Учебно методический комплекс дисциплины дс. 4 «Технология материалов» основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям)
|
Скачать 2.64 Mb.
|
|
Тема: «Металлические конструкционные материалы» Цель: ознакомить с назначением технологии обработки конструкционных материалов План:
1. Введение в предмет Современное состояние науки о резании металлов характеризуется глубокими исследованиями физико-химических явлений в зоне резания, исследуются процессы взаимодействия обрабатываемого материала и инструмента, новые инструментальные материалы, исследуется сверхскоростное резание. Повышение быстроходности и надежности машин потребовало повышения точности обработки и улучшения качества обработанной поверхности. В связи с этим расширились работы по исследованию размерной стойкости инструмента, большое число работ посвящено исследованию внутренних напряжений в поверхностном слое обрабатываемой детали и исследованию влияния различных технологических факторов на усталостную прочность обрабатываемых деталей. Необходимо отметить, что в настоящее время обнаруживается несоответствие возможностей металлургической промышленности и металлообработки. Металлургическая промышленность может поставлять нашей промышленности материалы высочайшей прочности, обрабатывать которые обработчики еще не научились и обработка их стоит непомерно дорого. И в этом направлении ведутся исследовательские работы. 2 Механические свойства материалов (прочность, пластичность, твердость, вязкость). Для изготовления деталей машин требуются материалы с различными свойствами, способные работать при высоких нагрузках, положительных и отрицательных внешних температурах, зачастую в агрессивных или абразивных средах. Правильный выбор металлов или сплавов при конструировании, выбор оптимальных способов технологической переработки (от заготовительных операций до механической обработки), поведение изделия в разных условиях эксплуатации определяются свойствами выбираемых конструкционных материалов, которые зависят от их природы и внутреннего строения. При планировании технологии изготовления необходимо правильно выбирать режущие инструменты, с учетом технологических свойств обрабатываемых материалов, времени затрачиваемого на обработку, качества получаемой поверхности. Механические свойства материалов определяют их поведение под воздействием приложенных внешних нагрузок. К механическим свойствам относятся: прочность — свойство материала в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, воспринимать те или иные воздействия; упругость — свойство материала восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки; твердость — сопротивление твердого тела местной пластической деформации; хрупкость — свойство материала разрушаться после незначительной пластической деформации; вязкость — свойство материала необратимо превращать в теп лоту механическую энергию, сообщаемую телу в процессе его деформирования; изнашиваемость — свойство материала подвергаться поверхностному разрушению или повреждению под воздействием внешнего трения; выносливость – свойство материала выдержать, не разрушаясь, большое число повторно-переменных напряжений; усталость — изменение механических и физических свойств материала в результате многократных нагрузок, приводящее к его прогрессирующему разрушению; ползучесть — медленное непрерывное пластическое деформирование материала под действием постоянной нагрузки или механического напряжения. Количественные (числовые) характеристики прочностных параметров определяются стандартными испытаниями, среди которых различают: статические на растяжение, сжатие, изгиб, кручение; динамические на ударную вязкость; на усталость при цикловых нагрузках; технологические. 