КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ

Козлов Ю.С. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. – М.: «Агар», Санкт-Петербург, «Лань», 1999.

 

ВВЕДЕНИЕ

Используемые в технике металлы принято подразделять на две основ­ные группы — черные и цветные. К черным металлам относят железо и его сплавы (чугун, сталь, ферросплавы). Остальные металлы и их сплавы составляют группу цветных.

Из металлов особое значение имеют железо и его сплавы, являющи­еся до настоящего времени основным машиностроительным материалом. В общемировом производстве металлов свыше 90% приходятся на желе­зо и его сплавы. Это объясняется ценными физическими и механичес­кими свойствами черных металлов, а также и тем, что железные руды широко распространены в природе, а производство чугуна и стали срав­нительно дешево и просто.

Наряду с черными металлами важное значение в технике имеют цвет­ные металлы. Это объясняется рядом важных физико-химических свойств, которыми не обладают черные металлы. Наиболее широко ис­пользуют в самолетостроении, радиотехнике, электронике и в других от­раслях промышленности медь, алюминий, магний, никель, титан, воль­фрам, а также бериллий, германий и другие цветные металлы.

Особое развитие за последние 30 лет получило производство синтети­ческих материалов — пластмасс. Пластмассы и другие неметаллические материалы используют в конструкциях машин и механизмов взамен ме­таллов и сплавов. Такие материалы позволяют повысить сроки службы деталей и узлов машин и установок, снизить массу конструкций, сэкономить дефицитные цветные металлы и сплавы, снизить стоимость и трудоемкость обработки.

Рациональный выбор материалов и совершенствование технологиче­ских процессов их обработки обеспечивают надежность конструкций, снижают себестоимость и повышают производительность труда. При­кладную науку о строении и свойствах технических материалов, основ­ной задачей которой является установление связи между составом, струк­турой и свойствами, называют материаловедением.

 

ГЛАВА I. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ

Все металлы и их сплавы - тела кристаллические. Металлами называ­ют химические элементы, характерными признаками которых являются непрозрачность,… Чистые химические элементы металлов (например, железо, медь, алю­миний и др.)… Для описания кристаллической структуры металлов пользуются по­нятием кристаллической решетки. Кристаллическая решетка-…

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ

Практически кристаллизация протекает при более низкой температу­ре, т.е. при переохлаждении металла до температур Тn, Тn1, Тn2, (напри­мер, кривые…   Кривые кристаллизации металла при охлаждении с разной скоростью

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Напряжение— величина нагрузки, отнесенная к единице площади по­перечного сечения испытуемого образца. Деформация - изменение формы и размеров… Для определения прочности, упругости и пластичности металлы в виде образцов…   Виды деформаций: а - сжатие, б — растяжение, в - кручение, г - срез, д— изг

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СПЛАВАХ

Для изучения процессов, происходящих в сплавах при их превра­щениях, а также для описания строения сплавов в металловедении ис­пользуют понятия:… Компонентами называ­ют вещества, образующие систему. Чистый металл… Фазой называют однородную часть системы, имеющую одинаковый состав, одно и то же агрегатное состояние и отделенную от…

ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗО - ЦЕМЕНТИТ

Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов.

В зависимости от температуры и концентрации углерода железоуглеродистые сплавы имеют следующие структурные составляющие. 1. Феррит (Ф) - твердый раствор внедрения углерода в α-железе.… 2. Аустенит (А) - твердый раствор внедрения углерода в γ-железе. В железоуглеродистых сплавах он может…

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕ ЧУГУНА И СТАЛИ

1. Шахт и карьеров по добыче руд, каменных углей, флюсов, огне­упорных материалов. 2. Горно-обогатительных комбинатов, на которых подготовляют руды к плавке… 3. Коксохимических цехов и заводов, на которых осуществляют под­готовку коксующихся углей, их коксование (сухую…

ЧУГУНЫ

Влияние компонентов на свойства чугунов. Чугун отличается от стали более высоким содержанием углерода, лучшими литейными свойства­ми. Он не способен в обычных условиях обрабатываться давлением и дешевле стали. В чугунах имеются примеси кремния, марганца, фосфора и серы. Чугуны со специальными свойствами содержатлегирующие эле­менты — никель, хром, медь, молибден и др. Примеси, находящиеся в чугуне, влияют на количество и строение выделяющегося графита.

Механические свойства отливок из чугуна зависят от его структуры. Чугуны имеют следующие структурные составляющие: графит, феррит, перлит, ледебурит и фосфидную эвтектику. По микроструктуре чугуны делят на белый чугун I (рис. 18), содержащий ледебуритный цементит Ц и перлит П; серый перлитный чугун II, содержащий перлит П и графитГ; серый ферритный чугун III, содержащий феррит Ф и графит Г.

Микроструктуры чугуна

В ферритном чугуне весь углерод находится в свободном состоянии в виде графита. Существуют чугуны с промежуточными микроструктурами: половинчатый IIа, в котором имеются перлит, ледебуритный цементит и графит; перлитно-ферритный II6, содержащий феррит, перлит и графит; высокопрочный IV- перлит и шаровидный графит.

На образование той или иной микроструктуры чугуна большое влия­ние оказывают его химический состав и скорость охлаждения отливки.

Углерод в обычных серых чугунах содержится в количестве от2,7до 3,7%. Выделение графита увеличивается с повышением содержания углерода в чугуне. Во всех случаях пределы содержания углерода принимают: ниж­ние — для толстостенных, а верхние — для тонкостенных отливок.

Существенное влияние на образование структуры чугуна оказывает скорость охлаждения отливки, которая становится тем меньше, чем боль­ше толщина стенки отливки. С увеличением скорости охлаждения от­ливки количество цементита в структуре чугуна возрастает, а с уменьше­нием ее в структуре чугуна увеличивается содержание графита. Поэтому при одном и том же химическом составе чугуна отливка, имеющая разную толщину стенок, будет иметь разную микроструктуру, а следовательно, и механические свойства.

Марганец растворяется в чугуне, образуя твердые растворы с ферри­том и цементитом. Марганец в некоторой степени препятствует графитизации чугуна. Марганец нейтрализует вредное влияние серы на чугун. Содержание марганца в сером чугуне составляет обычно 0,5-0,8%. Уве­личение содержания марганца до 0,8-1,0% приводит к повышению ме­ханических свойств чугуна, особенно в отливках с тонкими стенками.

Фосфор не оказывает практического влияния на процесс графитизации чугуна. В количестве 0,1 -0,3% фосфор находится в твердом чугуне в растворенном состоянии. Фосфор повышает хрупкость, так как в чугунах с содержанием фосфора около 0,5-0,7% образуется тройная фосфидная эвтектика (Fe+Fe3P+Fe3C) с температурой плавления 950°С, которая выделяется в виде хрупкой сплошной сети по границам зерен. Фосфор повышает жидкотекучесть и износостойкость, но ухудшает обрабатыва­емость чугуна. Для ответственных отливок содержание фосфора допус­кается 0,2-0,3%. Отливки, предназначенные для работы на истирание, могут содержать до 0,7—0,8% фосфора, тонкостенные отливки и отлив­ки художественного литья - около 1% фосфора.

