Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Конструкционных материалов»Стр 1 из 5Следующая ⇒
КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Методические указания к практической работе По дисциплине «Материаловедение и технология Конструкционных материалов» для студентов факультета ТАМПТ и МТС заочной и дневной формы обучения Часть II – Цветные металлы и их сплавы
Севастополь 2008 УДК 669.584 (046)
Методические указания к практической работе на тему «Классификация и маркировка конструкционных материалов. Часть 2 «Цветные металлы и их сплавы» по дисциплине «Материаловедение и технология конструкционных материалов» для студентов факультета ТАМПТ и МТС дневной и заочной формы обучения. / Сост.: Л.Б.Шрон, В.Б.Богуцкий, Г.П.Резинкина, Э.С. Гордеева. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2008.- 24 с.
Целью издания методических указаний является помощь студентам в изучении классификации, маркировки и области применения цветных металлов и сплавов Методические указания обсуждены и утверждены на заседании кафедры «Технология машиностроения», протокол № 10 от 29.02 2008 г.
Допущены учебно-методическим центром СевНТУ в качестве методических указаний.
Рецензент: докт. техн. наук проф. Ю.К.Новоселов СОДЕРЖАНИЕ
КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ЧАСТЬ II «ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ» ЦЕЛЬ РАБОТЫ Ознакомится с маркировкой конструкционных материалов, их составом, назначением и свойствами. Получить навыки обоснованного выбора материала для изготовления различных деталей.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ Наибольшее применение в промышленности в качестве конструкционных материалов из цветных сплавов нашли: медь, алюминий, магний, титан и сплавы на их основе. Классификацию цветных металлов и их сплавов, как правило, производят по: 1. Способу изготовления из них заготовок и деталей 1.1. Деформируемые, предназначенные для получения полуфабрикатов (листов, плит, прутков, труб, профилей и т.д.), а также поковок и штамповок путем прокатки, прессования, ковки и штамповки. 1.2. Литейные, предназначенные для фасонного литья. 1.3. Порошковые, получаемые методом порошковой металлургии. 2. Способности упрочняться термической обработкой. 2.1. Упрочняемые термической обработкой. 2.2. Не упрочняемые термической обработкой.
МЕДЬ И ЕЕ СПЛАВЫ Медь (ГОСТ 859-2001) электропроводна, теплопроводна, коррозионно-стойкая (кроме сернистых газов и аммиачных сред), пластична. Имеет: плотность r = 8,95 г/см3; tпл = 1083 0С; предел прочности sВ =160 … 450 МПа; относительное удлинение d = 25…45%. Марки: М4, М3, М2, М1, М0, М00, М000 (содержание составляет более 99% и по мере уменьшения номера чистота меди возрастает). Применение чистой меди приведено в таблице А1 приложения А
М4 ≥ 99,0% Cu М3 ≥ 99,5% Cu М2 ≥ 99,7% Cu М1 ≥ 99,9% Cu М0 ≥ 99,95% Cu М00 ≥ 99,99% Cu 2.1.1. Латуни - сплавы меди с цинком (до 45% Zn), а также с другими элементами: кремнием, свинцом, марганцем, железом, никелем и др. Классификация латуней По химическому составу: простые и сложные Латуни, состоящие только из меди и цинка называются простыми. По структуре: однофазные и двухфазные Однофазные содержат в структуре одну фазу α – твердый раствор цинка в меди. Двухфазные содержат две фазы: α – твердый раствор цинка в меди и β – твердый раствор на основе соединения СuZn. Все сложные латуни являются двухфазными. По технологическим свойствам: деформируемые (ГОСТ 15527-93) и литейные (ГОСТ 17711-93), которые, как правило, содержат большее количество цинка и легирующих элементов. Маркировка латуней Простые латуни маркируются буквой Л, далее стоит цифра, указывающая содержание меди. Например: Л90 (латунь, содержащая 90% Cu, остальное Zn) Л68 (латунь, содержащая 