3. Факторы влияющие на обрабатываемость материалов. К резанию металлов как технологическому способу обработки заготовок деталей машин предъявляются следующие основные требования: а) высокое качество и точность получаемых поверхностей; б) высокая производительность труда; в) экономичность. Выполнение этих требований зависит от комплекса одновременно действующих факторов, которые можно разделить на три основные группы. К первой группе относятся факторы, тем или иным способом связанные с физической природой и структурным состоянием металла обрабатываемой заготовки. Вторая группа факторов определяется свойствами материала режущей части инструмента, его конструкцией и качеством исполнения. В третью группу входят факторы, отражающие эксплуатационные условия проведения процесса резания. Совокупность параметров и характеристик отражающих различные физические явления происходящие в процессе взаимодействия режущего инструмента с обрабатываемой заготовкой принято называть общим термином— обрабатываемость металлов резанием, под которым понимается свойство конструкционных металлов подвергаться обработке резанием. Основные показатели обрабатываемости могут иметь как сравнительный, так и абсолютный характер. К числу показателей, определяющих сущность термина «обрабатываемость резанием», относятся:
Количественные выражения показателей обрабатываемости конструкционного металла данного химического состава и структурного состояния определяются твердостью, пределом прочности и относительным удлинением, коэффициентом трения в паре с инструментальным материалом, свойством изнашивать лезвия инструмента, теплопроводностью и т. д. В реальных производственных условиях перечисленные свойства конструкционных металлов в связи с отклонениями химического состава и неоднородностью микроструктуры не являются постоянными. Кроме того, характеристики процесса резания, отражающие взаимосвязанные физические явления, имеющие место в зоне стружкообразования, изменяются в зависимости от режимов резания, прогрессирующего износа инструмента и т. п. Поэтому сопоставление количественных оценок обрабатываемости, например по стойкости инструмента, допустимо лишь при соблюдении равных условий резания, типичных для сравниваемых групп конструкционных и инструментальных материалов. 4.Способы определения твердости материалов. Испытание на твердость — это наиболее распространенный метод испытаний вследствие его простоты и производительности. При этих испытаниях в поверхность образца (детали или заготовки) внедряют стандартные наконечники из недеформируемых материалов. Сущность метода Бринелля заключается во вдавливании в образец стального закаленного шарика (рис. 1.1, а). По диаметру полученного отпечатка определяют твердость образца. диаметр шарика D1 варьируют: 2,5; 5; 10 мм. Нагружение ступенчатое: предварительная нагрузка F0 80 Н; основная нагрузка F: 2943 Н (стальной или чугунный образец); 9800 Н (образец из алюминия, меди, никеля и их сплавов); 2450 Н (образцы из мягких сплавов). Твердость по Бринеллю определяется по формуле Н  В = 2F/ [πD - (D – √D2 - d 2)]где d — диаметр отпечатка, мм. Твердость по Бринеллю обозначается соответствующим числом (200 НВ) или диаметром отпечатка (чем меньше диаметр, тем выше твердость). Между числом твердости и временным сопротивлением существует зависимость: для стали σ = 0,34НВ, для медных сплавов σ = 0,45НВ, для алюминиевых сплавов σ =0,35 НВ.  Рис. 1.1. Схемы определения твердости образца методами: а — Бринелля; б — Роквелла; в — Виккерса; D — диаметр шарика; d диаметр или длина диагонали отпечатка; h — глубина вдавливания шарика или пирамидки; h0— глубина предварительного вдавливания пирамидки; F0 — предварительная нагрузка; F основная нагрузка Вопросы для самопроверки: 1. Какие механические свойства оказывают влияние на обрабатываемость материалов? 2. Как определяют твердость металлов? 3. Какие факторы необходимо учитывать при обработке материалов резанием? Лекция №2 Тема: «Конструкционные металлы и сплавы». Цель: изучить классификацию, основные свойства металлических конструкционных материалов. План.