Сера является вредной примесью, образует при затвердевании серни­стое железо (FeS), ухудшает литейные свойства чугуна (снижает жидкотекучесть, увеличивает усадку и повышает склонность к образованию трещин). Сернистое железо образует с железом легкоплавкую эвтектику (Fe + FeS), которая плавится при температуре 988°С. Эвтектика затвер­девает в последнюю очередь и располагается между зернами, приводя к хрупкости и понижению прочности чугуна при повышенных темпера­турах, т. е. к красноломкости. Добавкой марганца в количестве, в 5-7 раз превышающем содержание серы, нейтрализуют ее вредное влияние. Сера образует с марганцем сернистый марганец MnS, который находится в расплавленном чугуне в твердом состоянии, поскольку плавится при 1620"С. Большая часть образующегося сернистого марганца переходит из жидкого чугуна в шлак. Содержание серы в чугуне ограничивается до 0,12%, а в высокопрочных должно быть не более 0,03%.

Легирующие элементы (Cr, Ni, Mo, Ti, Mn, Си и др.) улучшают свойства чугуна. Хром и никель для легирования чугуна обычно применяют сов­местно. В результате легирования чугуна перлит размельчается или об­разуются другие, еще более тонкие структуры.

Белый и серый чугун. Серый и белый чугун ы резко различаются по свойствам. Белые чугуны очень твердые и хрупкие, плохо обрабатыва­ются режущим инструментом, идут на переплавку в сталь и называются передельными чугунами. Часть белого чугуна идет на получение ков­кого чугуна.

Серые чугуны — это литейный чугун. Серый чугун поступает в произ­водство в виде отливок. Серый чугун является дешевым конструкцион­ным материалом. Он обладает хорошими литейными свойствами, хоро­шо обрабатывается резанием, сопротивляется износу, обладает способ­ностью рассеивать колебания при вибрационных и переменных на­грузках. Свойство гасить вибрации называется демпфирующей способ­ностью. Демпфирующая способность чугуна в 2—4 раза выше, чем ста­ли. Высокая демпфирующая способность и износостойкость обуслови­ли применение чугуна для изготовления станин различного оборудова­ния, коленчатых и распределительных валов тракторных и автомо­бильных двигателей и др. Выпускают следующие марки серых чугунов (в скобках указаны числовые значения твердости НВ) :СЧ 10(143—229), СЧ 15 (163-229), СЧ 20 (170-241), СЧ 25 (180-250), СЧ 30(181-255), СЧ 35 (197-269), СЧ 40 (207-285), СЧ 45 (229-289).

Серый чугун получают при добавлении в расплавленный металл веществ, способствующих распаду цементита и выделению углерода в виде графита. Для серого чугуна графитизатором является кремний. При введе­нии в сплав кремния около 5% цементит серого чугуна практически пол­ностью распадается и образуется структура из пластичной ферритной основы и включений графита. С уменьшением содержания кремния цементит, входящий в состав перлита, частично распадается и образуется ферритно-перлитная струк­тура с включениями графита. При дальнейшем уменьше­нии содержания кремния формируется структура серо­го чугуна на перлитной осно­ве с включениями графита.

Механические свойства серых чугунов зависят от метал­лической основы, а также формы и размеров включений графита. Наиболее прочными являются серые чугуны на пер­литной основе, а наиболее плас­тичными —серые чугуны на ферритной основе. Поскольку графит имеет очень малую проч­ность и не имеет связи с метал­лической основой чугуна, поло­сти, занятые графитом, можно рассматривать как пустоты, над­резы или трещины в металличе­ской основе чугуна, которые значительно снижают его проч­ность и пластичность. Наиболь­шее снижение прочностных свойств вызывают включения графитав виде плас­тинок, наименьшее — включения точечной или шарообразной формы.

По физико-механическим характеристикам серые чугуны условно можно разделить на четыре группы: малой прочности, повышенной проч­ности, высокой прочности и со специальными свойствами.

Легированный серый чугун имеет мелкозернистую структуру и лучшее строение графита за счет присадки небольших количеств никеля и хрома, молибдена и иногда титана или меди.

Модифицированный серый чугун имеет однородное строение по сечению отливки и более мелкую завихренную форму графита. Химический состав шихты для изготовления модифицированного чугуна подбирают таким, чтобы обычный модифицированный чугун затвердевал бы в отливке с отбелом (т.е. белым или половинчатым). Модификаторы — ферросили­ций, силикоалюминий, силикокальций и др. — добавляют в количестве 0,1 —0,3% от массы чугуна непосредственно в ковш во время его заполне­ния. В структуре отливок из модифицированного серого чугуна не со­держится ледебуритного цементита. Вследствие малого количества вводи­мого в чугун модификатора его химический состав практически остается неизменным. Жидкий модифицированный чугун необходимо немедлен­но разливать в литейные формы, так как эффект модифицирования ис­чезает через 10—15 мин.

Высокопрочный чугун. Механические свойства высокопрочного чугуна позволяют приме­нять его для изготовления деталей машин, работающих в тяжелых ус­ловиях, вместо поковок или отливок из стали. Из высокопрочного чугуна изготовляют детали прокатных станов, кузнеч но-прессового оборудования, паровых турбин (лопатки направляющего аппарата), тракторов, автомобилей (коленчатые валы, поршни) и др. Так, напри­мер, коленчатый вал легковой автомашины "Волга" изготовляют из высокопрочного чугуна следующего состава: 3,4-3,6% С; 1,8-2,2% Si; 0,96-1,2% Mn; 0,16-0,30% Cr; <0,01 % S; <0,06% P и 0,01-0,03% Mg. Низкое содержание серы и фосфора и небольшие пределы содержания других химических элементов обеспечиваются тем, что такой чугун выплавляют не в вагранке, а в электрической печи. После термической обработки механические свойства чугуна получаются весьма высоки­ми: Ов= 620-650 МПа; §= 8-12 % и твердость НВ = 192-240.

Ковкий чугун. Ковкий чугун — условное название более пластичного чугуна по сравнению с серым. Ковкий чугун никогда не куют. Отливки из ковкого чугуна получают длительным отжигом отливок из белого чугуна с перлитнс-цементитной структурой. Толщина стенок отливки не должна превышать 40—50 мм. При отжиге цементит белого чугуна распа­дается с образованием графита хлопьевидной формы. У отливокс толщиной стенокболее 50 мм при отжиге будет образовываться нежелательный пластинчатый графит.

Ковкий чугун широко применяют в автомобильном, сельскохозяйст­венном и текстильном машиностроении. Из него изготовляют детали высо­кой прочности, способные воспринимать повторно-переменные и удар­ные нагрузки и работающие в условиях повышенного износа, такие как картер заднего моста, тормозные колодки, ступицы, пальцы режущих аппа­ратов сельскохозяйственных машин, шестерни, крючковые цепи и др. Широкое распространение ковкого чугуна, занимающего по механичес­ким свойствам промежуточное положение между серым чугуном и сталью, обусловлено лучшими по сравнению со сталью литейными свойствами белого чугуна, что позволяет получать отливки сложной формы. Ковкий чугун характеризуется достаточно высокими антикоррозионными свой­ствами и хорошо работает в среде влажного воздуха, топочных газов и воды.

Чугуны со специальными свойствами. Такие чугуны используют в различных отраслях машиностроения тогда, когда отливка, кроме проч­ности, должна обладать теми или иными специфическими свойствами (износостойкостью, химической стойкостью, жаростойкостью и т. п.). Из большого количества чугунов со специальными свойствами приве­дем в качестве примеров следующие.

