полимерных, материалов). Композиционные К. м. по удельной прочности и удельному модулю упругости могут на 50-100% превосходить стали или алюминиевые сплавы и обеспечивают экономию массы конструкций на 20-50%.
Наряду с созданием композиционных К. м., имеющих ориентированную (ортотропную) структуру, перспективным путём повышения качества К. м. является регламентация структуры традиционных К. м. Так, путём направленной кристаллизации сталей и сплавов получают литые детали, например лопатки газовых турбин, состоящие из кристаллов, ориентированных относительно основных напряжений таким образом, что границы зёрен (слабые места у жаропрочных сплавов) оказываются ненагруженными. Направленная кристаллизация позволяет увеличить в несколько раз пластичность и долговечность. Ещё более прогрессивным методом создания ортотропных К. м. является получение монокристальных деталей с определённой кристаллографической ориентацией относительно действующих напряжений. Весьма эффективно используются методы ориентации в неметаллических К. м. Так, ориентация линейных макромолекул полимерных материалов (ориентация стекол из полиметилметакрилата) значительно повышает их прочность, вязкость и долговечность.
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.

Сообщение 24 ноя 2007, 13:37

ЦИНК И ЦИНКОВЫЕ СПЛАВЫ
Цинк имеет гексагональную плотно упакованную решетку (ГПУ). Этим объясняется резкая анизотропия его свойств. При комнатной температуре цинк в литом состоянии малопластичен, а при 100-150 ?С становится пластичным и может подвергаться обработке давлением - прокатке, прессованию, штамповке и глубокой вытяжке. Технологичность цинка в процессе обработки давлением зависит от его чистоты. Отрицательное влияние на горячую обработку давлением оказывает примесь олова, образующая с цинком эвтектику с температурой плавления 199 ?С, и особенно одновременное присутствие олова, свинца и кадмия, образующих с цинком сложную эвтектику с температурой плавления менее 150 ?С. Поэтому содержание этих примесей строго ограничено как в цинке, так и в сплавах на его основе.
Марки и химический состав (%). ГОСТ 3640-94
Обозначение марок Zn не менее Примесь, не более
Pb Cd Fe Cu Sn As Al Всего
ЦВ00 99,997 0,00001 0,002 0,00001 0,00001 0,00001 0,0005 0,00001 0,003
ЦВО 99,995 0,003 0,002 0,002 0,001 0,001 0,0005 0,005 0,005
ЦВ 99,99 0,005* 0,002 0,003 0,001 0,001 0,0005 0,005 0,01
ЦОА 99,98 0,01 0,003 0,003 0,001 0,001 0,0005 0,005 0,02
ЦО 99,975 0,013 0,004 0,005 0,001 0,001 0,0005 0,005 0,025
Ц1 99,95 0,02 0,01 0,01 0,002 0,001 0,0005 0,005 0,05
Ц2 98,7 1,0 0,2 0,05 0,005 0,002 0,01 0,010** 1,3
Ц3 97,5 2,0 0,2 0,1 0,05 0,005 0,01 - 2,5
* В цинке, применяемом для производства сплава марки ЦАМ4-1о, массовая доля свинца должна быть не более 0,004 %.
** В цинке, применяемом для проката, массовая доля алюминия должна быть не более 0,005 %.
В цинке марки ЦВ00 массовая доля алюминия, висмута, никеля и сурьмы не должна превышать 0,00001% каждого.
В цинке марки ЦВ00 и ЦВ0 по требованию потребителя массовая доля мышьяка не должна превышать 0,0005%.
Цинк марки ЦВ00 изготовляют в виде ЧУШЕК массой 4-5 кг и 8-10 кг.
Цинк марок ЦВ0, ЦВ, Ц0А, Ц0, Ц1, Ц2, Ц3 изготовляют в виде ЧУШЕК массой 19-25 кг и БЛОКОВ массой 500, 1000 кг.
Цинк применяют: для горячего, химического и термодиффузионного оцинковывания стальных деталей; в полиграфической промышленности; для изготовления химических источников тока; как легирующий элемент в сплавах, в первую очередь в латунях (сплав системы Cu-Zn), и как основу для цинковых сплавов.
Цветная маркировка (чушки и блоки цинка маркируют по торцу краской)
ЦВ одна полоса желтого цвета
ЦВ0 одна полоса голубого цвета
Ц0 одна полоса белого цвета
Ц1 одна полоса зеленого цвета
Ц2С двойная полоса красного цвета
Ц3 одна полоса коричневого цвета
Ц0А не маркируют
Ц1С двойная полоса белого цвета
Ц2 одна полоса красного цвета
Ц3С одна полоса черного цвета

для чушек марки ЦВ00 цветную маркировку двойной полосой голубого цвета наносят на тару или ярлык, прикрепленный к таре.
Основные характеристики физико-химических и механических свойств цинка приведены ниже.
Характеристики физико-химических и механических свойств цинка
Плотность  , кг/м3 7130
Температура плавления Тпл, ?С 419,4
Температура кипения Ткип, ?С 907,0
Коэффициент линейного расширения  106, град-1 39,7
Удельная теплоемкость с, кал/(г  град), при 0?С 0,0915
Теплопроводность  , Вт/(м  град), при 25 ?С 113,5
Удельное электросопротивление,
Ом  мм2/м, при 20 ?С 0,0591
Модуль нормальной упругости Е, МПа 88 000
Модуль сдвига G, МПа 37 700
Предел текучести σт, МПа:
литого 75
деформированного 80-100
Временное сопротивление разрыву σв, МПа:
литого 120-140
деформированного 120-170
отожженного 70-100
Относительное удлинение δ, %:
литого 0,3-0,5
деформированного 40-50
отожженного 10-20
Ударная вязкость литого цинка KCU, Дж/см2 6,0-7,5
Твердость, НВ:
литого 30-40
деформированного 35-45