68% Cu, остальное Zn). Сложные латуни маркируются буквой Л, далее стоят буквы, обозначающие легирующие элементы. Эти элементы обозначаются в марках начальными буквами русского алфавита, с которого начинается название легирующего элемента. Идентификаторы легирующих элементов приведены в таблице 1. Первая двузначная цифра, стоящая после букв, указывает на содержание меди, следующие цифры после тире указывают на содержание легирующих элементов в той же последовательности, в которой стоят буквы, обозначающие этот элемент. Например: ЛАЖ60-2-1 (латунь, содержащая 60% Cu, 2% Al, 1% Fe, остальное Zn) В маркировке литейных латуней, содержащих повышенное содержание цинка и легирующих элементов количество цинка и легирующих элементов указано сразу после буквы, обозначающей легирующий элемент. Например: ЛЦ25С2 – латунь, содержащая 25% цинка, 2% свинца, остальное медь. Таблица 1 – Идентификаторы легирующих элементов в медных сплавах
Применение латуней приведено в таблице А2 приложения А 2.1.2. Бронзы – сплавы меди с различными химическими элементами, цинк может входит в их состав, но не как основной легирующий элемент (в небольшом количестве). Классификация бронз По химическому составу: оловянные, безоловянные. По структуре: однофазные, многофазные. По технологическим признакам: деформируемые (ГОСТ 5017-74, ГОСТ 18175-78) и литейные (ГОСТ 613-79, ГОСТ 614-73). Маркировка бронз Маркируются буквами Бр, далее идут буквы, указывающие на легирующие элементы в порядке убывания их численного количества. После букв стоят цифры, показывающие на содержание легирующих элементов в том же порядке, в котором они указаны в маркировке. Например: БрАЖН 10-4-4 (бронза алюминиевая содержит 10% Al, 4% Fe, 4% Ni, остальное –Cu) В маркировке литейных бронз количество легирующих элементов может быть указано сразу после буквы, обозначающей легирующий элемент. Например: БрО3Ц12С5 – бронза, содержащая 3% олова, 12% цинка, 5% свинца, остальное медь; БрА10Ж4Н4Л – бронза литейная, содержащая 10% алюминия, 4% железа, 4% никеля, остальное медь. Применение бронз приведено в таблице А3 приложения А. АЛЮМИНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ Алюминий – металл серебристого цвета, легкий, ρ = 2,7 г/см3, tпл = 660 0С, с низкой прочностью, с высокой пластичностью – δ = 70%, хорошо обрабатывается давлением, обладает высокой тепло и электропроводностью, коррозионной стойкостью в атмосфере и морской воде, относительно хорошо сваривается, обработка резанием затруднена. Маркируется: Буквой А в начале маркировки, цифра, стоящая после буквы показывает процент алюминия сверх 99%. Например: Технически чистый: А0 – 99,0% Al А6 – 99,6% Al А7 – 99,7% Al Высокой чистоты: А95 – 99,95% Al А96 – 99,96% Al А97 – 99,97% Al Химически чистый: А99 – 99,99% Al Применение чистого алюминия приведено в таблице А4 приложения А
МАГНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ Магний – металл серебристо-серого цвета, очень легкий, имеет самую низкую плотность ρ = 1,74 г/см3, легкоплавок (tпл = 651 0С), низкая прочность sВ = 115 МПа, пластичность δ = 8%, легко окисляется и восстанавливается на воздухе, с выделением большого количества тепла. Маркируется буквами Мг, цифра, стоящая далее указывает на процентное содержание магния (сверх 99%) Например: Мг90 – 99,90% Mg Мг95 – 99,95% Mg Мг96 – 99,96% Mg Как конструкционный материал чистый магний не используется, а используются сплавы на его основе. Сплавы на основе магния В состав магниевых сплавов чаще вводят алюминий, цинк, марганец, цирконий, редкоземельные элементы. Алюминий и цинк в количестве 5 – 7% повышает механические свойства магния. Марганец улучшает коррозионную стойкость. Цирконий измельчает зерно и повышает прочность и пластичность. Редкоземельные металлы, торий и кальций увеличивают жаропрочность магниевых сплавов. Магниевые сплавы, как и алюминиевые, могут быть упрочнены закалкой без полиморфных превращений и старением. Магниевые сплавы хорошо поглощают вибрации, что важно для авиации, транспорта и машиностроения. Эти сплавы обладают хорошей обрабатываемостью резанием. Магниевые сплавы немагнитны и не дают искры при ударах и трении. Они в горячем состоянии хорошо прессуются, куются и прокатываются. Применяются в виде поковок, штамповок, листов, профилей, прутков, труб и т.