Магнитный чугун используют для изготовления корпусов электричес­ких машин, рам, щитов и др. Для этой цели наилучшим является ферритный чугун с шаровидным графитом.

Немагнитный чугун используют для изготовления кожухов и бандажей различных электрических машин. Для этого применяют никеле-марган-цовистый чугун, содержащий 7-10% Мп и 7-9% Ni, а также марганцево-меднистый чугун, в котором содержится 9,8% Мn и 1,2-2,0% Си.

Жаростойкий чугун - чугаль содержит 20-25% А1.

К чугунам со специальными свойствами относят также упомянутые ранее ферросплавы - ферромарганец, ферросилиций и т.д., предназна­ченные для раскисления и легирования стали при ее выплавке.

СТАЛИ

Сталь - основной материал, широко применяемый в машино- и прибо­ростроении, строительстве, атакже для изготовления различных инструмен­тов. Она сравнительно недорога и производится в больших количествах. Сталь обладает ценным комплексом механических, физико-химических и технологических свойств. Стали классифицируют по химическому соста­ву, назначению, качеству, степени раскисления и структуре.

Классификация по химическому составу. По химическому составу ста­ли подразделяют на углеродистые и легированные. Сталь, свойства ко­торой в основном зависят от содержания углерода, называют углеродистой. Углеродистые стали по содержанию в них углерода подразделяют на низкоуглеродистые (до 0,25% С), среднеуглеродистые (0,25-0,6% С) и высокоуглеродистые (более 0,6% С).

Легированной называют сталь, в состав которой входят специально введенные элементы для придания ей требуемых свойств.По количеству введенных легирующих элементов легированную сталь делят на три группы: низколегированную (с суммарным содержанием легирующих эле­ментов до 2,5%), среднелегированную (от 2,5до 10%) и высоколегирован­ную (свыше 10%). В зависимости от введенных элементов различают ста­ли, например, хромистые, марганцовистые, хромоникелевые и т. п.

Классификация по назначению. Стали по назначению делят на конст­рукционные, инструментальные и стали специального назначения с осо­быми свойствами.

Конструкционные стали представляют наиболее обширную группу, предназначенную для изготовления деталей машин, приборов и элемен­тов строительных конструкций. Из конструкционных сталей можно выделить цементуемые, улучшаемые, автоматные, высокопрочные и рессорно-пружинные стали.

Инструментальные стали подразделяют на стали для изготовления режущего, измерительного инсгрумента и штампов холодного и горяче­го деформирования.

Стали специального назначения—это нержавеющие (коррозионно-стойкие), жаростойкие, жаропрочные, износостойкие и др.

Классификация по качеству. Стали по качеству классифицируют на ста­ли обыкновенного качества, качественные, высококачественные и осо­бо высококачественные. Под качеством понимается совокупность

свойств стали, определяемых металлургическим процессом ее произ­водства. Однородность химического состава, строение и свойства стали зависят от содержания вредных примесей и газов (кислорода, водорода, азота). Основными показателями для разделения сталей по качеству явля­ются нормы содержания вредных примесей (серы, фосфора).

Стали обык­новенного качества содержат до 0,06% S и 0,07% Р, качественные — до 0,035% S и 0,035% Р, высококачественные - не более 0,025% S и 0,025% Р, а особо высококачественные - не более 0,015% S и 0,025% Р.

Классификация по степени раскисления. Стали по степени раскисления классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие. Раскислением называют процесс удаления кислорода из жидкой стали. Не раскисленная сталь обладает недостаточной пластичностью и подвержена хрупкому разрушению при горячей обработке давлением.

Спокойные стали раскисляют марганцем, алюминием и кремнием в печи и ковше. Они затвердевают в изложнице спокойно, без газовыделе­ния, с образованием в верхней части слитков усадочной раковины. Ден­дритная ликвация в крупных слитках такой стали при их прокатке или ковке приводит к появлению полосчатой структуры. Это вызывает ани­зотропию механических свойств. Пластические свойства стали в попе­речном (по отношению к направлению прокатки или ковки) значитель­но ниже, чем в продольном.

Зональная ликвация приводит к тому, что в верхней части слитка со­держание серы, фосфора и углерода увеличивается, а в нижней — умень­шается. Это приводит к ухудшению свойств изделия из такого слитка, вплоть до отбраковки.

Кипящие стали раскисляют только марганцем. Они раскислены недо­статочно. Перед разливкой в них содержится повышенное количество кис­лорода, который при затвердевании слитка частично реагируете углеро­дом и выделяется в виде пузырей окиси углерода, создавая впечатление "кипения" стали. Движение металла при кипении способствует развитию в слитках такой стали зональной ликвации. По сравнению со спокойной сталью такие слитки не имеют усадочной раковины. Кипящая сталь прак­тически не содержит неметаллических включений продуктов раскисления. Кипящие стали относительно дешевы. Их выплавляют низкоуглеродис­тыми и с очень малым содержанием кремния (Si<0,07%), но с повышен­ным количеством газообразных примесей. При прокатке слитков такой стали газовые пузыри, заполненные окисью углерода, завариваются. Листы из такой стали, предназначенные для изготовления деталей кузовов авто­машин вытяжкой, имеют хорошую штампуемость при выполнении формоизменяющих операций холодной листовой штамповки.

Полуспокойные стали по степени их раскисления занимают промежу­точное положение между спокойными и кипящими сталями. Частично их раскисляют в печи и ковше, а частично — в изложнице за счет содержащегося в металле углерода. Ликвация в слитках полуспокойной стали меньше, чем в кипящей, и приближа­ется к ликвации в слитках спокойной стали.

Влияние углерода и постоянных примесей на свойства углеродистых ста­лей. В составе углеродистой стали кроме железа и углерода содержится ряд постоянных примесей: кремний, марганец, сера, фосфор, кислород, азот, водород и другие элементы, которые оказывают большое влияние на свойства стали. Присутствие примесей объясняется трудностью их удаления при выплавке (сера, фосфор) или переходом их в сталь при ее раскислении (кремний, марганец) или из шихты (хром, никель).

Структура стали без термической обработки после медленного охлаж­дения состоит из смеси феррита и цементита, т.е. структура такой стали либо перлит + феррит, либо перлит + цементит. Количество цементита возрастает в стали прямо пропорционально содержанию углерода. Твердость цементита (HV 800) на порядок больше твердости фер­рита (HV 80). Твердые частицы цементита повышают сопротивление деформации, уменьшая пластичность и вязкость. Таким образом, с уве­личением в стали содержания углерода возрастают твердость, предел прочности и уменьшаются ударная вязкость, относительное удлинение и сужение.

Увеличение содержания углерода сверх 0,4% и уменьшение ниже 0,3% приводит к ухудшению обрабатываемости резанием. Увеличение содер­жания углерода снижает технологическую пластичность стали при горя­чей и в особенности при холодной обработке давлением и ухудшает ее свариваемость — способность материалов образовывать неразъемные со­единения с заданными свойствами.

Увеличение содержания углерода повышает температуру порога хлад­ноломкости (температурный интервал перехода стали в хрупкое состоя­ние) в среднем на 20°С на каждые 0,1 % углерода.