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЦИНКА И СПЛАВОВ
ЦВ00 Для производства химически чистых реактивов для нужд электротехнической промышленности и для научных целей.
ЦВ0 Для нужд полиграфической и автомобильной отраслей промышленности.
ЦВ Для отливаемых под давлением особо ответственных деталей, авиа- и автоприборов; для изготовления окиси цинка, применяемой в химико-фармацевтической промышленности; для химически чистых реактивов; для получения цинкового порошка, используемого в аккумуляторной промышленности.
Ц0А Для цинковых листов, применяемых в производстве гальванических элементов, для отливаемых под давлением ответственных деталей авиа- и автоприборов; для изготовления цинковых сплавов, обрабатываемых давлением; для горячего и гальванического оцинкования изделий и полуфабрикатов; для изготовления цинкового порошка; для легирования алюминиевых сплавов; для изготовления цинковых белил.
Ц0 Для цинковых листов, применяемых в производстве гальванических элементов; для отливаемых под давлением ответственных деталей авиа- и автоприборов; для изготовления цинковых сплавов, обрабатываемых давлением, для горячего и гальванического оцинкования изделий и полуфабрикатов, в том числе на непрерывных агрегатах оцинкования; для изготовления муфельных и печных сухих цинковых белил; для изготовления цинкового порошка; для легирования алюминиевых сплавов.
Ц1 Для производства сплавов, обрабатываемых давлением (в том числе для цинковых листов); для изготовления гальванических элементов (отливки); для гальванического оцинкования в виде анодов; для горячего оцинкования изделий и полуфабрикатов, в том числе на непрерывных агрегатах оцинкования; для изготовления муфельных и печных сухих цинковых белил; для специальных латуней; медно-цинковых сплавов; для приготовления флюса при лужении жести для консервных банок; для изготовления цинкового порошка, применяемого в химической и металлургической промышленности.
Ц2 Для производства цинковых листов, для медно-цинковых сплавов и бронз; для горячего оцинкования изделий и полуфабрикатов; для изготовления проволоки для шоопирования; для изготовления цинкового порошка, применяемого, в химической и металлургической промышленности.
Ц3 Для производства цинковых листов, в том числе предназначенных для полиграфической промышленности, для обычных литейных и свинЦ0вых медно-цинковых сплавов; для горячего оцинкования изделий и полуфабрикатов; для изготовления цинкового порошка, применяемого в металлургической промышленности.
________________________________________
СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ ЦИНКА
Промышленные цинковые сплавы разработаны на базе систем Zn-Al и Zn-Al-Cu. Практически во все цинковые сплавы введена добавка магния (до 0,1 %), что повышает размерную стабильность литых деталей и увеличивает коррозионную стойкость сплавов.
Цинковые сплавы подразделяются на литейные и антифрикционные.
Цинковые литейные сплавы. Эти сплавы выпускаются промышленностью в соответствии с ГОСТ 25140-93. Марки и химический состав литейных цинковых сплавов представлены в таблице.
Марки и химический состав (%) литейных цинковых сплавов (ГОСТ 25140-93)
Марки сплавов Основных компонентов Примесей, не более
Al Cu Mg Fe Zn Cu Pb Cd Sn Fe Si Pb + Cd + Sn
ZnA14A* 3,5-4,5 - 0,02-0,06 - Основа 0,06 0,004 0,003 0,001 0,06 0,015 0,007
ЦА4 о 3,5-4,5 - 0,02-0,06 - 0,06 0,005 0,003 0,001 0,06 0,015 0,009
ЦА4 3,5-4,5 - 0,02-0,06 - 0,06 0,01 0,005 0,002 0,07 0,015 -
ZnA14Cu1A* 3,5-4,5 0,7-1,3 0,02-0,06 - - 0,004 0,003 0,001 0,06 0,015 0,007
ЦА4М1о 3,5-4,5 0,7-1,3 0,02-0,06 - - 0,005 0,003 0,001 0,06 0,015 0,009
ЦА4М1 3,5-4,5 0,7-1,3 0,02-0,06 - - 0,01 0,005 0,002 0,07 0,015 -
ЦА4М1в 3,5-4,5 0,6-1,3 0,02-0,10 - - 0,02 0,015 0,005 0,12 0,03 -
ZnA14Cu3A* 3,5-4,5 2,5-3,7 0,02-0,06 - - 0,004 0,003 0,001 0,06 0,015 0,007
ЦА4М3 о 3,5-4,5 2,5-3,7 0,02-0,06 - - 0,006 0,003 0,001 0,06 0,015 0,009
ЦА4М3 3,5-4,5 2,5-3,7 0,02-0,06 - - 0,01 0,005 0,002 0,07 0,015 -
ЦА8М1 7,1-8,9 0,70-1,40 0,01-0,06 - - 0,01 0,006 0,002 0,10 0,015 -
ЦА30М5 28,5-32,1 3,8-5,6 0,01-0,08 0,01-0,5 - 0,02 0,016 0,01 0,075 -
Примечания:
1. По требованию потребителя в сплавах марок ZnA14A, ЦА4 о, ЦА4 допускается массовая доля меди как легирующего элемента до 0,10 %.
2. По согласованию изготовителя с потребителем в сплавах марок ЦА4М3о допускается массовая доля олова до 0,002 %, кадмия - до 0,004 % при сумме примесей свинца, кадмия и олова не более 0,009 %.
3. По требованию потребителя в сплавах марок ЦА4, ЦА4М1 и ЦА4М3 массовая доля свинца должна быть не более 0,006 %.
4. Определение химического состава сплавов проводят по ГОСТ 25284.0-ГОСТ 25284.8. Допускается определять химический состав другими методами, обеспечивающими точность не ниже приведенной в указанных стандартах. При возникновении разногласий в оценке химического состава определение проводят по ГОСТ 25284.0-ГОСТ 25284.8.
* Сплавы, изготовляемые по согласованию потребителя с изготовителем.
Все литейные цинковые сплавы имеют очень узкий температурный интервал кристаллизации, содержат много эвтектики, поэтому обладают хорошей жидкотекучестью и дают плотные отливки. Лучшими способами получения отливок являются литье под давлением и литье в кокиль. Относительно низкая температура литья (440-470 ?С) определяет легкие условия работы пресс-форм и кокилей, а высокая жидкотекучесть позволяет отливать тонкостенные детали сложной формы. В некоторых случаях (детали особо сложной конфигурации) применяется литье в песчаные формы. Отливки, полученные таким способом, содержат большое количество пор, имеют более крупнозернистую структуру, что приводит к снижению и значительному разбросу характеристик механических свойств.
В процессе естественного старения цинковых сплавов происходит уменьшение размеров (усадка) отлитых деталей (на 0,07-0,09 %). Две трети усадки происходит в течение 4-5 недель, остальное - в течение многих лет. Для стабилизации размеров применяют термообработку - отжиг (3-6 ч при 100 ?С, или 5-10 ч при 85 ?С, или 10-20 ч при 70 ?С).
Механические свойства цинковых сплавов
Марка сплавов Способ литья Механические свойства, не менее
Временное
сопротивление, МПа (кгс/мм2) Относительное
удлинение, % Твердость, НВ
ZnA14A K 196 (20) 1,2 70
ЦА4 о, ЦА4 Д 256 (26) 1,8 70
ZnA14Cu1A,ЦА4М1 о,
ЦА4М1 КД 215 (22)270 (28) 1,01,7 8080
ЦА4М1в КД 196 (20) 0,5 65
ZnA14Cu3A, П 215 (22) 1,0 85
ЦА4М3 о К 235 (24) 1,0 90
ЦА4М3 Д 290 (30) 1,5 90
ЦА8М КД 235 (24)270 (28) 1,51,5 7090
ЦА30М5 КД 435 (44)370 (38) 8,01,0 115115
Примечание. В таблице приняты следующие обозначения способов литья: П - литье в песчаные формы; К - литье в кокиль; Д - литье под давлением.
Характеристики физических свойств литейных цинковых сплавов (ГОСТ 25140-93)
Маркасплава Плотность, (кг/м3) 10-3 Температурный интервалзатвердевания, ?С Удельная
теплоемкость
при 20 ?С,Дж/кг  град-1 Теплопроводность,
Вт/м  град-1 Температурный коэффициент
линейного расширения
в интервале температур 20-100 ?С,  10-6, град-1
ЦА4 6,7 380-386 410 113 26,0
ЦА4М1 6,7 380-386 440 109 26,5
ЦА4М3 6,8 379-389 427 105 29,5
ЦА8М1 6,3 375-404 - - -
ЦА30М5 4,8 480-563 - - -
Цинковые сплавы могут подвергаться сварке и пайке. Однако эти процессы применяют главным образом для заделки дефектов, так как сварные и паяные швы имеют низкую прочность. Оловянно-свинцовыми припоями можно паять только предварительно никелированные детали с использованием флюса - подкисленного хлористого цинка. Лучшие результаты дает припой, содержащий 82,5 % Cd + 17,5 % Zn. В этом случае флюс не требуется.
Сварку ведут в восстановительном пламени с использованием присадки из того же сплава, что и свариваемые детали.
Наиболее широко литейные цинковые сплавы используются в автомобильной промышленности для отливки корпусов карбюраторов, насосов, спидометров, решеток радиаторов, деталей гидравлических тормозов, а также в других отраслях промышленности, бытовой технике для отливки деталей приборов, корпусов, арматуры и т. д. Рекомендации по применению представлены в таблице.
Рекомендации по применению цинковых сплавов (ГОСТ 25140-93)
Марка сплава Характерные свойства Область применения
ZnA14A Хорошая жидкотекучесть, повышенная коррозионная стойкость, стабильность размеров В автомобильной, тракторной, электротехнической и других отраслях промышленности для отливки деталей приборов, требующих стабильности размеров
ЦА4 о Хорошая жидкотекучесть, хорошая коррозионная стойкость, стабильность размеров
ЦА4 Как для марки ЦА4 о, но с меньшей коррозионной стойкостью
ZnA14Cu1A Хорошая жидкотекучесть, повышенная коррозионная стойкость, практически неизменяемость размеров при естественном старении В автомобильной, тракторной, электротехнической и других отраслях промышленности для отливки корпусных, арматурных, декоративных деталей, не требующих повышенной точности
ЦА4М1 о Хорошая жидкотекучесть, повышенная коррозионная стойкость, практически неизменяемость размеров при естественном старении
ЦА4М1 Как для марки ЦА4М1 о, но с меньшей устойчивостью размеров
В автомобильной, тракторной, электротехнической и других отраслях промышленности для отливки корпусных, арматурных, декоративных деталей, не требующих повышенной точности
ЦА4М1в По технологическим и эксплуатационным свойствам уступает предыдущим маркам сплавов этой группы В различных отраслях промышленности для литья неответственных деталей
ZnAl4Cu3A Хорошая жидкотекучесть, высокая прочность, хорошая коррозионная стойкость, изменяемость размеров до 0,5 % В автомобильной и других отраслях промышленности для изготовления деталей, требующих повышенной точности
ЦА4М3 о Хорошая жидкотекучесть, высокая прочность, хорошая коррозионная стойкость, изменяемость размеров до 0,5 %
ЦА4М3 Как для марки ЦА4М3 о, но с пониженной коррозионной стойкостью
ЦА30М5 Предназначены для замены стандартного антифрикционного сплава ЦАМ10-5, значительно превосходят его по механическим свойствам и износостойкости Вкладыши подшипников, втулки балансированной подвески, червячные шестерни, сепараторы подшипников качения
ЦА8М1 Как для марки ЦА4М1, но с более высокими прочностными свойствами В автомобильной, тракторной, электротехнической и других отраслях промышленности
Эти сплавы нельзя использовать в условиях повышенных и низких температур, так как уже при температуре 100 ?С их прочность снижается на 30 %, твердость на 40 %, а при температуре ниже 0 ?С они становятся хрупкими.
Для повышения коррозионной стойкости и для декоративных целей на цинковые изделия наносят различные защитные покрытия. В зависимости от условий службы цинковых изделий применяют двух- или трехслойные защитные покрытия различных толщин. Как правило, в качестве покрытий используют медь, никель и хром.
________________________________________

