Способи маркування металевих матеріалів
Лабораторна робота №1
Класифікація, маркування та застосування конструкційних матеріалів
1.0. Мета та завдання роботи
2.0. Вказівки до самостійної роботи
3.0. Класифікація матеріалів
4.0. Способи маркування металевих матеріалів
5.0. Вуглецеві сталі
5.1. Конструкційні вуглецеві сталі звичайної якості загального призначення
5.2. Якісні конструкційні вуглецеві сталі для деталей машин
5.3. Інструментальні вуглецеві сталі
6.0. Маркування легованих сталей
7.0. Особливі способи маркування сталей
7.1. Маркування сталей для виливків
7.2. Маркування автоматних сталей
7.3. Стали для підшипників
7.4. Маркування швидкорізальних сталей
7.5. Маркування будівельних сталей
7.6. Магнітні сталі
7.7. Стали спеціальних способів виплавки
7.8. Нестандартні леговані сталі
9.0. Порошкові матеріали
10.0. Мідь та сплави на основі міді
11.0. Алюміній та сплави на основі алюмінію
12.0. Магній та сплави на основі магнію
13.0. Титан та сплави на основі титану
14.0. Зміст звіту
15.0. Контрольні питання
Мета та завдання роботи
Інженеру в його роботі необхідні знання у сфері застосування матеріалів, оскільки на практиці доводиться вирішувати питання їх підбору для конкретних умов експлуатації. Наслідком неправильного вибору є погана якість та недовговічність конструкцій, машин та обладнання. Нерідко ці умови дуже специфічні: низькі або високі температури, агресивні хімічні середовища, знакозмінні циклічні навантаження, особливі умови тертя і т.д. Часто матеріали працюють в умоваходночасного впливу багатьох чинників.
Знання в галузі застосування включають широке коло питань: дані по складу і властивостям матеріалів, способам зміни і поліпшення властивостей, а також поведінці матеріалів в тих чи інших умовах експлуатації. Тому конструктори при виборі матеріалу не можуть враховувати один або два будь-які критерії, наприклад, міцність і пластичність при кімнатній температурі, оскільки це не дає правильної оцінки можливостей матеріалу. Зазвичай вони користуються комплексною характеристикою, яка називається конструктивною міцністю, яка враховує одночасно конструкційні, технологічні та експлуатаційні фактори, а також вимоги економічної доцільності.
Зваживши на численність і різноманітність технічних матеріалів за властивостями і поведінкою при роботі, стає очевидним, що без знання принципів класифікація матеріалів та способів їх позначення або маркування неможливий вибір потрібного матеріалу для конкретних умов експлуатації виробів.
Метою даної методичної розробки є визначення кола питань, що є початковою основою вивчення низки наук про метали, без засвоєння яких неможливе успішне просування у загальнотехнічних та спеціальних інженерних дисциплінах. Для її виконання поставлено такі завдання:
1. Викласти принципи класифікації металевих матеріалів та способи їх маркування відповідно до державних стандартів України (ГОСТ).
2. Ознайомити загалом з областями застосування та властивостями металевих матеріалів.
2.0. Вказівки до самостійної роботи
Ознайомитись із розділом «Принципи класифікації матеріалів».
Вивчити матеріал з кожної окремої групи матеріалів у наступному обсязі:
а)назву групи матеріалів;
б) принцип маркування: значення літер та цифр марки;
в) наскільки можна відтворити весь ряд сплавів цієї групи від першого до останнього;
г) ознайомитися з табличними даними щодо їх відповідності марці матеріалу;
д) ознайомитися з сферою застосування матеріалів цієї групи;
е) з метою полегшення подальшого використання матеріалу в наступних інженерних дисциплінах рекомендується вказувати номер ДЕРЖСТАНДАРТУ, за яким поставляється виробником і приймається замовником той чи інший матеріал.