Содержание кремния в углеродистой стали в виде примеси составляет обычно до 0,4%,а марганца 0,5— 0,8%. Кремний и марганец являются по­лезными примесями. Они переходят в сталь в процессе ее раскисления при выплавке. Раскисление улучшает свойства стали. Кремний сильно повышает предел текучести стали, что снижает способность стали к вытяжке. Поэтому в сталях, предназначенных для холодной штамповки, содержание кремния должно быть наименьшим.

Марганец повышает прочность стали, не снижая пластичности, и резко уменьшает хрупкость при высоких температурах (красноломкость). Мар­ганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.

Сера является вредной примесью в стали, содержание ее в зависимос­ти от качества стали не должно превышать 0,06%.

Сера нерастворима в железе. С железом она образует химическое со­единение — сульфид железа (FeS). Соединение FeS образует с железом эвтектический сплав (эвтектику) с температурой плавления 988°С. При кристаллизации железоуглеродистых сплавов эвтектика располагается обычно по границам зерен. При нагревании стали до 1000—1300°С эвтек­тика расплавляется и нарушается связь между зернами металла, т.е. про­исходит охрупчивание, вызываемое оплавлением примесей по грани­цам кристаллов. Явление красноломкости может проявляться при ков­ке или прокатке стали, когда вследствие красноломкости на деформи­руемом металле в местах расположения эвтектики возникают надрывы и трещины.

При наличии в стали марганца образуется тугоплавкое соединение — сульфид MnS. В затвердевшей стали частицы MnS располагаются в виде отдельных включений, что исключает образование легкоплавкой эвтек­тики и явление красноломкости.

Сульфиды, как и другие неметаллические включения, сильно снижа­ют однородность строения и механические свойства стали, в особенное-. ти пластичность, ударную вязкость и предел выносливости, а также ухуд­шают свариваемость и коррозионную стой кость.

Фосфор является вредной примесью в стали, и содержание его в зави­симости от качества стали не должно превышать 0,08%. Растворяясь в феррите, фосфор сильно искажает и уплотняет его кристаллическую решетку. При этом увеличиваются пределы прочности и текучести сплава, но уменьшаются его пластичность и вязкость. Фосфор значительно по­вышает порог хладноломкости стали и увеличивает склонность сплава к ликвации

Газы (азот, водород, кислород) частично растворены в стали и присут­ствуют в виде хрупких неметаллических включений — оксидов и нитри­дов. Примеси, концентрируясь по границам зерен в виде нитридов и ок­сидов, повышают порог хладноломкости, понижают предел выносливо­сти и сопротивление хрупкому разрушению. Так, хрупкие оксиды при горячей обработке стали давлением не деформируются, а крошатся и разрыхляют металл.

Влияние растворенного в стали водорода проявляется в охрупчивании стали. Поглощенный при выплавке стали водород, кроме того, приводит к образованию в крупных поковках флокенов — очень тонких трещин овальной или окружной формы. Флокены резко ухудшают свойства и недопустимы в стали, предназначенной для изготовления ответственных деталей.

Кремний, марганец, сера, фосфор, а также газы: кислород, азот, водо­род— постоянные примеси встали. Кроме них, в стали могут находиться случайные примеси, попадающие в сталь из вторичного сырья или руд отдельных месторождений. Из скрапа (стального лома) в сталь могут по­пасть хром, никель, олово и ряд других элементов. Отдельные примеси находятся в стали в небольших количествах, и они оказывают незначи­тельное влияние.

 

ГЛАВА IV.

УГЛЕРОДИСТЫЕ И ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ

11. УГЛЕРОДИСТЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ

Углеродистые стали подразделяют на три основные группы: стали угле­родистые обыкновенного качества, качественные углеродистые стали и уг­леродистые стали специального назначения (автоматную, котельную и др.).

Стали углеродистые обыкновенного качества. Эти наиболее широко распространенные стали поставляют в виде проката в нормализованном состоянии и применяют в машиностроении, строительстве и в других отраслях.

Углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрами от 0 до 6. Цифры—это условный номер марки. Чем больше число, тем больше содержание углерода, выше прочность и ниже пластичность.

В зависимости от назначения и гарантируемых свойств углеродистые стали обыкновенного качества поставляют трех групп: А,Б, В. Индексы, стоящие справа от номера марки, означают: кп—кипящая, пс— полуспокойная, сп — спокойная сталь. Между индексом и номером марки может стоять букваГ, что означает повышенное содержание марганца. В обозначениях марок слева от букв Ст указаны группы (Б и В) стали.

По требованиям к нормируемым показателям (химического состава и механических свойств) стали обыкновенного качества подразделяют на категории. Категорию стали обозначают соответствующей цифрой пра­вее индекса степени раскисления, например Ст5ГпсЗ означает: сталь группы А, марки Ст5, с повышенным содержанием марганца, полуспо­койная, третьей категории. В случае заказа стали без указания степени раскисления, но определенной категории последняя пишется за номе­ром марки через тире, например Ст4-3. Сталь первой категории пишется без указания номера последней, например Ст4пс.

Химический состав сталей группы А не регламентируют, а гарантиру­ют их механические свойства. Стали этой группы применяют обычно для деталей, не подвергаемых в процессе изготовления горячей обработке (сварке, ковке и др.).

Cmаль группы Б поставляют по химическому составу и применяют для деталей, которые проходят в процессе изготовления термообработку и горячую обработку давлением (штамповку, ковку). Механические свойства стали группы Б не гарантируют.

Сталь группы В поставляют по механическим свойствам, соответству­ющим нормам Для стали группы А, и по химическому составу, соответ­ствующему нормам для стали группы Б. Сталь группы В используют в основном для сварных конструкций.

Стали углеродистые качественные конструкционные. От сталей обык­новенного качества они отличаются меньшим содержанием серы, фос­фора и других вредных примесей, более узкими пределами содержания углерода в каждой марке и большинстве случаев более высоким содер­жанием кремния (Si) и марганца (Мn ).

Сталь маркируют двузначными числами, которые обозначают содер­жание углерода в сотых долях процента, и поставляют с гарантирован­ными показателями химического состава и механических свойств. По степени раскисления сталь подразделяют на кипящую (кп), полу­спокойную (пс), спокойную (без указания индекса). Буква Г в марках сталей указывает на повышенное содержание марганца (до 1%).

Табл. 3.

Механические свойства качественной конструкционной стали

Марка	Предел прочно­ сти растяже­ния σв,	Относи­ тельное удлине­ние δв,	Твер­ дость, НВ	Назначение
	МПа	%
				Малонагруженные детали: шестерни, звездочки, ролики, оси, подвергающиеся цементации
				Средненагруженные детали: шестерни, валы, оси
	580 610	19 16	217 229	Средненагруженные детали: шатуны, валы, шестерни, пальцы
		14 .		Высоконагруженные детали: шестерни, муфты, пружинные кольца, пружины
60Г 70Г				Пружины, рессоры, эксцентрики и другие детали, работающие в условиях трения

 

Сталь углеродистую качественную поставляют катаной, кованой, ка­либрованной, круглой с особой отделкой поверхности (серебрянка).