МЕДЬ
Медь - металл красного (в изломе розового) цвета, относится к тяжелым цветным металлам ( = 8890 кг/м3). Медь кристаллизуется в гранецентрированной решетке (ГЦК) типа Al с параметром а = 0,36074 нм и полиморфных превращений не имеет.
Чистая медь обладает высокой электрической проводимостью (на втором месте после серебра), пластичностью, коррозионной стойкостью в пресной и морской воде, а также в ряде химических сред. Медь принято считать эталоном электрической проводимости и теплопроводности по отношению к другим металлам. Характеристики этих свойств меди оцениваются 100 %, в то время как у алюминия, магния и железа они составляют соответственно 60, 40 и 17 % от свойств меди. Медь обладает отличной обрабатываемостью давлением в холодном и горячем состоянии, хорошими литейными свойствами и удовлетворительной обрабатываемостью резанием.
На воздухе при наличии влаги и углекислого газа медь медленно окисляется, покрываясь пленкой так называемой 'патины' зеленого цвета, которая является щелочным карбонатом меди (CuOH)2CO3. Эта пленка в определенной мере защищает медь от дальнейшей коррозии.
Медь и ее сплавы являются традиционными материалами, используемыми в технике низких температур. Применение меди и ее сплавов обусловлено их высокими характеристиками механических свойств при низких температурах, хорошей коррозийной стойкостью и высокой теплопроводностью.
Характеристики основных свойств меди приведены ниже.
Характеристики основных физико-механических свойств меди
Плотность  , кг/м3 8890
Температура плавления Тпл, ?С 1083
Скрытая теплота плавления  Нпл, Дж/г 208
Теплопроводность  , Вт/ (м  град), при 20-100 ?С 390
Удельная теплоемкость Ср, Дж/ (г  К), при 20-100 ?С 0,375
Коэффициент линейного расширения   10-6, град-1, при 0-100 ?С 16,8
Удельное электросопротивление   108, Ом  м, при 20-100 ?С 1,724
Температурный коэффициент электросопротивления, град-1, при 20-100 ?С 4,3 10-3
Предел прочности  в, МПа
мягкой меди (в отожженном состоянии) 190-215
твердой меди (в нагартованном состоянии) 280-360
Относительное удлинение  , %
мягкой меди (в отожженном состоянии) 60
твердой меди (в нагартованном состоянии) 6
Твердость по Бринеллю НВ, МПа
мягкой меди (в отожженном состоянии) 45
твердой меди (в нагартованном состоянии) 110
Предел текучести   , МПа
мягкой меди (в отожженном состоянии) 60-75
твердой меди (в нагартованном состоянии) 280-340
Ударная вязкость KCU, Дж/см2 630-470
Модуль сдвига G  10-3, МПа 42-46
Модуль упругости Е  10-3, МПа
мягкой меди (в отожженном состоянии) 117-126
твердой меди (в нагартованном состоянии) 122-135
Температура рекристаллизации, ?С 180-300
Температура горячей деформации, ?С 1050-750
Температура литья, ?С 1150-1250
Линейная усадка, % 2,1
Благодаря своим свойствам медь широко используется в электротехнике, радиотехнике, приборостроении и различных отраслях машиностроения. Среди цветных металлов по объему потребления медь занимает второе место (после алюминия), причем около половины производимой меди используют в электро- и радиотехнике, а вторую половину - для получения медных сплавов.
Все примеси, особенно входящие в твердый раствор, снижают электропроводность меди. Наиболее сильно уменьшают электропроводность примеси P, As, Al, Sn. Вредными примесями, снижающими механические и технологические свойства меди и ее сплавов, являются Bi, Pb, S и O. Свинец и висмут ничтожно растворимы в меди и образуют по границам зерен легкоплавкие эвтектики, что приводит к красноломкости. Сера и кислород также нерастворимы в меди и образуют эвтектики Cu-Cu2S и Cu-Cu2O, но красноломкость они не вызывают, так как их температура плавления (1067 ?С и 1065 ?Ссоответственно) выше температур горячей обработки давлением. Однако эти эвтектики весьма хрупкие, и их наличие даже в небольших количествах приводит к снижению пластичности.
Особо вредной примесью является кислород, если медь нагревают (при термообработке или эксплуатации) в атмосфере, содержащей водород. Атомы водорода быстро диффундируют вглубь металла и восстанавливают оксид меди
Cu2O + H2 = 2Cu + H2O. Пары воды создают высокое давление, что приводит к вздутиям, разрывам и трещинам. Это явление называется 'водородной болезнью' меди. Склонность к 'водородной болезни' (ГОСТ 24048-80) определяют путем отжига медных пластин в водороде при 825-875 ?С
(30 мин), последующего визуального осмотра и испытания на перегиб. Содержание вредных примесей в меди строго ограничено, например, не более 0,005 % Bi, 0,05 % Pb и т. д. (табл. 1). Для предупреждения окисления медь плавят или под слоем древесного угля, или с использованием защитных газов, или в вакууме. В ряде случаев производят дополнительное раскисление жидкой меди фосфором, который вводят в виде лигатуры марки МФ9 (ГОСТ 4515-93).
Высокая тепло- и электропроводность меди затрудняют ее электросварку (точечную и роликовую), особенно массивных изделий. Тонкие детали можно сварить вольфрамовыми электродами. Детали толщиной более 2 мм можно сваривать нейтральным ацетилено-кислородным пламенем, предохраняя их от окисления и загрязнения. Наиболее надежный способ соединения медных изделий - пайка твердыми и мягкими припоями.
Медь отлично штампуется, но необходимо помнить, что в отожженном состоянии она отличается значительной анизотропией механических свойств, вызывающей образование фестонов при глубокой вытяжке. Для уменьшения фестонов листовую (ленточную) медь следует готовить по особому технологическому процессу.
В производстве меди из руды конечной стадией является электролитическое рафинирование. Выпускают четыре марки катодной меди (ГОСТ 859-78), используемых в качестве шихты при получении медных полуфабрикатов и сплавов. Слитки и полуфабрикаты из меди выпускают двенадцати марок (табл. 1). В российских марках меди ставится буква 'М', остальные обозначения показывают степень чистоты и метод очистки. Сопоставление отечественных и зарубежных марок меди представлено в табл. 2.
Химический состав (%) и применение технической меди (ГОСТ 859-2001)
Марка Способ
получения Cu,
не менее Примеси*, не более Области применения
Bi Sb As Fe Ni Pb Sn S O Zn P Ag
Катоды
М00 к Электролитическое рафинирование 99,98 0,0002 0,0004 0,0005 0,001 0,002 0,0005 - 0,0015 0,01 - - 0,002 Для получения слитков
и катанки
М0 к 99,97 0,005 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,002 0,015 0,001 0,001 0,002
М1 к 99,95 0,001 0,002 0,002 0,003 0,002 0,003 0,002 0,04 0,02 0,003 0,002 0,003
М2 к 99,93 0,001 0,002 0,002 0,005 0,003 0,005 0,002 0,01 0,03 0,004 0,002 0,003
Слитки и полуфабрикаты
М00 б Переплав катодов в восстановительной или инертной атмосфере или в вакууме 99,9 0,0005 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,0001 0,0003 0,002 Для проводников тока и сплавов высокой чистоты, полуфабрикатов,
используемых в электронной промышленности
М0 б (Cu+ Ag) 0,001 0,002 0,002 0,004 0,002 0,001 0,002 0,003 0,001 0,0003 0,002 -
М1 б 99,7 0,001 0,002 0,002 0,004 0,002 0,001 0,002 0,003 0,001 0,003 0,002 -
М00 Переплавка
катодов 99,96 0,0005 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,002 0,03 0,001 0,0005 0,002 Для проводников тока,
проката и высококачественных бронз, не содержащих олова, полуфабрикатов и сплавов на медной основе, обрабатываемых давлением
М0 99,93 0,0005 0,002 0,001 0,004 0,002 0,003 0,001 0,003 0,04 0,003 - 0,002
М1 99,90 0,001 0,002 0,002 0,005 0,002 0,005 0,002 0,004 0,05 0,004 - 0,003
М1 р Переплавка
с раскислением 99,90 0,001 0,002 0,002 0,005 0,002 0,005 0,002 0,005 0,01 0,005 0,002-0,012 -
М1 ф 99,90 0,001 0,002 0,002 0,005 0,002 0,005 0,002 0,005 - 0,005 0,012-0,04 -
М2 р 99,70 0,002 0,005 0,01 0,05 0,2 0,01 0,05 0,01 0,01 - 0,005-0,06 -
М3 р 99,50 0,003 0,05 0,05 0,05 0,2 0,03 0,05 0,01 0,01 - 0,005-0,06 -
М2 Огневое рафинирование отходов меди 99,97 0,002 0,005 0,01 0,05 0,2 0,01 0,05 0,01 0,07 - - -
М3 99,50 0,003 0,05 0,01 0,05 0,2 0,05 0,05 0,01 0,08 - - - Для проката, сплавов на медной основе обычного качества и прочих литейных сплавов
* Сумма нормированных примесей, исключая O, не должна превышать 0,0065 %. Содержание отдельных примесей может корректироваться по соглашению изготовителя с потребителем.
Таблица 2
Марки меди по национальным стандартам
Россия США Германия Япония
ГОСТ 859-2001 ASTM: 58А-77,В133, В152, В359 DIN1787-73 JISH3510-86, H3100-86,
H3300
М00к - - -
М0к - - -
М1к - - -
М00б С10100 - -
М0б С10300 - -
М00 С10200 - С1020
М0 - - -
М1 С11000 Е Cu57, E Cu58 С1100
М1р С12000, С12900 SW-Cu С1201
М1ф С12200 SF-Cu С1220
М2р С12900 - -
М3р - - -
М2 С12500 - -
М3 - - С1221
________________________________________