1. Металлы и сплавы Черные металлы и сплавы. Сталь и чугун. Классификация конструкционных сталей: По содержанию вредных примесей (серы и фосфора) сталь разделяют на четыре группы: группа А — сталь обычного качества, содержание серы менее 0,055 %, фосфора менее 0,07 % (эта сталь имеет самые низкие механические свойства); группа Б — качественная сталь, содержание серы менее 0,035 %, фосфора менее 0,035 %; группа В — высококачественная сталь, содержание серы менее 0,025 %, фосфора менее 0,025 %; группа Г — особо высококачественная сталь, содержание серы менее 0,015 %, фосфора менее 0,015 %. По применению различают строительные стали; конструкционные стали общего назначения; инструментальные стали; конструкционные стали специализированного назначения; стали с особыми физическими свойствами; стали с особыми химически ми свойствами. В России принята буквенно-числовая система маркировки сталей. Углеродистые качественные конструкционные стали маркируются двузначным числом, обозначающим содержание углерода в сотых долях процента, например сталь 45 — содержание углерода 0,45 %. Углеродистые качественные инструментальные стали маркируются буквой У и цифрой, указывающей содержание углерода в десятых долях процента, например сталь У12 содержание углерода 1,2 %. Конструкционные легированные стали обозначаются следующим образом: сталь αсЛiαi А(Ш) где αс — содержание углерода в сотых долях процента; Лi, — обозначение легирующего компонента (азот — А, алюминий — Ю, бор — Р, вольфрам — В, ванадий — Ф, кобальт — К, кремний — С, молибден — М, марганец — Г, медь – Д, никель — Н, редкоземельные металлы — Ч, селен — Е, титан — Т, фосфор — П, хром — Х, цирконий Ц), αi, — содержание легирующего компонента в процентах; буква А в конце маркировки означает высококачественную сталь, буква Ш — особо высококачественную. Если после обозначения легирующего компонента цифра не стоит, его содержание составляет приблизительно 1 % (молибден 0,2...0,3 %, вольфрам 0,06...0,12 %). Например, сталь 30Х3МФ — качественная сталь, 0,3 % углерода, . % хрома, 0,2...0,3 % молибдена, 0,06... 0,12% вольфрама; сталь 12ХН3А — высококачественная сталь, 0,12% углерода, 1 % хрома, З % никеля.. Некоторые стали содержат дополнительную букву после слова «сталь», обозначающую ее группу или тип, например Ш — подшипниковая сталь (в этих сталях указываются десятые доли процента содержания легирующего компонента) А — автоматная сталь и т. п. Чугун делится на серый чугун, где числом показывают предел прочности на растяжение, высокопрочный чугун, ковкий чугун. Например СЧ21 – σв = 210 МПа, и ВЧ100 – σв = 1000МПа. Кроме того для ковкого чугуна показывают относительное удлинение δ = 10%. 2. Цветные металлы и сплавы. Цветные металлы и сплавы разделяют на группы: легкие металлы и сплавы (с плотностью 3.0 г/см^3 Al, Mg, Be); медные сплавы и специальные цветные сплавы - мельхиор, незильбер, драгоценные сплавы и т.п.. В настоящее время к сплавам первой группы относят сплавы титана. Производство цветных металлов непрерывно увеличивается. К важнейшим для машиностроения цветным металлам относят алюминий, медь, никель, хром, свинец и олово. Сплавы алюминиевые разделяют на деформированные (применяемые в кованном, прессованном и катанном виде) и литейные. Деформируемые сплавы подразделяются на упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой. Деформируемые сплавы отличаются высокой пластичностью и применяются для изделий изготавливаемых глубокой штамповкой. К ним относят сплавы АМц (Al - Mn) и АМг (Al - Mg). Марганец повышает коррозионную стойкость алюминиевых сплавов, а магний, кроме того, снижает плотность алюминиевых сплавов и увеличивает прочность без изменения пластичности. К наиболее распространенным сплавам, применяемым в деформированном виде и упрочняемым ТО, принадлежит дюралюминий. (Д1 ... Д16). Система Al - Cu - Mg. Если дюралюминий применяют в кованном состоянии то его обозначают АК1...4. Высокопрочным дюралюминием являются четверные сплавы Al - Mg - Cu - Zn. Обозначаются В95. Для фасонного литья применяют силумины - сплавы алюминия с большим содержанием кремния (12 - 13 % Si - заэвтектический сплав). Силумины упрочняются ТО. Обозначаются АЛ1 ... АЛ8. Есть детали, изготавливаемые отливкой или штамповкой из