Стали углеродистые специального назначения. К этой группе относят ста­ли с хорошей и повышенной обрабатываемостью резанием (автоматные стали). Они предназначены а основном для изготовления деталей массо­вого производства. При обработке таких сталей на станках-автоматах об­разуется короткая и мелкая стружка, снижается расход режущего инст­румента и уменьшается шероховатость обработанных поверхностей.

Автоматные стали с повышенным содержанием серы и фосфора имеют хорошую обрабатываемость. Обрабатываемость резанием улучшают так­же введением в стали технологических добавок селена, свинца, теллура.

Автоматные стали маркируют буквой А и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Применяют сле­дующие марки автоматной стали: А12,А20, АЗО, А40Г.Из сталиА12 из-ГОТОВ1ЯЮТ неответственные детали, из стали других марок — более ответ­ственные детали, работающие при значительных напряжениях и повы­шенных давлениях. Сортамент автоматной стали предусматривает изго­товление сортового проката в виде прутков круглого, квадратного и шес­тигранного сечений. Эти стали не применяют для изготовления сварных конструкций.

Стали листовые для котлов и сосудов, работающих под давлением, применяют для изготовления паровых котлов, судовых топок, камер горе­ния газовых турбин и других деталей. Они должны работать при пере­менных давлениях и температуре до 450"С. Кроме того, котельная сталь должна хорошо свариваться. Для получения таких свойств в углеродис­тую сталь вводят технологическую добавку (титан) и дополнительно раскисляют ее алюминием. Выпускают следующие марки углеродистой котельной стали 12К, 15К, 16К, 18K.20K.22Kc содержанием в них угле­рода от 0,08 до 0,28%. Эти стали поставляют в виде листов с толщиной до 200 мм и поковок в состоянии после нормализации и отпуска (см. гл. V).

ЛЕГИРОВАННЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ

Влияние легирующих элементов. Легирующие элементы вводят в сталь для повышения ее конструкционной прочности. Основной структурной составляющей в… Большинство легирующих элементов, упрочняя феррит и мало влияя на… Увеличение содержания углерода в стали усиливает влияние карбидной фазы, дисперсность которой зависит от термической…

АЛЮМИНИЙ И АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

Первичный алюминий делят натри группы: алюминий особой чис­тоты (маркаА999), высокой чистоты (четыре марки) и технической чис­тоты. Предусмотрено… Алюминий - легкий металл серебристо-белого цвета с высокой элект­ро- и… Алюминий хорошо обрабатывается давлением, сваривается, но плохо поддается резанию. Имеет высокую стойкость против…

Табл. 9.

Деформируемые алюминиевые сплавы

Марка	Толщина   листов, мм	Предел прочнос-­   ти растя-­ Жения σв Мпа	Относи-­ тельное удлине­ние Δв. %	Назначение
Термически не упрочняемые
АМцМ АМг2М АМгЗН АМгЗМ	0,5-10 0,5-10 0,5-10 0,8-10	190-200	18-22 16-18 3-4	Малонагруженные детали, сварные и клепаные конструкции, детали, получаемые глубокой вытяжкой
				Средненагруженные детали сварных и клепаных конструкций, конструкций. с высокой коррозионной стойкостью
АМг5М	0,8-10
Термически упрочняемые
Д1А	5-10,5			Детали и конструкции средней прочности
Д16А Д16АТ	5-10,5 0,5-10			Детали и конструкции повышенной прочности, работающие при переменных нагрузках
В95А	5-10,5			Детали нагружаемых конструкций, работающие при температуре до 100"С

Примечание: 1. В зависимости от состояния поставки в обозначение марки добавляют следующие буквы: М — отожженные, Н — нагартованные, Т — закаленные и естественно состаренные. 2. Листы из сплавов Д1, Д16, В95 с нормальной плакировкой дополнительно маркируют буквой А

 

Искусственное старение проводят при 150-180°С в течение 2-4 ч. При одинаковой прочности дюралюмины, подвергнутые естественному старению, более пластичны и коррозионностойки, чем подвергнутые ис­кусственному старению. Особенностью нагрева алюминиевых сплавов при закалке является строгое поддержание температуры (±5°С), чтобы не допустить пережога и достичь наибольшего эффекта термической об­работки.

Дюралюмины не обладают необходимой коррозионной стойкостью, поэтому их подвергают плакированию. Дюралюмины выпускают в виде листов, прессованных и катаных профилей, прутков, труб. Особенно широко применяют дюралюмины в авиационной промышленности и строительстве.

Литейные алюминиевые сплавы.

Алюминиевые литейные сплавы маркируют буквами АЛ и цифрой, указывающей условный номер сплава. Сплавы на основе алюминия и кремния называют… Свойства алюминиевых литейных сплавов существенно зависят от способа литья и… Литейные алюминиевые сплавы имеют более грубую и крупнозер­нистую структуру, чем деформируемые. Это определяет режимы…

МЕДЬ И МЕДНЫЕ СПЛАВЫ

Механические свойства чистой отожженной меди: σв=220-240 МПа НВ 40-50,δ=45-50%. Чистую медь применяют для электротехнических целей и… Латуни. Латунями называют двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди,… В сравнении с медью латуни обладают большей прочностью коррози­онной стойкостью и лучшей обрабатываемостью (резанием…

Табл. 11.

Механические свойства латуней

Марка	Предел прочно­- сти растя- жения σв,МПа	Относи­ тельное удлине­ние δв,%	Твер­ дость, НВ	Назначение
Деформируемые латуни Деформиии ируемые е латуни
Л90 Л80   Л68			53'	Детали трубопроводов, фланцы, бобышки Теплообменные аппараты, работающие при температуре 250°C
		Литейные л.а т у н и
ЛС59-1Л				Втулки, арматура, фасонное литье
ЛМцС58-2-2				Антифрикционные детали — подшипники, втулки
ЛМцЖ55-3-1				Гребные винты, лопасти, их обтекатели, арматура, работающая до 300 °С
ЛА67-2,5				Коррозионностойкие детали
ЛАЖМц-66- 6-3-2				Червячные винты, работающие в тяжелых условиях

Примечание. Механические свойства литейных латуней даны применительно к литью в кокиль

ЛСбЗ-З и др. Латуни поставляют в виде полуфабрикатов - проволоки, прут­ков, лент, полос, листов, труб и других видов прокатных и прессованных из­делий. Латуни широко применяют в общем и химическом машиностроении.

Бронзы. Сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, марганцем, свинцом, бериллием называют бронзами. В зависимости от введенного элемента бронзы называют оловянными, алюминиевыми и т.д.

Бронзы обладают высокой стойкостью против коррозии, хорошими литейными и высокими антифрикционными свойствами и обрабатыва­емостью резанием. Для повышения механических характеристик и при­дания особых свойств бронзы легируют железом, никелем, титаном, цин­ком, фосфором. Введение марганца способствует повышению коррози­онной стойкости, никеля - пластичности, железа — прочности, цинка -улучшению литейных свойств, свинца — улучшению обрабатываемости (табл. 12).

Табл. 12.