НИКЕЛЬ И НИКЕЛЕВЫЕ СПЛАВЫ
Никель
Никель - металл серебристо-белого цвета, кристаллизующийся в решетку ГЦК с параметром а = 0,352 нм (при 20 ?С)и полиморфных превращений не имеет. При температуре ниже 358 ?С (точка Кюри) никель является слабым ферромагнетиком. Никель - прочный, высокопластичный металл, отличающийся высокой коррозионной стойкостью, повышенной температурой плавления и высокой каталитической способностью. Это обусловило его широкое применение в металлургии, машиностроении, электронике, медицине и других отраслях техники.
Основные физико-механические свойства никеля приведены ниже.
Характеристики основных физико-механических свойств никеля
Плотность  , кг/м3 8900
Температура плавления Тпл, ?С 1455
Скрытая теплота плавления  Нпл, Дж/г 310
Теплопроводность  , Вт/ (м  град),
при 20-100 ?С 4-92
Удельная теплоемкость Ср, Дж/ (г  град),
при 20-100 ?С 0,44-0,47
Коэффициент линейного расширения
 10-6, 1/ град-1, при 0-100 ?С 13,3
Удельное электросопротивление
 108, Ом м, при 20-100 ?С 8,7
Температурный коэффициент электросопро-
тивления, град-1, при 20-100 ?С 4,7  10-3
Предел прочности  в, МПа 450
Относительное удлинение  , % 35-40
Твердость по Бринеллю НВ, МПа
(в отожженном состоянии) 800-900
Модуль сдвига G  10-3, МПа 73
Модуль упругости Е  10-3, МПа 180-227
Температура рекристаллизации, ?С 640
Температура горячей деформации, ?С 1250-800
Температура литья, ?С 1500-1575
Температура отжига, ?С 750-900
Никель - остродефицитный металл. Его в больших количествах (около 80 %) используют для легирования сталей и медных сплавов, производства жаропрочных сплавов, материалов электровакуумной техники, никелирования, производства катализаторов. Металлургическая промышленность поставляет в виде катодов, слитков и гранул никель шести марок (ГОСТ 849-97), химический состав и назначение которых приведены в табл. 3.
Технически чистый никель производят в виде листов, полос, проволоки, труб, ленты и прутков для использования в приборо- и машиностроении. Такой никель называют полуфабрикатным и выпускают семи марок (ГОСТ 492-73) (табл. 4).
Анодный никель (используется для электроли-тических покрытий) изготавливают двух типов: непассивирующийся - марки НПАН и обыч-ный - марок НПА-1 и НПА-2. Аноды из НПАН растворяются при электролизе равномерно, без об-разования шлама и являются предпочтительными.
Механические и технологические свойства никеля зависят от содержания примесей, наиболее вредными из которых являются сера (особенно), висмут, сурьма, цинк и свинец. Сера практически не растворима в твердом никеле и образует сульфидную эвтектику, которая плавится при 645 ?С и вызывает горячеломкость. В никеле, подвергаемом горячей прокатке, допускается не более 0,015 % серы, 0,002 % свинца и 0,002 % висмута.
Никель хорошо поддается любым видам сварки, легко паяется мягкими и твердыми припоями.
Коррозионные свойства никеля высокие благодаря образованию на его поверхности тонкой и плотной защитной пленки. Никель весьма стоек в атмосфере, пресной и морской воде, растворах многих солей, щелочах. Сухие газы - галогены, оксиды азота, сернистый газ и аммиак - при комнатной температуре не вызывают коррозию никеля.
Никелевые сплавы
Стандартные никелевые сплавы можно условно разделить на четыре группы: низколегированные для электротехнических целей, термоэлектродные (хромель, копель), коррозионностойкие (монель-металл)и жаростойкие (нихром и ферронихром). Легирующими элементами в этих сплавах являются алюминий, кремний, марганец, хром, медь и железо. В данном случае будут рассмотрены только первые две группы (монель-металл будет рассмотрен ниже).
Марки, химический состав и назначение никелевых сплавов приведены в табл. 5.
Никелевые сплавы при высоких температурах не стойки в серосодержащей атмосфере. При нагреве во время горячей и термической обработок нельзя пользоваться мазутом и другим топливом, содержащем более 0,5 % серы.
Никелевые сплавы хорошо свариваются и паяются. Горячую обработку давлением проводят при температурах 1100-850 ?С (НК0,2), 1200-900 ?С (НМц2,5, НМц5), 1250-1000 ?С (НМцАК2-2-1, НХ9,5). Применяется термическая обработка - отжиг, который проводят при температурах 800-900 .
В машиностроении применяют стандартные полуфабрикаты в виде плоского и круглого проката.
Таблица 3
Марки, химический состав (%) и назначение никеля (ГОСТ 849-97)
Марка Ni + Co Co Примеси, не более Примерное назначение
C Mg Al Si P S Mn Fe Cu Zn Другие
Н-0 99,99 0,005 0,005 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,002 0,001 0,00005 0,0005 As; 0,0003 Cd; 0,0003 Sn; 0,0003 Sb; 0,0003 Pb; 0,0003 Bi Для анодов, полуфабрикатов и никелевых сплавов высокой чистоты
Н-1у 99,95 0,10 0,01 0,001 - 0,002 0,001 0,001 - 0,01 0,015 0,001 0,001 As; 0,0005 Cd; 0,0005 Sn; 0,0005 Sb; 0,0005 Pb; 0,0005 Bi Для высокопластичных высоколегированных никелевых сплавов и сталей
Н-1 99,93 0,10 0,01 0,001 - 0,002 0,001 0,001 0,02 0,02 0,001 0,001 As; 0,001 Cd; 0,001 Sn; 0,001 Sb; 0,001 Pb; 0,0006 Bi Для анодов, никелевых сплавов и полуфабрикатов
Н-2 99,8 0,15 0,02 - - 0,002 - 0,003 - 0,04 0,04 0,005 0,01 Pb Для высокопластичных высоколегированных никелевых сплавов и сталей
Н-3 98,6 0,7 0,01 - - - - 0,03 - - 0,6 - - Для легирования сталей и твердых сплавов
Н-4 97,6 0,7 0,15 - - - - 0,04 - - 1,0 - -
Примечание. Знак '-' в графах химического состава обозначает, что примесь не регламентирована.
Таблица 4
Марки, химический состав (%) и назначение полуфабрикатного и анодного никеля
Марка Ni + Co,
не менее Примеси, не более Все
изделия Примерное назначение
Fe Si Mg Mn Cu Pb S С P Bi As Другие Всего
Никель полуфабрикатный (ГОСТ 849-97)
НП1 99,9 0,04 0,03 0,01 0,002 0,015 0,001 0,001 0,01 0,001 0,001 0,001 0,001 Sb; 0,005 Zn; 0,001 Cd; 0,001 Sn 0,1 Проволока, прутки, ленты, листы, полосы Для деталей специального назначения
НП2 99,5 0,10 0,15 0,10 0,05 0,10 0,002 0,005 0,10 0,002 0,002 0,002 0,002 Sb; 0,007 Zn; 0,002 Cd; 0,002 Sn 0,5 Для приборо-
строения и машино-
строения
НП3 99,3 0,15 0,15 0,10 0,20 0,15 - 0,015 0,15 - - - - 0,7
НП4 99,0 0,30 0,15 0,10 0,20 0,15 - 0,015 0,10 - - - - 1,0
Никель анодный (ГОСТ 849-97)