д. ТИТАН И ЕГО СПЛАВЫ Титан – металл серебристо-белого цвета, малой плотности - ρ = 4,5 г/см3, прочность - sВ = 200…380 МПа, пластичный - δ = 20…30%, температура плавления tпл = 1668 0С, немагнитен, коррозионностойкий в пресной и морской воде, во многих кислотах. По своим антикоррозионным свойствам превосходит другие цветные металлы и легированные стали, удовлетворительно обрабатывается давлением, трудно обрабатывается резанием, обладает низкой электропроводностью, малочувствителен к хрупким разрушениям, сохраняет свои свойства при нагреве до температуры 400 0С. Технический титан маркируется: ВТ1-0 (99,48% Ti), ВТ1-00 (99,53% Ti), ВТ1-1 (99,44% Ti). ВТ – «ВИАМ титан» (Всероссийский НИИ авиационных материалов). Цифры, стоящие после букв, указывают на порядковый номер в ГОСТе. Чем больше нулей, тем выше чистота титана. Чем больше примесей, тем выше прочность и ниже пластичность. Сплавы на основе титана Титановые сплавы обычно легируют :Fe, Al, Mn, Cr, Sn, V, Si – все эти элементы повышают прочность сплавов, но одновременно снижают пластичность и вязкость. Жаропрочность повышают Al, Zr, Mo, а коррозионную стойкость в растворах кислот - Zr, Mo, Nb, Ta. Промышленные титановые сплавы по сравнению с техническим титаном имеют при достаточно хорошей пластичности, высокой коррозионной стойкости и малой плотности более высокую прочность при комнатной и повышенной температурах. БАББИТЫ Баббиты – это антифрикционные сплавы, которые применяют для заливки вкладышей подшипников скольжения. Эти сплавы должны иметь достаточную твердость, сравнительно легко деформироваться под влиянием местных напряжений, удерживать смазочный материал на поверхности, иметь малый коэффициент трения между валом и подшипником. Кроме того, температура плавления этих сплавов не должна быть высокой, и сплавы должны обладать хорошей теплопроводностью и устойчивостью к коррозии. Для обеспечения данных свойств, структура этих сплавов должна состоять из мягкой и пластичной основы и включений более твердых частиц. Наиболее широко применяют сплавы на оловянной и свинцовой основе (ГОСТ 1320-74) Оловянные баббиты обладают хорошей прирабатываемостью к валу и износостойкостью. Они маркируются буквой Б. Далее стоят цифры, указывающие на среднее процентное содержание в сплаве олова. Например: Б88 и Б83. Свинцовые баббиты имеют более низкую износостойкость (при повышенных давлениях), более хрупкие, чем оловянные. Свинцовые баббиты также, как и оловянные маркируются буквой Б. Далее могут стоять буквы Н и С, обозначающие легирующие элементы никель (0,1 – 0,5%) и сурьму соответственно. Например: БН, БС6, Б16. Цифры в маркировке этих баббитов обозначают среднее процентное содержание олова. Свинцово-кальциевые баббиты (ГОСТ 1209-78) в своем составе имеют небольшое количество кальция (0,3 – 1%), который повышает антифрикционные свойства. Они маркируются буквами БК. Далее могут стоять цифры, которые указывают на среднее процентное содержание олова. Например БК, БК2. Если в маркировке этих баббитов дополнительно стоят буквы А и Ш, это означает, что в сплавы введены алюминий и мышьяк, повышающие антифрикционные и механические свойства сплавов. Например: БКА, БК2Ш. Применение баббитов приведено в таблице А11 приложения А.