Механические свойства бронз

Марка	Предел прочно­сти σв, МПа	Относи-­ тельное удлине­ ние δв, %	Твер-­ дость, НВ	Назначение
БрОЦНЗ- 7-5-1				Детали арматуры (клапаны, задвижки, краны), работающие на воздухе, в пресной воде, масле, топливе, паре и при температуре 250˚С
БрОЦС5- 5-5				Антифрикционные детали и арматура
БрАЖ9-4 БрАЖ9-4Л	500-700 350-450	4-6 8-12	90-100	Арматура трубопроводов для различных сред (кроме морской воды) при температуре до 250°С
БрАМц9-2Л				Детали, работающие в морской воде (винты, лопасти)
БрБ2	900-1000	2-4	70-90	Пружины, пружинящие контакты приборов и т.п.
БрАМц10-2 БрОФ10-1		1-2		Подшипники скольжения

Примечание. Механические свойства литейных бронз даны применительно к литью в кокиль

Бронзы маркируют буквами Бр, правее ставят элементы, входящие в бронзу: О — олово, Ц — цинк, С — свинец, А — алюминий, Ж — железо, Мц — марганец и др. Затем ставят цифры, обозначающие среднее содер­жание элементов в процентах (цифру, обозначающую содержание меди в бронзе, не ставят). Например, марка БрОЦС5-5-5 означает, что бронза содержит олова, свинца и цинка по 5%, остальное - медь (85%).

Оловянные бронзы содержат в среднем 4—6% олова, имеют высокие механические (δв= 150-350 МПа; δ=3-5%; твердость НВ 60-90), анти­фрикционные и антикоррозионные свойства; хорошо отливаются и об­рабатываются резанием. Для улучшения качества в оловянные бронзы вводят свинец, повышающий антифрикционные свойства и обрабаты­ваемость; цинк, улучшающий литейные, механические и антифрикци­онные свойства.

Различают деформируемые и литейные оловянные бронзы. Деформи­руемые бронзы поставляются в виде полуфабрикатов (прутки, проволоки, ленты, полосы) в нагартованном (твердом) и отожженном (мягком) состояниях. Эти бронзы применяют для вкладышей подшипников, вту­лок деталей приборов и т.д. Литейные оловянные бронзы содержат боль­шое количество олова (до 15%), цинка (4-1.0%), свинца (3-6%), фосфора (0,4—1,0%). Литейные бронзы применяют для получения различных фа­сонных отливок. Высокая стоимость и дефицитность олова – основной недостаток оловянных бронз.

Безоловянные бронзы содержат алюминий, железо, марганец, бериллий, кремний, свинец или различное сочетание этих элементов.

Алюминиевые бронзы содержат 4— 11% алюминия. Алюминиевые бронзы имеют высокую коррозионную стойкость, хорошие механические и технологические свойства. Эти бронзы хорошо обрабатываются давле­нием в горячем состоянии, а при содержании алюминия до 8% - и в холодном состоянии. Бронзы, содержащие 9-11% алюминия, а также железо, никель, марганец, упрочняются термической обработкой (за­калка и отпуск). Наиболее поддающаяся закалке БрАЖН 10-4-4 после закалки (980°С) и отпуска (400°С) повышает твердость с НВ 170-200 до НВ 400.

Марганцовистые бронзы (БрМ Ц5) имеют сравнительно невысокие механические свойства, но обладают высокой пластичностью и хорошей сопротивляемостью коррозии, а также сохраняют механические свойства при повышенных температурах.

Свинцовистые бронзы (БрСЗО) отличаются высокими антикоррозион­ными свойствами и теплопроводностью (в четыре раза большей, чем у оловянных бронз); применяют для высоконагруженных подшипников с большими удельными давлениями.

Бериллиевые бронзы (БрБ2) после термообработки имеют высокие меха­нические свойства, например у БрБ2 σв= 1250 МПа, НВ350, высокий пре­дел упругости, хорошую коррозионную стойкость, теплостойкость. Из бериллиевых бронз изготовляют детали особо ответственного назначения.

Кремнистые бронзы (БрКН1-3, БрКМцЗ-1) применяют как замените­ли дорогостоящих бериллиевых бронз.

Сплавы меди с никелем. Медноникелевые сплавы — это сплавы на ос­нове меди, в которых основным легирующим компонентом является никель. По назначению их подразделяют на конструкционные и элект­ротехнические сплавы.

Куниалu (медь -никель -алюминий) содержат 6—13% никеля, 1,5-3%

алюминия, остальное — медь. Куниали подвергают термической обработ­ке (закалка - старение). Куниали служат для изготовления деталей повы­шенной прочности, пружин и ряда электромеханических изделий.

Нейзильберы (медь - никель - цинк) содержат 15% никеля, 20% цинка, остальное - медь. Нейзильберы имеют приятный белый цвет, близкий кцвету серебра. Они хорошо сопротивляются атмосферной коррозии; при­меняют в приборостроении и производстве часов.

Мельхиоры (медь — никель и небольшие добавки железа и марганца до 1 %) обладают высокой коррозионной стойкостью, в частности в морской воде. Их применяют для изготовления теплообменных аппаратов, штам­пованных и чеканных изделий.

Капель (медь - никель 43% — марганец 0,5%) - специальный сплав с высоким удельным электросопротивлением, используемый в электротех­нике для изготовления электронагревательных элементов.

Константан (медь — никель 40% — марганец 1,5%) имеет такое же на­значение, как и манганин.

 

 

ТИТАН, МАГНИЙ И ИХ СПЛАВЫ

Свойства и применение титана. Прочность технически чистого титана зависит от степени его чистоты и соответствует прочности обычных кон­струкционных… Для получения сплавов титана с заданными механическими свойства­ми его… Алюминий повышает жаропрочность и механическую прочность ти­тана. Ванадий, марганец, молибден и хром повышают…

Табл. 13.

Механические свойства титановых сплавов

Марка	Термическая обработка	Предел прочности σв, МПа	Относительное удлинение δв,%	Твер­дость, НВ
ВТ5	Отжиг при 750°С	750-900	10-15	240-300
ВТ8	Закалка 900-950°С + старение при 500°С	1000-1150	3-6	310-350
ВТ 14	Закалка 870°С + старение при 500°С	1150-1400	6-10	340-370

 

об­работке давлением, обработке резанием, имеют удовлетворительные ли­тейные свойства, хорошо свариваются в среде инертных газов. Сплавы удовлетворительно работают при температурах до 350—500°С.

По технологическому назначению титановые сплавы делят на деформируемые и литейные, а по прочности - натри группы: низкой (σв =300-700 МПа), средней (σв=700-1000 МПа) и высокой (σв более 1000 МПа) прочности . К первой группе относят сплавы под маркой ВТ1, ко второй - ВТЗ, ВТ4, ВТ5 и др., к третьей - ВТ6, ВТ14, ВТ15(после закалки и старения).

Для литья применяют сплавы, аналогичные по составу деформируемым сплавам (ВТ5Л, ВТ14Л), а также специальные литейные сплавы. Литей­ные сплавы имеют более низкие механические свойства, чем соответству­ющие деформируемые. Титан и его сплавы, обработанные давлением, выпускают в виде прутков, листов и слитков. Титановые сплавы (табл. 13) применяют в авиационной и химической промышленности.

Получение магния. Магний - самый легкий из технических цветных металлов, его плотность 1740 кг/м³, температура плавления 650°С. Тех­нически чистый магний - непрочный металл с низкой тепло- и электро­проводностью. Для улучшения прочностных свойств в магний добавля­ют алюминий, кремний, марганец, тори и, церий, цинк, цирконий и под­вергают термообработке.