НПАН 99,4 0,10 0,03 - 0,05 0,01-0,10 - 0,002-0,01 - - - - 0,03-0,3 О2 0,6 Полосы,
овальные
стержни Для электроли-
тического
покрытия
НПА1 99,7 0,10 0,03 0,10 0,10 0,1 - 0,005 0,02 - - - - 0,3 Полосы,
овальные
стержни
НПА2 99,0 0,25 0,15 0,10 0,15 0,15 - 0,005 0,10 - - - - 1,0
Примечание: Знак '-' в графах химического состава обозначает, что примесь не регламентирована.
Таблица 5
Марки, химический состав (%) и применение никелевых сплавов (ГОСТ 492-73)
Наименование
сплава Марка Легирующие компоненты Вид
изделия Примерное назначение
Al Si Mn Cr Ni + Co
Низколегированные для электротехнических целей
Никель
кремнистый НК0,2 - 0,15-0,25 - - 99,4
(не менее) Ленты,
полосы Для деталей электротехнических устройств и приборов
Никель
марганцевый НМц1* - - 0,5-1,0 - 98,5 Ленты,
полосы Сетки управления ртутных выпрямителей
Никель
марганцевый НМц2* - - 1,0-2,3 - 97,1 Ленты,
полосы Термически низконагруженные части электронных ламп
повышенной прочности, держатели сеток и др.
Никель
марганцевый НМц2,5 - - 2,3-3,3 - Остальное Проволока Для свечей автомобильных, авиационных и тракторных двигателей
Никель
марганцевый НМц5 - - 4,6-5,4 - Остальное Проволока Для свечей автомобильных, авиационных и тракторных двигателей, для радиоламп
Термоэлектродные сплавы
Алюмель НМцАК2-2-1 1,6-2,4 0,85-1,5 1,8-2,7 - Остальное
+ 0,6-1,2 Co Проволока Для термопар
Хромель Т НХ9,5 - - - 9,0-10,0 Остальное
+ 0,6-1,2 Co Проволока Для термопар
Хромель К НХ9 - - - 8,5-10,0 Остальное
+ 0,4-1,2 Co Проволока Для компенсационных проводов
Хромель ТМ НХМ9,5 - 0,1-0,6 - 9,0-10,0 Остальное Проволока Для термопар
Хромель КМ НХМ9 - 0,1-0,6 - 8,5-10,0 Остальное Проволока Для компенсационных проводов
* Сплавы, применяемые в договорно-правовых отношениях по сотрудничеству.
Примечание.
1. Сплавы марок НХ9,5 и НХ9 в новых разработках применять не рекомендуется.
2. В таблице содержание примесей не указано.
________________________________________
МЕДНОНИКЕЛЕВЫЕ СПЛАВЫ
Сплавы меди с никелем отличаются хорошими механическими свойствами, коррозионной стойкостью, технологичностью и особыми электрическими свойствами, что обусловливает широкое применение их в технике.
Медь образует с никелем непрерывные твердые растворы (рис. 3). Никель существенно упроч-няет медь, причем максимальную прочность и твердость имеют сплавы примерно эквиатомного состава (рис. 4). Важно отметить, что при этом характеристики пластичности и ударной вязкости практически не меняются. Никель повышает характеристики жаропрочности, модуль упругости и понижает температурный коэффициент электросопротивления меди.
По назначению медноникелевые сплавы делятся на две группы: конструкционные и электротехнические. К первой группе относятся высокопрочные и коррозионностойкие сплавы типа мельхиор, нейзильбер и куниаль, ко второй - константан, манганин и копель, обладающие высоким электрическим сопротивлением и определенными термоэлектрическими свойствами
Химический состав (%) и назначение деформируемых медноникелевых сплавов
(ГОСТ 492-73, ГОСТ 5063-73, ГОСТ 5187-70, ГОСТ 5220-78, ГОСТ 17217-79, ГОСТ 10155-75)
Марка Легирующие элементы Полуфабрикаты и области применения
Ni + Co Al Fe Mn Zn Cu
Двойные медноникелевые сплавы
МН95-5 4,4-5,0 - - - - Остальное Прутки, трубы различного диаметра, листы. Детали для электротехники и приборостроения
МН19
(мельхиор) 18,0-20,0 - - - - Остальное Листы, ленты, прутки, проволока, применяют для изготовления монет; плакированный материал для медицинского инструмента, сетки, детали точной механики и химической промышленности, ширпотреб
МН25 24,0-26,0 - - - - Остальное Листы, ленты, прутки, полосы, трубы, для изготовления монет, декоративные изделия
Сплавы системы Cu-Ni-Al (куниали)
МНА6-1,5
(куниаль Б) 5,50-6,50 1,2-1,8 - - - Остальное Полосы для пружин и других изделий в электротехнической промышленности
МНА13-3
(куниаль А) 12,0-15,0 2,3-3,0 - - - Остальное Прутки для изделий повышенной прочности в машиностроении
Сплавы системы Cu-Ni-Zn и Cu-Ni-Zn-Pb (нейзильберы)
МНЦ15-20 13,5-15,0 - - - 18,0-22,0 Остальное Полосы, ленты, трубы, прутки, проволока; для приборов точной механики, медицинского инструмента, сантехники, столовые приборы, для электротехнических целей и др.
МНЦ12-24 11,0-13,0 - - - Остальное 62,0-66,0 Листы, ленты, прутки, полосы, трубы, профили; горячепрессованные детали
МНЦ18-27 17,0-19,0 - - - Остальное 53,0-56,0
МНЦ18-20 17,0-19,0 - - - Остальное 60,0-64,0 Листы, ленты, прутки, полосы, проволока, пружины реле, столовые при-боры, художественные изделия, детали, получаемые глубокой вытяжкой
МНЦС16-29-1,8 15,0-16,5 - - 1,6-2,0 Pb Остальное 51,0-55,0 Полосы, для деталей часовой промышленности
Сплавы системы Cu-Ni-Fe-Mn (мельхиоры)
МНЖ5-1 5,0-6,5 - 1,0-1,4 0,3-0,8 - Остальное Листы, трубы, прутки. Трубопроводы, детали для электротехники и приборостроения
МНЖМц10-1-1 9,0-11,0 - 1,0-2,0 0,3-1,0 - Остальное Конденсаторные трубы, трубные доски, доски кондиционеров в приборостроении
МНЖМц30-1-1
(мельхиор) 29,0-33,0 - 0,5-1,0 0,5-1,0 - Остальное Трубы конденсаторов для морских судов, плиты и пластины теплообменников с масляным охлаждением, опреснители для получения питьевой воды из морской; аппаратостроение, кондиционеры, трубы термостатов
НМЖМц28-2,5-1,5 (монель-металл) Ост. - 2,0-3,0 1,2-1,8 - 27,0-29,0 Для антикоррозионных деталей в химической промышленности и судостроении
Сплавы системы Cu-Ni-Mn
МНМц43-0,5
(копель) 42,5-44,0 - - 0,1-1,0 - Остальное Проволока для термопар и компенсационных проводов; применяется в радиотехнических и др. приборах, при температурах ? 600 ?С
МНМц40-1,5
(константан) 39,0-41,0 - - 1,0-2,0 - Остальное Проволока, прутки, лента, для изготовления реостатов, термопар, нагревательных приборов с рабочей температурой ? 500 ?С
МНМц3-12
(манганин) 2,50-3,50 - - 11,5-13,5 - Остальное Проволока, резисторный материал с малым температурным коэффициентом электросопротивления; для приборов электросопротивления с рабочей температурой ? 100 ?С, а также для точных измерительных приборов
МНМцАЖ3-
-12-0,3-0,3
(манганин) 2,5-3,5 0,2-0,4 0,2-0,5 11,5-13,5 - Остальное
Примечание. В таблице не указаны примеси и их сумма.
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.

