Министерство образования Российской Федерации
Кафедра «Технология металлов и машиностроения»
Методические указания
к практическому занятию
«Машиностроительные материалы»
по дисциплинам «Материаловедение», «Физические основы материаловедения,модуль2. Судостроительные материалы.»
Количество часов на работу – 12
г.Северодвинск
Машиностроительные материалы
Цель: изучить некоторые машиностроительные материалы, их маркировку и область применения.
Задание:
1. Определить название материала в соответствии с классификацией
2. Определить химический состав материала по маркировке или по таблицам приложения
3. Указать область применения материала
4. Задание выполнить по варианту, указанному преподавателем из таблиц 1, 2, 3
Общие сведения
Правильно выбранный материал в значительной мере определяет качество детали и машины в целом
При выборе материала учитывают следующие факторы свойства материала, служебное назначение, условия работы детали или конструкции, способ формирования детали, стоимость и дефицитность материала
Все машиностроительные материалы распределяются на следующие группы.
I Черные металлы – стали и чугуны
II Цветные металлы – медь, цинк, свинец, олово, алюминий, магний, титан и сплавы на их основе – латуни, бронзы, баббиты, силумины, дюралюмины и др.
III Неметаллические материалы – дерево, резина, пластмассы, металлокерамика, кожа и др.
IVПорошковые материалы
Стали
Классифицируются по качеству, по назначению и по степени раскисления
1.1 Классификация по качеству – обыкновенная, качественная и высококачественная – в зависимости от содержания вредных примесей – серы и фосфора
1.2 Классификация по назначению – обыкновенного качества, конструкционные и инструментальные
1.3 По степени раскисления – кипящая, полуспокойная, спокойная
а) Углеродистые стали обыкновенного качества Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6.
Цифры указывают условный номер марки, буквы в конце марки обозначают степень раскисления металла, кп – кипящая сталь, пс – полуспокойная, сп – спокойная. Например, Ст3кп, Ст2сп. Этим стали подразделяются на 3 группы – А, Б, В.
А – поставляется по механическим свойствам, Б –поставляется по химическому составу, В – поставляется по механическим свойствам и химическому составу.
Например. БСт1, ВСт3. В группе «А» буква «А» в марке не указывается
Область применения;
Ст0 – неответственные и малонагруженные детали (планки, угольники, шайбы, прокладки, стопорные кольца и др.)
Ст1, Ст2 – малонагруженные детали – крепеж, конштейны, заклепки и др.
Ст3, Ст4 – в строительстве
Ст5 – умеренно нагруженные детали машин (валы, оси, детали строительных конструкций, оправки, штифты и др.)
Ст6 – детали машин повышенной твердости (валы, оси, коленчатые валы, шпиндели, червяки, крупные поковки, шпонки и др).
б) Углеродистая качественная конструкционная сталь 08кп, 08, 10кп, 10, 15, 20кп, 20, 25, 30,35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70.
Цифры указывают на среднее содержание углерода в сотых долях процента.
Область применения:
08 – 35 – малонагруженные детали, трубки, втулки, валики, ключи, шайбы, шпильки, болты, муфты, зубчатые колеса и др.
40 – 70 – умеренно нагруженные детали- шестерни, зубчатые колеса, рейки, ключи, муфты, шпильки, шпонки, ходовые винты, шпиндели и др.
в) Высококачественная сталь – в конце марки ставят букву А, например У7А, 12ХН3А и др.
Легированные стали
По назначению легированные стали делятся на: конструкционные, инструментальные и с особыми физико- химическими свойствами.
Конструкционные стали
а) Цементуемые – содержание углерода 0,10 – 0,30 – для деталей, работающих одновременно в условиях износа и ударных нагрузок, например, - шестерни, зубчатые колеса, втулки, оси и др.
10, 15, 20, 25, 15Х, 20Х – для изделий небольшого сечения и несложной формы
20ХН, 12ХН3А, 18ХГТ, 30ХГТ – для изделий средних размеров.