Для производства магния используют преимущественно карналлит

(MgCl2* КС1*6Н20), магнезит (MgCO3), доломит (CaCO3-MgCO3) и отходы ряда производств, например титанового. Карналлит подвергают обога­щению, в процессе которого отделяют КС1 и нерастворимые примеси путем перевода в водный MgC12 и КС1. После получения в вакуумкристаллизаторах искусственного карналлита его обезвоживают и электролитическим путем получают из него магний, который затем подвергают рафинированию. Технически чистый магний (первичный) содержит 99,8-99,9% магния. Маркировка и химический состав магниевых спла­вов для фасонного литья и, слитков, предназначенных для обработки давлением, регламентируются стандартами.

Свойства и применение магния. В зависимости от способа получения изделий магниевые сплавы делят на литейные и деформируемые.

Литейные магниевые сплавы применяют для изготовления деталей ли­тьем. Их маркируют буквами МЛ и цифрами, обозначающими поряд­ковый номер сплава, например МЛ5. Отливки из магниевых сплавов иногда подвергают закалке с последующим старением. Некоторые сплавы МЛ применяют для изготовления высоконагруженных деталей в авиационной промышленности: картеры, корпуса приборов, фермы шасси и т.п.

Деформируемые магниевые сплавы предназначены для изготовления полуфабрикатов (листов, прутков, профилей) обработкой давлением. Их маркируют буквами МА и цифрами, обозначающими порядковый номер сплава, например МА5. Сплавы МА применяют для изготовления различных деталей в авиационной промышленности. Ввиду низкой кор­розионной стойкости магниевых сплавов изделия и детали из них под­вергают оксидированию с последующим нанесением лакокрасочных покрытий.

 

ОЛОВО, СВИНЕЦ, ЦИНК И ИХ СПЛАВЫ

Олово — блестящий белый металл, обладающий низкой температурой плавления (231°С) и высокой пластичностью. Применяется в составе припоев, медных… Свинец — металл голубовато-серого цвета, обладает низкой темпера­турой… Цинк — светло-серый металл с высокими литейными и антикоррози­онными свойствами, температура плавления 419°С. Входит в…

Табл. 14.

Оловянно-свинцовые и оловянные припои

Марка	Основные компоненты, % (свинец — остальное)	Температура плавления, °С	Назначение
	олово	другие элементы	соли-дус	лик- видус
ПОС-90		-			Пайка и лужение пищевой посуды и медицинской аппаратуры
ПОС-61		-			Пайка и лужение электро- и радиоаппаратуры, печатных систем
ПОС-40		-			Пайка деталей из оцинкованного железа
ПОС-61 М		Медь 2			Пайка тонкой медной проволоки и фольги
ПОССу-50-0,5		Сурьма до 0,5
ПОССу-30-0,5		То же			Пайка листового цинка, радиаторов
ПОССу-40-2		Сурьма 1,5-2,0			Пайка холодильных установок
ПОССу-18-2		То же			Пайка в автомобильной промышленности
ПОССу-4-6		Сурьма 5—6			Пайка и лужение в автомобильной промышленности
П250А		Цинк 20			Пайка деталей из алюминиевых сплавов

По температуре расплавления припои (табл. 14) подразделяют на легкоплавкие (145—450°С), среднеплавкие (450—1100°С) и высокоплавкие 1100—1850°С). К легкоплавким относят оловянно-свинцовые (ПОС), оловянные, малосурьмянистые и сурьмянистые (ПОССу) и другие при­пои; медно-цинковые (латуни) относят к среднеплавким (905-985°С), а многокомпонентные на основе железа—к высокоплавким (1190—1480°С).

Оловянно-свинцовые припои широко применяют во всех отраслях про­мышленности. Для снижения охрупчивания олова при низких темпера­турах в состав припоев вводят сурьму. Оловянно-свинцовые припои име­ют низкую коррозионную стойкость во влажной среде. В этих условиях паяные соединения необходимо защищать лакокрасочными покрытиями.

Оловянные припои имеют высокую прочность, пластичность и корро­зионную стой кость. Их применяют при пайке радиотехнической и элек­тронной аппаратуры.

 

Табл. 15.

Медно-цинковые припои

	Марка	Основные компоненты,% (цинк - остальное)	Температура плавления, °С	Назначение
медь	другие элементы	соли-дус	лик­видус
ПМЦ-36		-			Пайка латуней и бронз с содержанием не более 68% меди
ПМЦ-48		-			Пайка латуней и бронз с содержанием более 68% меди
ПМЦ-54 Л63 Л 68	54 63 68	-		880 905 938	Пайка стали, жести, медных сплавов
ЛЖМц-57--1,5-0,75 ЛНМц-50-2	57 50	Марганец, железо по 1 Никель, марганец по 2	865 849	873 872	Пайка инструментов
МцН-48-10		Никель 10			Пайка чугуна

Медно-цинковые припои (латуни) широко применяют для пайки боль­шинства металлов (табл. 15). Для повышения прочности паяных соеди­нений в медно-цинковые припои вводят олово, никель и марганец. До­бавки олова понижают температуру плавления латуни, повышают кор­розионную стойкость и улучшают жидкотекучесть припоя.

При пайке сложных изделий со швами на вертикальной стенке при­меняют пастообразные и порошковые припои. Легкоплавкие пастооб­разные припои состоят обычно из трех частей: порошкообразного при­поя, флюса и загустителя. Так, пасту состава: припой Пор ПОССу-30-2 (70%), вазелин (20%), бензойная кислота (1,2%), аммоний хлористый (1,2%) и эмульгатор ОП-7 (0,6%) — применяют для пайки стальных, медных и никелевых изделий.

Тугоплавкие порошкообразные припои применяют для пайки твердо­сплавных пластин при производстве режущего инструмента. Состав припоя: ферромарганец (40%), ферросилиций (10%), чугунная стружка (20%), медная стружка (5%), толченое стекло (15%) — плавится при температуре 1190-1300°С.

Применение цинка. Цинк имеет хорошую коррозионную стойкость в атмосферных условиях и в пресной воде. Поэтому цинк служит для хоро­шей антикоррозионной защиты кровельного железа и изделий из него.

Чистый цинк (марок ЦВО, ЦВ1) применяют в полиграфической и авто­мобильной промышленности; цинк марки ЦВОО- в электротехнике для изготовления источников постоянного тока.

Для получения фасонных отливок применяют сплавы ЦАМ с алюми­нием (4%), медью (0,5-3,5%) и магнием (0,1%). Из сплавов ЦАМ благодаря их легкоплавкости и жидкотекучести литьем под давлением получают отливки, не требующие дополнительной обработки поверхно­сти. Деформируемые цинковые сплавы ЦАМ9-1,5, содержащие алюми­ний (9-11%), медь (1-2%), магний (0,05%), применяют для получения биметаллической антифрикционной ленты со сталью и алюминием.