алюминиевых сплавов, которые работают при температурах порядка 200 - 350 С, например, поршень, цилиндр двигателя внутреннего сгорания. Применяемые для этих целей алюминиевые сплавы легируют Cu, Mn, Ni, Fe, Ti. Жаропрочность литейного алюминиевого сплава обусловлена образованием при кристаллизации жесткого каркаса из соединений Mg2Si и AlxCux(Fe,Ni)z. Практическое применение имеют медные сплавы с содержанием цинка до 45%, которые называются ЛАТУНЯМИ. ГОСТ 17711 - 80. Диаграмма состояния медь - цинк составлена из пяти простых перетектических диаграмм. При комнатной температуре практически применяемые латуни либо состоят из одних - кристаллов, либо являются смесью - и - кристаллов. Механические свойства сплавов Cu - Zn в зависимости от содержания цинка приведены на рис.2.  рис.2 Цинк повышает прочность и пластичность сплава. Максимальной пластичностью обладает сплав с 30 % Zn. Переход через границу однофазной области (39% Zn) резко снижает пластичность; - латунь обладает максимальной прочностью (бв = 400 Мпа) при относительно низкой для латуней пластичности (=7%); - латунь является весьма хрупкой. Литейные свойства латуней характеризуются малой склонностью к ликвации , хорошей жидкотекучестью, большей усадкой. - латуни легко поддаются пластической деформации, поэтому из них изготавливают различный прокат Л62, Л68. Латуни маркируют буквой Л, цифры обозначают среднее содержание меди в сплаве. + - латуни имеют высокую обрабатываемость резанием, наиболее распространена марка Л59. Для улучшения обрабатываемости резанием в латунь вводят свинец. Латунь марки ЛС59 содержит около 40% Zn и 1...2 % Pb, она называется автоматной. Олово в латунях добавляют для придания сплаву сопротивления коррозии в морской воде - морская латунь, алюминий и никель для повышения механических свойств. Механическая прочность не высока. Для - латуней бв = 300 МПа, = 40 %. + - латуни имеют более высокую прочность, но меньшую пластичность бв = 350 МПа, = 20 %. Бронзами принято называть сплавы на основе системы медь - олово, в которых цинк и никель не являются основными легирующими компонентами. Диаграмма Cu - Sn представляет собой комбинацию нескольких перетектических диаграмм. Влияние олова на механические свойства меди аналогично влиянию цинка, но проявляется более резко. Уже при 5 % Sn пластичность начинает падать. Механические свойства бронз приведены на рис. 3.  рис.3 Бронза содержащая более 5...6% олова не прокатывается и некуется, ее применяют в литом виде. Бронза обладает высокими литейными свойствами: малая усадка - всего 1%, благодаря чему бронзы применяют для художественного литья. Бронза не дает концентрированной усадочной раковины, в ней велика рассеянная пористость, поэтому для отливок высокой плотности она не годится. В литой бронзе наличие включений твердого эвтектоида обеспечивает высокую стойкость против истерания, поэтому бронза с 10% олова является лучшим подшипниковым материалом. Высокая химическая стойкость бронз является главным критерием из-за которого они применяются как материалы паровой и топливной аппаратуры. Главное применение бронз - сложные отливки, вкладыши подшипников. Для удешевления бронз в них добавляют цинк 5...10%. Он не оказывает влияния на свойства. Обрабатываемость резанием увеличивают добавкой 3 - 5 % свинца. Фосфор вводят в бронзу как раскислитель, он устраняет хрупкие включения окиси олова, если фосфора более 1 % ее называют фосфорной. Легированные бронзы превосходят простую оловянистую в отношениях: - по механическим свойствам - алюминиевая и кремнистая, - по химической стойкости - алюминиевая, - по жидкотекучести - кремнецинковая, - по антифрикционным свойствам - свинцовистая, - по твердости и упругости бериллевая. При старении бериллевой бронзы частицы выделяющейся фазы CuBe располагаются в матрице - пересыщенном - твердом растворе не беспорядочно, а регулярно, образую так называемую модулированную или квазипериодическую структуру. При образовании такой структуры частицы выделяющейся фазы формируют объемноцентрированную тетрагональную макрорешетку. Образование таких регулярных структур происходит во многих сплавах и сталях, испытывающих старение, эвтектоидный распад, упорядочение. Причиной такого процесса является взаимодействие полей упругих деформаций, создаваемых в матрице на стадии выделения частиц второй фазы. Титан обладает низкой плотностью, высокими прочностью и коррозионной стойкостью. Охрупчивается водородом, чувствителен к содержанию примесей, из - за которых резко теряет пластические свойства. Преимущественное применение титан получил в авиа- и ракетостроении, морском судостроении. Технический титан технологичный металл. Из него изготавливают различные полуфабрикаты. Он хорошо деформируется и сваривается. бв = 600 ... 