12Х2Н4А, 18Х2Н4В, 18Х2Н4МА, 20ХГНР, 25ХГМ – для изделий больших размеров
б) Улучшаемые – содержание углерода,.35 - 0,5 %, 35, 40, 45, 50 – для мелких деталей невысокой прочности.
40Х, 45Х, 40ХР, 40ХГ – для средних деталей повышенной прочности (ролики, втулки и др.)
30ХН2МФ, 38ХН3МФ, 40ХНМ – для крупных и сложных по конфигурации деталей (кулачковые муфты, червяки, шестерни и др.)
в) Пружинно-рессорные – содержание углерода 0,5 – 0,7 %
65, 70, 75 – для обычных пружин
50С1, 55С2, 60С2, 70С3А, 60Г, 50ХГ, 60СГ – пружины и рессоры автомобилей, тракторов и железнодорожного транспорта.
70С2ХА – пружины часовых механизмов и приборов
50ХФА, 60С2Н2А – крупные, особо ответственные пружины и рессоры
г) Шарикоподшипниковые – углерода приблизительно 1 %
ШХ6, ШХ9, 111Х15, ШХ15СТ – кольца, шарики, ролики
Цифра указывает на среднее содержание хрома в десятых долях процента
д) Строительные – углерода до 0,25 %, т.е. низкоуглеродистые стали
Ст3, Ст4 – обычная прочность, широкое применение в строительстве
09Г2, 14Г2, 17ГС, 14ХГС, 10ХСНД, 15ХСНД – легированные строительные стали, могут работать при отрицательных температурах в условиях Севера
е) Автоматные – содержание углерода в сотых долях процента А12, А20, А30, А40, А40Г, АС11, АС40
Эти стали хорошо обрабатываются резанием и на станках-автоматах из-за повышенного содержания серы. В марках АС – повышенное содержание свинца. Область применения – для неответственных деталей, производимых в больших количествах – винты, гайки, оси, кольца, шайбы и др.
Инструментальные стали и сплавы
а) Углеродистые – У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13.
Цифра показывает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Например, У7 – углерода – 0,7%, в У13 - 1,3%.
Область применения У7, У8 – зубила, клейма, ножницы, молотки, штампы и др.
У9, У10,. У11 –метчики, сверла, ножовки, резцы, развертки (режущий инструмент).
У12, У13 – напильники, бритвы, граверный и хирургический инструмент.
Легированные –Х, 9ХС, ХГС, ХГСВФ, ХВ5, Х6ВФ, ХВГ, Х9, Х12
Х12М, Х12Ф, 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНТ, 5ХНСФ, 3Х2В8,
4Х5В2ФС, 4Х4ВФМ.
Область применения
б) Х, 9ХС, ХВ5, Х6ВФ, ХВГ – режущий инструмент для легких условий работы (резцы, напильники, протяжки, зенкеры и др.)
Х12М, Х12, Х6ВФ7Х12Ф, Х, Х9 – штампы для холодного деформирования.
в) Быстрорежущие – Р18, Р12, Р9, Р6М5, Р6М3 – для режущего инструмента нормальной стойкости (фрезы, сверла, метчики, протяжки, зенкеры)
Р14Ф4 – режущий инструмент повышенной стойкости
Р10К5Ф5, Р9К10, Р9К5, Р18Ф2 – стали повышенной производительности для режущего инструмента
г) Штамповые стали
Применяются для изготовления штампов, пуансонов, роликов, валиков, матриц и др.
Стали для штампов холодного деформирования маркируются –
Х12, Х12ВМ, Х12М, Х12Ф, Х6ВФ и др.
Эти стали должны обладать высокой твердостью, сопротивлением к истиранию и достаточной ударной вязкостью.
Стали для штампов горячего деформирования маркируются – 5ХНМ, 5ХГМ, 5 ХНТ, 5 ХНСВ и др.
Эти стали должны обладать жаропрочностью, красностойкостью, термостойкостью, вязкостью, прокаливаемостью, неслипаемостью.
Для штампов, работающих в легких условиях, применяют углеродистые стали марок У7, У8, У9, особенно У7.