Класифікація матеріалів
У техніці та побуті застосовується дуже багато різноманітних за складом, походженням, властивостями та призначенням матеріалів. І найпершою і найпростішою класифікацією всіх матеріалів групи є поділ їх у метали і неметали. Оскільки коло матеріалів, що розглядаються в даній розробці, обмежене металами та їх сплавами, наведемо відмітні ознаки металів і неметалів.
Відмінною особливістю металів є їхня кристалічна впорядкована будова і здатність деформуватися куванням, що було відзначено ще М.В. Ломоносовим. Однак, більш типовими властивостями металів та їх сплавів є високі тепло- та електропровідність, що збільшуються зі зниженням температури. Теорія твердого тіла вибирає як головний фізичний критерій металевого стану температурний хід електроопору r(Т): у металів при Т®о, r®0, а у неметалів r®¥. До асортименту неметалів включаються пластмаси, волокна, плівки, гуми, клеї, деревина, скло, кераміка, лакофарбові покриття і т.д.
З відомих на сьогодні 111 хімічних елементів 83 відносять до металів, хоча деякі з застереженням (Вi, Sb,Si), оскільки маютьвластивості металів та неметалів. Помітне виробництво і застосування знайшли близько 30 металів, причому частку заліза припадає понад 90%, але в частку інших менше 10%. З іншого боку, слід пам'ятати, що у чистому вигляді метали застосовуються рідко. Найчастіше використовуються сплави з їхньої основі, оскільки сплави мають вищі механічні властивості і мають комплекс спеціальних властивостей: жароміцністю, кислотостійкістю, магнітними властивостями тощо. На основі заліза виробляють сталь та чавун. Обсяг виробництва сталі є найважливішим показниками технічної та економічної могутності країни.
Число металевих сплавів, що застосовуються в техніці, дуже велике, при цьому воно постійно зростає у зв'язку з зростаючими вимогами багатьох галузей промисловості. Класифікувати ці сплави за однією ознакою не вдається, тому що їх склад, властивості, призначення та способи виробництва дуже різноманітні. Тому є кілька ознак, якими класифікують сплави: за хімічним складом, за призначенням, за властивостями, за способом виплавки, за рівнем розкислення, за структурою, якістю і т.д.
За хімічним складомкласифікація заснована на вказівці головного або основного компонента сплаву, на основі якого сплав складений: залізо, мідь, алюміній і т.д. Така класифікація дозволяє розподілити сплави на невелику кількість основних класів: а) сплави на основі заліза (сталі, чавуни); б) мідні сплави (бронзи та латуні); в) алюмінієві сплави (авіалі, дюралі, силуміни); г) магнієві сплави д) титанові сплави; е) олов'янисті та свинцеві сплави для підшипників (бабіти) і т.д. А найбільша група сплавів - сталі, своєю чергою, ділиться за хімічним складом на 2 групи: вуглецеві (нелеговані) сталі та леговані.
ЗаПризначеннястали діляться на 3 основні групи: конструкційні, інструментальні та сталі спеціального призначення. Конструкційні сталі повинні мати високу міцність, пластичність і в'язкість у поєднанні з хорошими технологічними властивостями: легко оброблятися тиском, різанням, добре зварюватися і т.д. Сталі конструкційні використовуються для виготовлення деталей машин, механізмів у машинобудуванні та металоконструкцій у будівництві. Інструментальні сталі повинні мати підвищену або високу твердість і зносостійкість, які повинні зберігатися при нагріванні. Інструментальні сталі застосовуються виготовлення інструменту для обробки металів різанням, тиском, виготовлення вимірювального інструменту. Спеціальні сталі повинні мати якісь особливі властивості: кислотостійкість, жароміцність, магнітні або, навпаки, немагнітні властивості і т.д. Основними споживачами сталей із особливими властивостями є приладобудування, хімічні виробництва, ракетобудування, авіабудування, військова спецтехніка тощо.