700 МПа. Марки ВТ1-0, ВТ1-00. Обладает полиморфным превращением. . При закалке титановых сплавов образуется мартенситная структура игольчатого строения. Легирующие элементы Al, O, N, C в титановом сплаве расширяют - область (- стабилизаторы), а V, Cr, Fe, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Sn - - область ( - стабилизаторы). Титановые сплавы разделяют на , , + сплавы. - сплавы сравнительно мало пластичны и неохрупчиваются при ТО. - сплавы наиболее пластичны, но наименее прочны, не испытывают полиморфных превращений, + сплавы - более прочные, чем однофазные, хорошо деформируются, обрабатываются ТО (закалка и старение, азотирование) и слабо охрупчиваются. Механические свойства промышленных титановых сплавов приведены в таблице. 3. Антифрикционные материалы Антифрикционными называются материалы с низким коэффициентом трения. Основными антифрикционными материалами являются серые чугуны, бронзы, баббиты, материалы на основе полимеров и металлических порошков с твердыми смазками. Основное требование к структуре антифрикционных материалов ее специфическая “неоднородность” - мягкая структура, в которую вкраплены твердые и мягкие включения. Мягкие составляющие вырабатываются и смазывают вал, твердые - его удерживают. В конструкциях с парой трения - скольжением применение имеют баббиты - антифрикционные сплавы олова и свинца с медью и сурьмой с низким коэффициентом трения. Существуют баббиты оловянные и свинцовые ГОСТ 1320 - 74 и кальциевые ГОСТ 1209 - 78. Оловянные баббиты содержат кроме олова, 8 - 10 % сурьмы и 3...6 % меди. Марки Б88, Б83, Б83С (1% Pb). Цифры содержание олова в %. Оловянные баббиты используют для изготовления подшипников, работающих преимущественно в тяжелых условиях и при больших окружных скоростях. Свинцовистые баббиты содержат дополнительно Sb, Sn, Cu, а отдельные марки - Ni, K, Al. Б16, БН, БС6, БКА, БК2. Некоторые свойства антифрикционных материалов представлены в таблице 1. Таблица 1.
В настоящее время в машиностроении широкое распространение получают порошковые спеченные антифрикционные материалы на основе медной и стальных матриц. В композиции вводят различные добавки - фтористый кальций, графит, турбостратный нитрид бора, обладающие смазывающими и противозадирными свойствами. Сформированная спеканием пористая структура позволяет в поровых каналах удерживать масла и жидкие смазки. Все это делает их наиболее эффективными материалами для замены дорогих бронзовых и баббитовых металлических антифрикционных сплавов. Среди неметаллических материалов для изготовления деталей пар трения применяют гетинакс и текстолит. Структура их включает твердые нити или пленки армирующей фазы, например, стеклянных волокон, которые позволяют работать текстолитам в паре трения со сталью. Вопросы для самопроверки:
Лекция № 3 Тема: «Композиционные и порошковые материалы. Неметаллические материалы». Цель: изучить основные механические и технологические свойства композиционных, порошковых и неметаллических материалов. План:
1. Волокнистые композиционные материалы. Основные механические свойства. У волокнистых композиционных материалов наполнитель является упрочнителем. По механизму армирующего действия различают волокнистые композиционные материалы: Дискретные – с отношением длинны волокна к его диаметру 10…103; чем больше это отношение, тем выше степень упрочнения. Волокна в матрице расположены хаотично. С непрерывным волокном. Укладка волокон наполнителя может быть слоистой непрерывной, тканевой или объемной. От обычных сплавов КМВ отличается высокими прочностными показателями, пониженной склонностью к трещинообразованию и высокой удельной прочностью (отношение прочностных показателей к плотности). Прочность КМВ определяется свойствами волокон, матрица должна скреплять волокна и распределять напряжения между ними. При этом механические свойства КМВ вдоль волокон значительно выше, чем поперек. КМВ малопластичны. Однако скорость распространения трещин в КМВ мала и практически исключается их внезапное хрупкое разрушение. Особенностью КМВ является малая скорость их разупрочнения во времени. основным недостатком КМВ является низкое сопротивление межслойному сдвигу; это сопротивление значительно возрастает у КМВ с объемной укладкой. Для алюминиевых и магниевых КМВ применяют волокна борные (а = 2500... 