ПРИПОИ Припои –это сплавы, используемые при пайке металлов высокой проводимости. Различают припои двух типов: для низкотемпературной пайки, имеющие температуру плавления до 4000 С и для высокотемпературной пайки с более высокой температурой плавления. Для получения хорошего соединения припой должен иметь более низкую температуру плавления, чем металл, подвергающийся пайке. В расплавленном состоянии припой должен хорошо смачивать поверхности. Температурные коэффициенты линейного расширения металла и припоя должны быть близки. Для этих целей используют припои на основе Sn (олово), Pb (свинец), Zn (цинк), Ag (серебро), имеющих хорошую электрическую проводимость. Для низкотемпературной пайки применяют оловянно-свинцовые и оловянно-цинковые припои (ГОСТ 21931-76). Для высокотемпературной пайки используют медь, медно-цинковые припои (ГОСТ 21737-78), медно-фосфорные припои и, содержащие серебро. Маркировка припоев начинается с русской буквы П, затем следуют буквы русского алфавита, показывающие основные компоненты припоя. Цифра, стоящая после букв, показывает среднее количественное содержание основного компонента в процентах. Например: ПОС-50 – припой оловянно-свинцовый, содержащий 50% олова, остальное - свинец; ПОЦ-70 – припой оловянно-цинковый, содержащий 70% олова, остальное – цинк ПСр-61 – припой на основе серебра, содержащий 61% серебра, остальное - медь или медь с цинком. В медно-цинковых и медно-фосфористых припоях цифры указывают на среднее процентное содержание меди и фосфора. Например: ПМЦ-48 – припой медно-цинковый, содержащий 48% меди, остальное - цинк; ПМФ7 – припой медно-фосфористый, содержащий 7% фосфора, остальное – медь. Применение припоев приведено в таблице А12 приложения А. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 3.1. Получить индивидуальное задание. 3.2. Для заданной детали предложить различные виды конструкционных материалов (не менее трех) 3.3. Описать механические и эксплуатационные свойства. 3.4. Расшифровать таблицу с предложенными марками материалов (раздаточный материал). СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 4.1. Наименование работы 4.2. Цель работы 4.3. Эскиз детали с предложенными вариантами марок материала, их механические и эксплуатационные характеристики. 4.4. Таблица с расшифрованными марками материалов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Пахолюк А.П. Основи матеріалознавства i конструкцiйнi матерiали /А.П. Пахолюк, О.А. Пахолюк. – Львiв: видавництво “Свiт”, 2005. – 172с. 2. Лахтин Ю М. Материаловедение / Ю.М.Лахтин, В.И.Леонтьева. – М.: Машиностроение, 1990. – 685с. 3. Гуляев А.П. Металловедение / А.П.Гуляев. – М.: Металлургия, 1986. – 851с. 4. Материаловедение / Под ред. Б.Н.Арзамасова. – М.: Машиностроение, 1986. – 611с. 5. Геллер Ю.А. Инструментальные стали.- М.: Металлургия, 1995. – 584с. 6. Маслов А.Р. Справочник инструментальщика./ А.Р. Маслов, Г.В. Боровский, С.Н. Григорьев. – М.: Машиностроение, 2005. – 464с.
ПРИЛОЖЕНИЕ А Таблица А1 – Применение чистой меди
Таблица А2 – Применение латуней
Окончание таблицы А2
Таблица А3 – Применение бронз
Таблица А4 – Применение чистого алюминия
Таблица А5 – Применение деформируемых алюминиевых сплавов, упрочняемых термообработкой
Таблица А6 – Применение деформируемых алюминиевых сплавов, не упрочняемых термообработкой
Окончание таблицы А6
Таблица А7 – Применение литейных алюминиевых сплавов
Таблица А8 – Применение порошковых алюминиевых сплавов
Таблица А9 – Применение магниевых сплавов
Таблица А10 – Применение титановых сплавов
Окончание таблицы А10
Таблица А11 – Применение баббитов
Таблица А12 – Применение припоев
Заказ №________________ от «______» 2008г. Тираж _____________________экз.
КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Методические указания к практической работе По дисциплине «Материаловедение и технология конструкционных материалов» для студентов факультета ТАМПТ и МТС заочной и дневной формы обучения |
Последнее изменение этой страницы: 2019-06-09; Просмотров: 56; Нарушение авторского права страницы