Сообщение 24 ноя 2007, 13:41

Алюминиевые литейные сплавы по ГОСТ 1583-93 и их зарубежные аналоги
Марка сплава по
ГОСТ 1583-93
Марки сплавов-аналогов по зарубежным стандартам
Европейский стандарт США Япония Франция Италия Велико-
британия
EN 1676 ASTM, B179, B26, B85, AA, SAE JIS, H5202, H2211, H2118 NFA57-702 UN14514 BS14
АК8 (АЛ34) ENAB-42100
(ENAB AlSi7Mg0.3) 358.0 356.2
(A03562) AC4C.1 A-S7G - -
AK7 ENAB-42000
(ENAB AlSi7Mg) 357.0 356.1
(A03561) AC4C.1 - AlSi7Mg -
AK7ч (AЛ9) ENAB-42000
(ENAB AlSi7Mg) 356.0 356.1
(A03561) SG70A AC4C.1 A-S7GU3 AlSi7MgTi LM2
АК7пч (АЛ9-1) ENAB-42100
(ENAB AlSi7Mg0.3) -
356.2 (A03562) AC4C.2 A-S7G AlSi7Mg -
АК12 (АЛ2) ENAB-44100
(ENAB AlSi12(b)) A413.1 (A4131) AC3C.1 A-S12GA-S13 G-Al-Si13 LM6
Основные марки производимых сплавов и химический состав
Сплав Химический состав
Si Cu Mg Mn Ni Ti Fe Zn Pb Be Sn Cr
Стандарт России ГОСТ 1583-93
АК12 10,0-13,0 0,6 0,1 0,5 0,1 0,7 0,3
АК12М2 11,0-13,0 1,8-2,5 0,2 0,5 0,3 0,2 0,6-0,9 0,8 0,15 0,1
АК12ММг 11,0-13,0 0,8-1,5 0,85-1,35 0,2 0,8-1,3 0,6 0,2 0,2
АК5М2 4,0-6,0 1,5-3,5 0,2-0,85 0,2-0,8 0,5 0,05-0,2 1 1,5
АК5М2п 4,0-6,0 1,5-3,5 0,2-0,85 0,2-0,8 0,5 0,05-0,2 1 0,3 0,15 0,000 As-0,015
АК6М2 5,5-6,5 1,8-2,3 0,35-0,5 0,1 0,05 0,1-0,2 0,5 0,06
АК8М 7,5-9,0 1,0-1,5 0,35-0,55 0,3-0,5 0,1-0,3 0,6 0,3
АК9 8,0-11,0 1 0,25-0,45 0,2-0,5 0,3 0,8 0,5
АК9М2 7,5-10,0 0,5-2,0 0,25-0,85 0,1-0,4 0,5 0,05-0,2 0,9 1,2 0,1
АК9ч 8,0-10,5 0,3 0,2-0,35 0,2-0,5 0,1 0,5 0,3 0,03 0,1 0,008
Стандарт Германии DINEN1676-1996
AlSi9Cu3 8,0-11,0 2,0-4,0 0,05-0,55 0,55 0,55 0,25 1,3 1,2 0,35 0,25 0,15
AlSi12 10,5-13,5 0,1 0,55 0,15 1 0,15
AlSi12Cu1 10,5-13,5 0,7-1,2 0,35 0,55 0,3 0,2 1,3 0,55 0,2 0,1 0,1
AlSi10Mg 9,0-11,0 0,1 0,2-0,5 0,55 0,15 0,2 1 0,15 0,15 0,05
Стандарт Японии JIS5302-1990
ADC10 7,5-9,5 2-4 0,3 0,5 0,5 0,1 0,9 1 0,1 0,3
ADC12 9,6-12,0 1,5-3,5 0,3 0,5 0,5 0,1 0,9 1 0,1 0,3
Стандарт США ASTMB179-92a
A380.1 7,5-9,5 3,0-4,0 0,1 0,5 0,5 1 3,0 0,35
383.1 9,5-11,5 2,0-3,0 0,1 0,5 0,3 1 2,9 0,15
Условные обозначения основных элементов в марках металлов и сплавов
Элемент Символ Черныеметаллы Цветныеметаллы Плотностьг/куб-см-
Азот N A - 1,25
Алюминий Al Ю A 2,69808
Барий Ba - Бр 3,61
Бериллий Be Л - 1,86
Бор В Р - 2,33
Ванадий V Ф Вам 6,12
Висмут Bi Ви Ви 9,79
Вольфрам W В - 19,27
Гадолиний Gg - Гм 7,886
Галлий Ga Гл Гл 5,91
Гафний Hf - Гф 13,36
Германий Ge - Г 19,3
Гольмий Но - ГОМ 8,799
Диспрозий Dy - ДИМ 8,559
Европий Eu - Eu 5,24
Железо Fe - Ж 7,87
Золото Au - Зл 19,32
Индий In - Ин 7,3
Иридий lr и И 22,4
Иттербий Yb - ИТМ 6,959
Иттрий Y - ИМ 4,472
Кадмий Cd Кд Кд 8,642
Кобальт Co К К 8,85
Кремний Si С Кр 2,3263
Лантан La - Ла 6,162
Литий Li - Лэ 0,534
Лютеций Lu - Люм -
Магний Mg Ш Мг 1,741
Марганец Mn Г Мц(Мр) 7,43
Медь Cu Д М 8,96
Молибден Mo М - 10,22
Мышьяк As - - -
Неодим Nd - Нм 7,007
Никель Ni Н Н 8,91
Ниобий Nb Б Нп 8,55
Олово Sn - О 7,29
Осмий Os - Ос 22,48
Палладий Pd - Пд 12,1
Платина Pt - Пл 21
Празеодим Pr - Пр 6,769
Рений Re - Ре 21,04
Родий Rh - Рд 12,5
Ртуть Hg - Р 13,5
Рутений Ru - Ру 12,3
Самарий Sm - Сам 7,53
Свинец Pb - С 11,337
Селен Se Е СТ 4,7924
Сера S - - -
Серебро Ag - Ср 10,5
Скандий Sc - Скм 2,99
Сурьма Sb - Су 6,69
Таллий Tl - Тл 11,85
Тантал Та - ТТ 16,6
Теллур Те - Т 6,25
Тербий Tb - Том 8,253
Титан Ti Т ТПД 4,505
Тулий Tu - ТУМ 9,318
Углерод С У - 2,2
Фосфор P П Ф 1,83
Хром Cr Х Х(Хр) 7,2
Церий Ce - Се 6,768
Цинк Zn - Ц 7,13
Цирконий Zr Ц ЦЭВ 6,5
Эрбий Er - ЭРМ 9,062
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.

Сообщение 24 ноя 2007, 13:41

тут немножечко о рассчетах резьб и прочего...
РАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Разъемными называют соединения, разборка которых проис-ходит без нарушения целостности составных частей изделия. Разъем-ные соединения могут быть как подвижными, так и неподвижными. Наиболее распространенными в машиностроении видами разъемных со-единений являются: резьбовые, шпоночные, шлицевые, клиновые, штифтовые и профильные.
Общие сведения о резьбовых соединениях
Резьбовым называют соединение составных частей изделия с применением детали, имеющей резьбу.
Резьба представляет собой чередующиеся выступы и впадины на поверхности тела вращения, расположенные по винтовой линии. Основ-ные определения, относящиеся к резьбам общего назначения, стандар-тизованы.
Резьбовые соединения являются самым распространенным видом соединений вообще и разъемных в частности. В современных машинах детали, имеющие резьбу, составляют свыше 60 % от общего количества деталей. Широкое применение резьбовых соединений в машинострое-нии объясняется их достоинствами: универсальностью, высокой надежностью, малыми габаритами и весом крепежных резьбовых дета-лей, способностью создавать и воспринимать большие осевые силы, тех-нологичностью и возможностью точного изготовления.
Недостатки резьбовых деталей: значительная концентрация на-пряжений в местах резкого изменения поперечного сечения и низкий КПД подвижных резьбовых соединений.
Резьбы изготовляют либо пластической деформацией (накатка на резьбонакатных станках, выдавливание на тонкостенных металличес-ких изделиях), либо резанием (на токарно-винторезных, резьбонарез-ных, резьбофрезерных, резьбошлифовальных станках или вручную мет-чиками и плашками); на деталях из стекла, пластмассы, металлокера-мики, иногда на деталях из чугуна резьбу изготовляют отливкой или прессованием. Следует отметить, что накатывание резьбы круглыми или плоскими плашками на резьбонакатных станках - са-мый высокопроизводительный метод, с помощью которого изготовля-ется большинство стандартных крепежных деталей с наружной резь-бой, причем накатанная резьба прочнее нарезанной, так как в первом случае не происходит перерезание волокон металла заготовки, а повер-хность резьбы наклепывается.
Диаметры стержней под накатывание и нарезание резьб, диаметры отверстий под нарезание резьб, а также выход резьбы (сбеги, недорезы, проточки и фаски) стандартизованы. Кроме того, стандартизованы мет-ки (в виде прорезей) на деталях с левой резьбой.
Основные геометрические параметры резьбы: наружный диаметр d, D (по стандартам диаметры наружной резьбы обозначают строчными, а диаметры внутренней резьбы - прописными буквами); внутренний диаметр d1, D1, средний диаметр d2, D2 - диаметр вообра-жаемого цилиндра, на поверхности которого толщина витка равна ши-рине впадины; угол профиля , шаг резъбы р - расстояние между сосед-ними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, па-раллельном оси резьбы; число заходов n (заходность резьбы легко опре-деляется на торце винта по числу сбегающих витков); ход резьбы - величина относительного осевого перемещения гайки или вин-та за один оборот (в целях унификации обозначений шаг резьбы, как и шаг зубьев зубчатых колес, будем обозначать строчной буквой р, а не прописной, как по стандартам на резьбы).
К основным параметрам относится угол подъема резьбы - угол, образованный касательной к винтовой линии резьбы в точках, лежа-щих на среднем диаметре, и плоскостью, перпендикулярной оси резь-бы. Угол подъема резьбы определяется зави-симостью