3500 МПа, Е= 380...420 ГПа), углеродные = 1400... 3500 МПа, Е = 160...450 ГПа), из карбидов кремния 2500... 3500 МПа, Е = 450 ГПа), карбидов, нитридов и оксидов тугоплавких металлов, из высокопрочной стали. для армирования титана и его сплавов применяют молибденовую проволоку, волокна сапфира, карбида кремния, борида титана. для жаропрочных КМВ применяют волокна из вольфрамовой молибденовой проволоки. Теоретическая прочность материалов бм возрастает с увеличением модуля упругости Е и поверхностной энергии G(б) вещества и падает с увеличением расстояния между соседними атомными плоскостями а0. бм = (G * Е / а0)*0.5 Свойства некоторых КМВ приведены в таблице 2 Таблица 2 Механические свойства КМВ.
2. Дисперсно - упрочненные композиционные материалы. В отличие от КМВ в дисперсно - упрочненных композиционных материалах (КМД) матрица является основным материалом, несущим нагрузку. дисперсные частички (наполнитель) тормозят движение дислокаций в матрице. Наиболее оптимальным является равномерное распре деление частичек размером 10... 50 нм, расстояние между которыми 100... 500 им. КМД можно получить на основе практически всёх применяемых в технике металлов и сплавов. Наиболее широко используют КМД на основе алюминия — САП (спеченный алюминиевый порошок), матрицей которого является алюминий, а наполнителем — мелкие частички оксида алюминия (6... 18 %). С увеличением содержания оксида алюминия повышается предел прочности на растяжение и уменьшается относительное удлинение. Сравнение механических характеристик САП приведено в таблице 3. Плотность САП равна плотности алюминия. В качестве жаропрочных применяются КМД с матрицей на основе никеля (γ-раствор никель + 20% хрома, или никель + 15 % молибдена, или никель + 20 % молибдена с хромом) и наполнителем (2... 3 %) из оксида тория или оксида гафния. Например: ВДУ- 1 — никель, упрочненный оксидом кремния; ВДУ-2 — никель, упрочненный оксидом гафния; ВД-З — никель + 20 % хрома, упрочненный оксидом тория). Таблица 3 Механические характеристики САП
3 Конструкционные и инструментальные порошковые материалы, классификация, механические свойства. Порошковыми металлическими материалами называют спеченные материалы, изготовленные методом приготовления порошковой шихты, формования и спекания. Порошковые металлические объединяют в себя твердые сплавы, дисперсноупрочненные композиты, анти- и фрикционные материалы, порошковые стали, спеченные цветные металлы, пористые металлические материалы. Порошковые материалы (ПМ) изготавливают путем прессования металлических порошков в изделия необходимой формы и размеров с последующим спеканием в вакууме или в защитной атмосфере при температуре (0,75...0,8) Т где Т — температура плавления металла. Различают пористые и компактные ПМ. Спеченные детали изготавливаются из смесей порошков железа с легирующими порошками и порошков углеродистых и легированных сталей. Стали порошковые и изделия из них получают холодным прессованием и спеканием, двойным прессованием и спеканием, горячим прессованием, горячей штамповкой. ТО проводится только в защитных средах. Охлаждение рекомендуется проводить в масле или воде для исключения окисления. Для повышения коррозионной стойкости поверхности проводят операции воронения и фосфотации, парогазооксидирования. Углеродистая порошковая сталь общемашиностроительного применения после закалки и низкого отпуска служит заменителем сталей марок 40, 50, 55пп и т.