 

АНТИФРИКЦИОННЫЕ СПЛАВЫ

Антифрикционными сплавами служат сплавы на основе олова, свинца, меди или алюминия, обладающие специальными антифрикционными свойствами.… Антифрикционные сплавы хорошо прирабатываются в парах трения благодаря мягкой… Сплавы. Баббиты— антифрикционные материалы на основе олова или свинца. Их применяют для заливки вкладышей подшипников…

СПЛАВЫ ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННЫХ РЕЗИСТОРОВ

Сплавы для прецизионных рези­сторов должны обладать низким тем­пературным коэффициентом электро­сопротивления (желательно прибли­жающимся к нулю),… Применяющиеся прецизионные сплавы высокого электрического со­противления… Манганин является основным спла­вом для изготовления прецизионных резисторов. Он обладает комплек­сом электрических и…

СПЛАВЫ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕЗИСТОРОВ

К высокоомным сплавам для техни­ческих резисторов предъявляют ме­нее жесткие требования по величине температурного коэффициента элек­трического сопротивления и его ста­бильности во времени.

Основными сплавами для техниче­ских резисторов являются медно-никелевые сплавы.

ТЕРМОЭЛЕКТРОДНЫЕ СПЛАВЫ

Термоэлектродные сплавы приме­няют для изготовления термопар и компенсационных проводов. Сплавы для термопар должны обладать боль­шой термо - э. д.… Основными термоэлектродными сплавами являются никелевые и медно-никелевые… Свойства, сортамент, назначение отожженной термоэлектродной про­волоки для термопар и компенсацион­ных проводов…

ЖАРОСТОЙКИЕ СПЛАВЫ

Из жаростойких сплавов изготов­ляют нагрузочные и нагревательные элементы. Высокая жаростойкость, т. е. длительная устойчивость против окисления и… В качестве жаростойких сплавов для работы при температуре не выше 400—500 °С… Для работы при более высокой тем­пературе (900—1300 °С) применяют сплавы на никелевой и железной основе. Сплавы никеля…

ПРОВОДА

Обмоточные провода применяют в ка­тушечных изделиях, при изготовле­нии обмоток приборов, электрических устройств, аппаратов, машин. Их изго­товляют… Провода с эмалевой изоляцией от­личаются эластичностью, нагревостойкостью и… Провода с волокнистой изоляцией имеют невысокие изоляционные свой­ства из-за гигроскопичности изоляции. Это в основном…

КОНТАКТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Электрические контакты в зависи­мости от их конструкции, условий экс­плуатации и износа подразделяются на неподвижные, разрывные и сколь­зящие. К разрывным относятся контакты, предназначенные для периодического размыкания… К скользящим контактам относятся подвижные контакты, в которых кон­тактирующие части скользят друг по другу без…

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ КОНТАКТИРОВАНИЯ

Основной задачей теории контакти­рования является анализ статических и динамических процессов, происходя­щих на рабочей поверхности контак­тов. Сюда… Переходное сопротивление контак­тов появляется в результате умень­шения… По величине и форме шероховатости (в зависимости от способов обработки поверхности) могут быть весьма раз­нообразны.…

ОБРАЗОВАНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ ПЛЕНОК

Пленки, возникающие на рабочей поверхности контактов, могут быть органического и неорганического происхождения. Образованию пленок способствуют… Основные причины возникновения пленок в разомкнутом состоянии — это химические… Пленки уменьшают слипание и тре­ние между контактами, но увеличи­вают переходное сопротивление. При отсутствии…

НЕПОДВИЖНЫЕ КОНТАКТЫ

К неподвижным относятся кон­такты, предназначенные для более или менее длительного неподвижного соединения проводников. Они, в свою очередь,… Зажимные контакты сконструиро­ваны так, чтоих можно собирать и разбирать без… Цельнометаллические контакты.Контакт осуществляется пайкой или сваркой соединяемых проводников. При этом отсутствует…

РАЗРЫВНЫЕ КОНТАКТЫ

В зависимости от величины комму­тируемого тока разрывные контакты подразделяют на мало-, средне- и вы­соконагруженные. Они подвергаются трем главным… Работа и износ контактов зависит помимо внешних условий от свойств материала.… Свойства материала, способствую­щие износостойкости контактов:

БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ НА ИХ ОСНОВЕ

К благородным металлам относятся: серебро, золото, платина, палладий, родий, рутений, иридий, осмий (табл. 3—14). Они имеют высокую коррозионную… Металлы платиновой группы — платина, родий, рутений, палладий, осмий, иридий —… Благородные металлы — платина, золото, серебро, палладий — служат основами при создании контактных сплавов.Их легируют…

НЕБЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ НА ИХ ОСНОВЕ

В мощных установках вследствие большого обгара и недостаточной на­дежности медь не рекомендуется ис­пользовать. Ее нужно заменять… Примеси металлов повышают проч­ность и твердость меди. Некоторые примеси,… С целью повышения твердости кон­тактов рекомендуется применять медь с 2—6 % Ag. Присадка серебра мало изменяет…

ТУГОПЛАВКИЕ МЕТАЛЛЫ

Для изготовления контактов при­меняют тугоплавкие металлы: воль­фрам, молибден, рений. Они имеют наибольшую температуру плавления и твердость среди… Вольфрам имеет параметры дуги, большие, чем у платины (хорошо про­тивостоит… Несмотря на образование окис них пленок на поверхности вольфрама, он имеет устойчивое в процессе работы контактное…

ПРОЧИЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ КОМПОЗИЦИИ

Металлокерамические композицииприменяются для изготовления мощ­ных контактов (табл. 15); серебро — вольфрам, серебро — молибден, медь — вольфрам,…

СКОЛЬЗЯЩИЕ КОНТАКТЫ

К скользящим контактам относятся подвижные контакты, в которых кон­тактирующие части скользят друг по другу без отрыва. Такие контакты ставят в… По конструкции и назначениюсколь­зящие электрические контакты можно разделить… Факторы, влияющие на износ раз­рывных контактов, имеют место и при работе скользящих контактов, однако характер износа…

МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ С ОСОБЫМИ СВОЙСТВАМИ

 

К этим металлам и сплавам относят обычно прецизионные сплавы с осо­быми свойствами теплового расшире­ния и упругости, немагнитные, коррозионностойкие и теплостойкие сплавы, термобиметаллы и другие, а также редкие элементы.

ПРЕЦИЗИОННЫЕ СПЛАВЫ С ОСОБЫМИ СВОЙСТВАМИ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ

1. Сплавы с минимально возможным коэффициентом теплового расширения (практически равным нулю) в интер­вале температур —60/+100 "С. Их… 2. Сплавы с определенными задан­ными коэффициентами теплового расширения в… 3. Сплавы с заданными коэффициен­тами теплового расширения, отлича­ющимися на заданную величину (часто значительную)…

ПРЕЦИЗИОННЫЕ СПЛАВЫ С ОСОБЫМИ УПРУГИМИ СВОЙСТВАМИ

Здесь же даны свойства сплавов для растяжек (заменяющих во многих со­временных приборах обычные опоры), а также свойства самих растяжек (табл.…

ТЕРМОБИМЕТАЛЛЫ

Термобиметалл — это материал, со­стоящий из двух или нескольких слоев металла или сплава с различными коэффициентами теплового расшире­ния. Слой… и, таким образом, представляют собой единое целое. На различии в коэффициентах теплового расширения слоев термоби­металла, обусловливающем его способность к деформации…

РЕДКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Применение редких элементов (табл. 18, 19) позволяет получать спла­вы с совершенно новыми, часто весьма ценными свойствами, позволяющими, в свою… По общепринятой технической клас­сификации редкие элементы подразде­ляются на…