Диаметр, условно характеризующий размер резьбы, называется номинальным; для большинства резьб в качестве номинального диаметра резьбы принимается наружный диаметр.
Классификация резьб. Классифицировать резьбы можно по мно-гим признакам: по форме профиля (треугольная, трапецеидальная, упор-ная, прямоугольная, круглая и др.); по форме поверхности (цилиндри-ческая, коническая); по расположению (наружная, внутренняя); по чис-лу заходов (однозаходная, многозаходная); по направлению заходов (пра-вая, левая); по величине шага (с крупным, с мелким); по эксплуатацион-ному назначению (крепежная, крепежно-уплотнительная, ходовая, спе-циальная).
Крепежные резьбы (метрическая, дюймовая) предназначены для скреп-ления деталей; крепежно-уплотнительные (трубные, конические) приме-няют в соединениях, требующих не только прочности, но и герметичнос-ти; ходовые резьбы (трапецеидальная, упорная, прямоугольная) служат для передачи движения и применяются в передачах винт-гайка, кото-рые будут рассматриваться позже; специальные резьбы (круглая, оку-лярная, часовая и др.) имеют специальное назначение. Большинство при-меняемых в нашей стране резьб стандартизовано.
Мы будем в основном рассматривать конструкцию и расчет деталей и соединений с крепежной резьбой, имеющей в маши-ностроении наиболее широкое применение, а также ознакомимся со стандартами на ходовые резьбы.
Метрическая резьба. Форма и размеры профиля этой резь-бы, диаметры и шаги, основные размеры регламентированы стандарта-ми. Кроме того, стандартизованы резьба метрическая для приборострое-ния, резьба метрическая коническая, резьба метрическая на деталях из пластмасс (не указанные номера стандартов и срок их действия легко установить по 'Указателю стандартов', переиздаваемому ежегодно).
Метрическая резьба имеет исходный профиль в виде равностороннего треугольника с высотой H, вершины профиля среза-ны, как показано на рисунке, а впадины притуплены, что необходимо для уменьшения концентрации напряжений и по технологическим со-ображениям (для увеличения стойкости резьбонарезного и резьбонакатного инструмента). Форма впадины резьбы болта может быть зак-ругленной или плоскосрезанной. В резьбе предусмотрен радиальный зазор, который делает ее негерметичной.
По стандарту метрические резьбы делятся на резьбы с крупным и мелким шагом. При одном и том же номинальном диаметре метричес-кая резьба может иметь один крупный и пять мелких шагов, например, при номинальном диаметре 20 мм метрическая резьба имеет крупный шаг, равный 2,5 мм, и пять мелких шагов, равных 2; 1,5; 1; 0,75; 0,5 мм. Резьбы с мелким шагом имеют меньшую высоту профиля и меньше ос-лабляют сечение детали; кроме того, эти резьбы имеют меньшие углы подъема резьбы и обладают повышенным самоторможением. Поэтому резьбы с мелким шагом применяют для соединения мелких тонкостен-ных деталей и при действии динамических нагрузок.
В машиностроении основное применение находит метрическая резь-ба с крупным шагом как более прочная и менее чувствительная к ошибкам изготовления и износу. Крепежные резьбовые детали имеют обычно правую однозаходную резьбу; левая резьба при-меняется редко.
Допуски и посадки метрических резьб стандартизованы. Согласно дей-ствующим стандартам, точность метри-ческих резьб обозначают полем допус-ка среднего, наружного (для болта) или внутреннего (для гайки) диаметра; в обозначении допуска цифра указывает степень точности, а буква - основное отклонение. Поля допусков установле-ны в трех классах точности: точном (для прецизионных резьб), сред-нем (для общего применения), грубом (при технологической невоз-можности получения большей точности). Для среднего класса поля-ми допусков предпочтительного применения являются: 6H (для гаек) и 6g (для болтов), что обеспечивает посадку 6H/6g с зазором. Кроме посадок с зазором стандартами предусмотрены посадки переходные и с натягом.
Дюймовая резьба. Эта крепежная резьба имеет тре-угольный профиль с углом = 55?, номинальный диаметр ее задается в дюймах (1" = 25,4 мм), а шаг - числом витков, приходящихся на один дюйм длины резьбы. Дюймовая резьба подобна применяемой в Англии, США и некоторых других странах резьбе Витворта; она используется у нас лишь при ремонте импортных машин. Применение дюймовой кре-пежной резьбы в новых конструкциях запрещено, а стандарт на нее лик-видирован без замены.
Из дюймовых резьб в нашей стране стандартизованы и нахо-дят применение: трубная цилиндрическая, трубная коническая (обе с углом профиля 55?) и коническая дюймовая с углом профи-ля 60?. Эти резьбы применяют в трубопроводах, они являются крепежно-уплотнительными.
Трансцеидальная резьба. Профиль этой резьбы представляет собой равнобокую трапецию с углом между боковыми сторонами = 30?. Профили, основные размеры и допуски трапецеи-дальных резьб стандартизованы, причем предусмотрены резьбы с мел-ким, средним и крупным шагами.
Упорная резьба. Профиль этой резьбы представля-ет собой неравнобокую трапецию с углами наклона боковых сторон к прямой, перпендикулярной оси резьбы, равными 3 и 30?. Основные размеры и допуски упорной резьбы для диаметров от 10 до 600 мм рег-ламентированы ГОСТом. Стандартизована также резьба упорная уси-ленная для диаметров от 80 до 2000 мм, у которой одна сторона профи-ля наклонена под углом 45?.
Трапецеидальная и упорная резьбы являются ходовыми и применя-ются в передачах винт-гайка. Так, например, трапецеидальная резьба применяется для ходовых винтов токарно-винторезных станков, где возникают реверсивные нагрузки; упорная резьба применяется при односторонних нагрузках, например для грузовых винтов домкратов и прессов, причем усилие воспринимается стороной, имеющей угол на-клона 3?.
Трапецеидальную и упорную резьбы можно нарезать на резьбофре-зерных, токарно-винторезных станках (последний способ значительно менее производителен), а окончательную обработку производить на рсзьбошлифовальных станках.
Прямоугольная резьба. Эта резьба не стандарти-зована и имеет ограниченное применение в неответственных передачах винт - гайка. В дальнейшем будет показано, что эта резьба из всех име-ет наибольший КПД, но ее нельзя фрезеро-вать и шлифовать, так как угол профиля = 0; прочность прямоугольной резьбы ниже, чем у других резьб.
Расчет крепежных резьбовых соединении
Основным критерием работоспособности крепежных резьбовых со-единений является прочность. Стандартные крепежные детали сконст-руированы равнопрочными по следующим параметрам: по напряжениям среза и смятия в резьбе, напряжениям растяжения в нарезанной ча-сти стержня и месте перехода стержня в головку. Поэтому для стан-дартных крепежных деталей в качестве главного критерия работоспо-собности принята прочность стержня на растяжение, и по ней ведут расчет болтов, винтов и шпилек. Расчет резьбы на прочность выполня-ют в качестве проверочного лишь для нестандартных деталей.
Расчет резьбы. Как показали исследования, проведенные Н.Е.Жуковским, силы взаимодействия между витками винта и гайки распре-делены в значительной степени неравномерно, однако действительный характер распределения нагрузки по виткам зависит от многих факто-ров, трудно поддающихся учету (неточности изготовления, степени износа резьбы, материала и конструкции гайки и болта и т.д.). Поэтому при расчете резьбы условно считают, что все витки нагружены одина-ково, а неточность в расчете компенсируют значением допускаемого напряжения.
Условие прочности резьбы на срез имеет вид

где Q - осевая сила; Аср - площадь среза витков нарезки; для винта ,для гайки . Здесь - высота гай-ки; - коэффициент, учитывающий ширину основания витков резьбы: для метрической резьбы для винта , для гайки ; для тра-пецеидальной и упорной резьб ; для прямоу-гольной резьбы k = 0,5. Если винт и гайка из одного мате-риала, то на срез проверяют только винт, так как .
Условие прочности резьбы на смятие имеет вид