п. для деталей станков и машин работающих при умеренном нагружении без нагрузок смятия. Углеродистая порошковая легированная медью сталь общемашиностроительного применения используется как заменитель сталей марок 40, 50, 55пп, 65, 65Г, 15X, 40Г2, 30Г2 в состоянии поставки и после нормализации и сталей обыкновенного качества для экономии металла переводимого в стружку. В порошковой стали легированной медью до 3% при контролируемом охлаждении в агрегатах спекания достигают структуры, способной выделять Е-фазу при старении. Примечание: при охлаждении сплавов железа, содержащих медь, идут три инвариантные реакции: перетектические при 1484 и 1094 С и эвтектоидная при 850 С. Продуктами последней являются Е-фаза (Г.Ц.К. Cu с небольшим количеством растворенного в ней Fe) и a-Fe (феррит) с малым количеством растворенной в ней Cu. Максимальная растворимость Cu в a-Fe 2,1 % (ат.) при 850 С ; падение растворимости Cu с уменьшением температуры дает возможность использовать в дальнейшем упрочнение за счет выделения частиц второй фазы и старения. Для системы Fe-Cu-C характерна обширная область несмешиваемости в жидком состоянии, связанная с добавками к системе Fe-Cu малых количеств графита. Cu влияет на стабильные и метастабильные двойные эвтектики. Углеродистая порошковая легированная хромом и молибденом сталь используется заменитель сталей марок 40, 50, 55пп, 65, 65Г, 15X, 40Г2, 30Г2, 20X, 20XHP, 20H2M. В порошковой стали с Cr и Mo при контролируемом охлаждении в агрегатах спекания достигают структуры легированного феррита с равномерно распределенной карбидной фазой. Структурно свободный графит не выявляется. В стали снижается порог хладноломкости и увеличивается прокаливаемость, коррозионная стойкость. Легированные хромом и молибденом стали мало чувствительны к перегреву. В порошковой стали с никелем до 3% при контролируемом охлаждении в агрегатах спекания достигают структуры легированного феррита. Никель в стали снижает порог хладноломкости и увеличивает прокаливаемость, пластичность и коррозионную стойкость. Система железо-никель характеризуется неограниченной растворимостью. Например, марка СПН3-4 применяется после закалки и низкого отпуска, как заменитель сталей марок 40, 50, 55пп, 40Г2, 15X и т.п. для деталей станков и машин работающих при среднем нагружении без нагрузок смятия. В основном спеченные материалы применимы, как детали небольших сечений с линейной осью симметрии: втулки, шестерни, кольца, сухари ; применение для валов и осей не обнаружено. В случае пропитки пор маслом может быть использована в узлах труднодоступной смазки. Наибольшие габариты формуемых деталей массового производства не более 120 мм. Коэффициент использования металла при применении технологии порошковой металлургии не менее 95%. Порошковые стали также бывают мартенситостареющие, коррозионностойкие и магнитные. Пористые ПМ после окончательной обработки сохраняют 10... 30 % остаточной пористости. В основном они используются для изготовления антифрикционных деталей (подшипники, вкладыши, втулки) и фильтров. Антифрикционные детали могут работать без дополнительной смазки (за счет «выпотевания» масла или графита, находящихся в порах), они легко прирабатываются, выдерживают значительные нагрузки, обладают хорошей износостойкостью. Их изготавливают их железографита (1 ... 7 % графита) или бронзографита (8... 10 % олова и 2... 4 % графита). Металлическая основа железографитных материалов имеет перлитную структуру, что обеспечивает хорошую износостойкость при высоких скоростях и нагрузках. для улучшения прирабатываемости добавляют 0,8... 1,0% серы или 3,5...4,0 % сульфидов. Порошковые материалы на основе железа и меди используют во фрикционных изделиях (тормозные диски, накладки), которые должны иметь высокий коэффициент трения, высокую прочность, большую износостойкость. для повышения коэффициента трения в ПМ вводят карбиды кремния, бора, тугоплавкие оксиды. Твердым смазочным компонентом служит графит или свинец. Коэффициент трения у ПМ на основе железа 0,18...0,4 (сплав ФМК11), на основе меди — 0,17...0,25 (сплав МК5). Компактные ПМ (пористость 1 ... 3 %) получают из порошков углеродистой и легированной стали, бронз, латуни, титановых и алюминиевых сплавов. В маркировке ПМ из стали добавляют букву С — сталь и букву П — порошковая, в конце маркировки указывают плотность стали в процентах, СП45Х3-2 (сталь порошковая, 0.45% углерода, 3% хрома, плотность 2%).при плотности более 3% повышается порог хладноемкости, но при этом снижается предел прочности на растяжение и ударная вязкость. Из порошковых сталей изготавливают в основном небольшие детали не несущие большую нагрузку. Кроме того порошковые материалы широко применяются при изготовлении режущего инструмента. Твердые сплавы используемые в качестве режущих элементов получают путем получают также при помощи порошковой металлургии. Твердые сплавы по своему химическому составу делятся три подгруппы:
По механической прочности твердые сплавы в целом уступают инструментальным сталям. Предел прочности на растяжение у твердых сплавов настолько мал, что не позволяет им в рабочих условиях выдерживать растягивающие нагрузки, и они могут работать только на изгиб сжатие (см. табл. 2.5). Значительно (в 2,5. . .3,2 раза) уступая инструментальным сталям по прочности изгиб, твердые сплавы обладают высоким пределом прочности на сжатие и по этому параметру соответствуют или же превосходят инструментальные стали. Из табл. 4 видно, что твердые сплавы подгрупп ВК и ВТТК в 1,1... 3,5 раза имеют более высокие прочностные характеристики, чем твердые сплавы подгруппы ВТК. Природная твердость твердых сплавов. твердость, полученная непосредственно при их изготовлении без дополнительной термообработки, превышает твердость термообработанных быстрорежущих сталей и, измеренная по шкале Роквелла колеблется в пределах НRС 83…91. твердые сплавы благодаря содержанию в них тугоплавких металлов вольфрама и кобальта имеют высокую температуростойкость, что положительно сказывается на их технологических свойствах. Таблица 4. Химический состав и физико-механические свойства твердых сплавов.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 |
Учебно методический комплекс дисциплины дс. 11 техническое обслуживание... Изучение дисциплины базируется на знаниях студентов, получаемых при изучении следующих дисциплин: "Машиноведение", "Теоретическая... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины сд. 8 Математические основы... «050703. 00 — Дошкольная педагогика и психология с дополнительной специальностью «Педагогика и психология» |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины гсэ. Ф1 Иностранный Язык... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины дс. Ф. 2 Интернет технологии... Целью преподавания дисциплины является ознакомление студентов с понятием информационные ресурсы, общей характеристикой процессов... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины «технология строительных... Направление подготовки дипломированного специалиста утверждено приказом Министерства образования Российской Федерации от 02. 03.... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины фтд. 5 Практикум по переводу... Автор программы: Александрова Е. В., старший преподаватель кафедры иностранных языков мггу |
 |
Учебно-методический комплекс дисциплины «Иностранный язык специальности«Специальность... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Основная образовательная программа высшего профессионального образования... Основная образовательная программа подготовки бакалавра (описание структуры, целей и задач образовательной программы) 4 |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины «Технология формирования имиджа» Учебно-методический комплекс дисциплины составлен на основании требований государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины Учебно-методический комплекс дисциплины составлен на основании государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины Учебно-методический комплекс дисциплины составлен на основании государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины «иностранный язык по специальности» Учебно-методический комплекс дисциплины составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины технология и оборудование... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины «Геоурбанистика» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс Наименование дисциплины Репродуктология... Цель обучения: подготовка квалифицированного врача- специалиста уролога, обладающего системой общекультурных и профессиональных компетенций,... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины «Практикум на эвм» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного стандарта высшего профессионального образования... |