где Асм - условная площадь смятия (проекция площади контакта резь-бы винта и гайки на плоскость, перпендикулярную оси): , где - длина од-ного витка по среднему диаметру; h - рабочая вы-сота профиля резьбы; - число витков резь-бы в гайке высотой ; р - шаг резьбы (по стан-дарту рабочая высота профиля резьбы обозна-чена ).
Расчет незатянутых болтов. Характерный при-мер незатянутого резьбового соединения - креп-ление крюка грузоподъемного механизма.
Под действием силы тяжести груза Q стержень крюка работает на растяжение, а опасным будет сечение, ослабленное нарезкой. Статическая проч-ность стержня с резьбой (которая испытывает объемное напряженное состояние) приблизитель-но на 10 % выше, чем гладкого стержня без резьбы.
Поэтому расчет стержня с резьбой условно ведут по расчетному диаметру , где р - шаг резьбы с номинальным диаметром d (приближенно можно считать ). Условие прочности нарезанной ча-сти стержня на растяжение имеет вид где расчетная площадь . Расчет-ный диаметр резьбы .
По найденному значению расчетного диаметра подбирается стандар-тная крепежная резьба.
Расчет затянутых болтов. Пример затянутого болтового соедине-ния - крепление крышки люка с прокладкой, где для обеспечения гер-метичности необходимо создать силу затяжки Q. При этом стержень болта растягивается силой Q и скручивается моментом Мр в резьбе.
Расчет затянутого болтового соединения, нагруженного внешней осевой силой. Примером такого соединения может служить крепление
2 болтами крышки работающего под внут-ренним давлением резервуара. Для такого соединения необходимо обес-печить отсутствие зазора между крышкой и резервуаром при приложении нагрузки R2, иначе говоря, обеспечить нераскрытие стыка. Введем следующие обозначения: Q - сила первоначальной затяжки болто-вого соединения; R - внешняя сила, при-ходящаяся на один болт; F- суммарная на-грузка на один болт (после приложения внешней силы R).
Очевидно, что при осуществлении первоначальной затяжки болто-вого соединения силой Q болт будет растянут, а соединяемые детали сжаты. После приложения внешней осевой силы R болт получит допол-нительное удлинение, в результате чего затяжка соединения несколько уменьшится. Поэтому суммарная нагрузка на болт F < Q + R, а задача ее определения методами статики не решается.
Для удобства расчетов условились считать, что часть внешней на-грузки R воспринимается болтом, остальная часть - соединяемыми деталями, а сила затяжки остается первоначальной, тогда F = Q + kR, где k - коэффициент внешней нагрузки, показывающий, какая часть внешней нагрузки воспринимается болтом.
Очевидно, что раскрытие стыка произойдет, когда часть внешней силы, воспринятой соединяемыми деталями, окажется равной перво-начальной силе затяжки, т. е. при (1 - k)R = Q. Нераскрытие стыка бу-дет гарантировано, если
Q = K(1 - k)R,
где К - коэффициент затяжки; при постоянной нагрузке К = 1,25... 2, при переменной нагрузке К = 1,5... 4.
Расчет болтовых соединений, нагруженных поперечной силой. Возможны два принципиально отличных друг от друга варианта таких соединений.
В первом варианте болт ставится с зазором и работает на растяжение. Затяжка болтового соединения силой Q создает силу тре-ния, полностью уравновешивающую внешнюю силу F, приходящуюся на один болт, т.е. , где i - число плоскостей трения; - коэффициент сцеп-ления. Для гарантии минимальную силу за-тяжки, вычисленную из последней формулы, увеличивают, умножая ее на коэффициент за-паса сцепления К = 1,3... 1,5, тогда расчетная сила для болта Qрасч = 1,3 Q, В рассмотренном варианте соединения сила затяжки до пяти раз может превосходить внешнюю силу и поэтому диаметры болтов по-лучаются большими. Во избежание этого не-редко такие соединения разгружают установ-кой шпонок, штифтов и т. п.
Допускаемые напряжения. Обычно болты, винты и шпильки изго-товляют из пластичных материалов, поэтому допускаемые напряжения при статической нагрузке определяют в зависимости от предела теку-чести материала, Значения допускаемого коэффициента запаса прочности [s] зависят от характера нагрузки (статическая или динамическая), качества мон-тажа соединения (контролируемая или неконтролируемая затяжка), материала крепежных деталей (углеродистая или легированная сталь) и их номинальных диаметров.
Ориентировочно при статической нагрузке крепежных деталей из углеродистых сталей: для незатянутых соединений [s] = 1,5... 2 (в об-щем машиностроении), [s] = 3...4 (для грузоподъемного оборудова-ния); для затянутых соединений [s] = 1,3... 2 (при контролируемой за-тяжке), [s] = 2,5... 3 (при неконтролируемой затяжке крепежных дета-лей диаметром более 16 мм).
Для крепежных деталей с номинальным диаметром менее 16 мм верхние пределы значений коэффициентов запаса прочности увели-чивают в два и более раз ввиду возможности обрыва стержня из-за перетяжки.
Для крепежных деталей из легированных сталей (применяемых для более ответственных соединений) значения допускаемых коэффициен-тов запаса прочности берут примерно на 25 % больше, чем для углеро-дистых сталей.
При переменной нагрузке значения допускаемых коэффициентов запаса прочности рекомендуются в пределах [s] = 2,5... 4, причем за пре-дельное напряжение принимают предел выносливости материала кре-пежной детали.
В расчетах на срез при переменной нагрузке значения допускаемых напряжений берут в пределах [ ] = (0,2...0,3) (меньшие значения для легированных сталей).
Пример. Рассчитать номинальный диаметр резьбы хвостовика крюка грузоподъемного крана, если нагрузка Q = 40 кH, а крюк изго-товлен из стали Ст3.
Решение. По таблицам справочников находим предел текучести для мате-риала крюка =240 МПа. Принимая значение допускаемого коэффициента запаса прочности для незатянутого резьбового соединения [s] = 3, определяем допускаемое напряжение
= 240/3 = 80 МПа. Из расчета на прочность можно определить расчетный диаметр резьбы
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.

Сообщение 24 ноя 2007, 13:58

прикольно!
koker
Рядовой
Рядовой
Сообщения: 157
Зарегистрирован:
25 фев 2007, 20:52.

Сообщение 24 ноя 2007, 14:51

gammer:
мсчмрмри

ьртгтртгш

счкемке мкы

ьргьгпшьгь

Не сыпь траву на клаву - её от кодировок прям в клочья прёт :)
BigSmoker
Рядовой
Рядовой
Сообщения: 182
Зарегистрирован:
11 мар 2006, 02:17.

Сообщение 24 ноя 2007, 19:04

вот это труды.
впечетляет, мегастатья.
начал замечать, что учась в институте так много незнал сколько знаю сейчас.
Аватара пользователя
jaan
Зауряд-прапорщик
Зауряд-прапорщик
Сообщения: 1684
Зарегистрирован:
01 окт 2009, 08:42
Откуда: Москва

Сообщение 24 ноя 2007, 19:20

Респект. Специально создал в "Нафигаторе" раздел "Разное", ты первый.
...Наш мир кишит неудачниками
С топориками в руке,
И мальчиками с пальчиками
На спусковом крючке.
Аватара пользователя
gosha-kun
Полковник
Полковник
Сообщения: 20385
Зарегистрирован:
13 сен 2009, 22:58
Откуда: Всеславянск

Сообщение 24 ноя 2007, 19:41

gammer

Просто зайчик!!!
Распечатаю и буду долгими зимними вечерами читать и перечитывать (с монитора неудобно). Ибо остро ощущаю потребность в подобного рода информации. :)
Работа избавляет от трёх великих зол - скуки, порока и нужды
Аватара пользователя
YoNas_Kaki
Подполковник
Подполковник
Сообщения: 12820
Зарегистрирован:
25 сен 2009, 18:25
Откуда: Столица Родины Моей

Сообщение 24 ноя 2007, 21:11

э-э-э-э...а что? Металлургией на кухне вечерами заниматься будем?
"Я кузнец. Я не могу не куя..." (c)
Adminend
Ефрейтор
Ефрейтор
Сообщения: 254
Зарегистрирован:
16 июл 2007, 17:09.

Сообщение 24 ноя 2007, 22:13

жто еще не фсе, просто сразу-мозг опух, сам перестаю понимать...
мож прикрепим? а народ?
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.

Сообщение 25 ноя 2007, 01:53

а ПОЧЕМУ никто больше ничего не пишет???? :)
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.

Сообщение 25 ноя 2007, 12:24

Ууууу!!!!! Привет металловедение (экзамен на отл сдал)! Респект, грамотный обзор всего!
East
Старший унтер-офицер
Старший унтер-офицер
Сообщения: 465
Зарегистрирован:
04 окт 2007, 21:09.

Сообщение 25 ноя 2007, 16:41

так может все таки прикрепим? неужели никто не оценил такую инфу по металлам.... :(
тонет тема...
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.

Сообщение 25 ноя 2007, 16:57

прикрепить!
ZombY238
Сообщения: 81
Зарегистрирован:
11 окт 2006, 00:15.

Сообщение 26 ноя 2007, 12:06

+1000 прикрепить!!!
gnom
Полковник
Полковник
Сообщения: 21972
Зарегистрирован:
25 окт 2004, 22:33.

Сообщение 26 ноя 2007, 13:38

quote:


Наверное выложить нужно, т.к. наверное немногие пытающиеся что то сделать с железом знают об общедоступной литературе:
- Справочник конструктора-машиностроителя под ред Анурьева.
- Справочник металлурга,
- на худой конец (для тех кто ни разу не слышал о двух первых) методичка по металловедению для техВУЗов 2 курс.
Товарищ Сухов
Сообщения: 49
Зарегистрирован:
23 окт 2007, 12:53.

Сообщение 26 ноя 2007, 14:25

Многа букафф, ниасилил... Распечатаю - почитаю обязательно. +1 прикрепить.
Plinker1983
Младший унтер-офицер
Младший унтер-офицер
Сообщения: 369
Зарегистрирован:
30 сен 2007, 11:21.

Сообщение 26 ноя 2007, 16:24

Термист
Ефрейтор
Ефрейтор
Сообщения: 231
Зарегистрирован:
10 мар 2006, 16:28.

Сообщение 26 ноя 2007, 17:21

модераторы-ы-ы! как вам предложение закрепить?? :) :)
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.

Сообщение 26 ноя 2007, 21:09

Написано много, и ни одного слова про цинковые сплавы, хотя каждый пользуется ими 2-10раз в сутки. Прочность некоторых просто удивляет и превосходит сорта стали, а литейные способности и Т плавки вызывает весьма повышенный интерес.
иваныч
Зауряд-прапорщик
Зауряд-прапорщик
Сообщения: 1451
Зарегистрирован:
02 фев 2004, 04:53.

Сообщение 26 ноя 2007, 21:20

Написано много, и ни одного слова

это еще не все...
ьртгтртгш

счкемке мкы

ьргьгпшьгь

ьргьгпшьгь

...еще тут буду писать...
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.

Сообщение 26 ноя 2007, 21:44

Ждёмс, прицепить надо.
иваныч
Зауряд-прапорщик
Зауряд-прапорщик
Сообщения: 1451
Зарегистрирован:
02 фев 2004, 04:53.

Сообщение 26 ноя 2007, 23:09

вот вам цинк с сотоварищами....
gammer
Подпоручик
Подпоручик
Сообщения: 3700
Зарегистрирован:
06 авг 2007, 22:38.

След.

Вернуться в Апгрейд и ремонт пневматическое оружия

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 8

x

x