Характеристика классификационных признаков
Министерство образования Российской Федерации
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра материаловедения и технологии контроля в машиностроении
КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРАВИЛА МАРКИРОВКИ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Методические материалы
к практическим занятиям и самостоятельной работе
по классификации и маркировке металлических материалов
машиностроения
Для студентов всех форм обучения специальности
030500.00 – Профессиональное обучение в образовательных отраслях
030500.08 (машиностроение и технологическое оборудование) и
030500.09 (металлургические производства)
Екатеринбург 2004
УДК 620.22
Классификация правила маркировки металлических материалов машиностроения: Методические материалы к практическим занятиям и самостоятельной работе по классификации и маркировке металлических материалов машиностроения для студентов всех форм обучения специальности 030500 – Профессиональное обучение в образовательных отраслях 030500.08 (машиностроение и технологическое оборудование) и 030500.09 (металлургические производства)/ Рос. гос. проф.-пед. ун-т. – Екатеринбург, 2004. – 32 с.
Составитель канд. физ.-мат. наук, доц. В.В. Бухаленков
Рецензент канд. техн.наук, доц. В.И. Гроховский (УГТУ-УПИ)
Методические материалы представляют собранные воедино из различных источников и систематизированные принципы современной классификации и действующие правила маркировки распространенных металлических материалов машиностроения – сталей, твердых металлокерамических сплавов и чугунов, некоторых сплавов цветных металлов.
|
|
|
Рассмотрены на заседании кафедры материаловедения, технологии контроля в машиностроении и методики профессионального обучения «___» _______ 2004 г. (протокол № ___)
Заведующий кафедрой Б.Н. Гузанов
Рекомендованы к печати методической комиссией машиностроительного факультета ИПИ УГППУ «___» _______ 2004 г. (протокол №___)
Председатель методической комиссии В.П. Подогов
| ©Российский государственный профессионально- педагогический университет |
О Г Л А В Л Е Н И Е
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………… 4
ЧАСТЬ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ……….
1.1. Характеристика классификационных признаков
и классификация сталей ……………….…………………… 5
1.2. Основные «маркировочные» группы сталей
и соответствующие правила маркировки………………… 10
1.2.1. Углеродистые стали обыкновенного качества……. 12
|
|
|
1.2.2. Углеродистые качественные конструкционные
стали…………………………………………………. 13
1.2.3. Углеродистые качественные инструментальные
стали…………………………………………………. 13
1.2.4. Легированные качественные конструкционные
стали…………………………………………………. 14
1.2.5. Легированные качественные инструментальные
стали………………………………………………… 16
1.2.6. Шарикоподшипниковые стали……………………. 16
1.2.7. Быстрорежущие стали…………………………….. 17
1.2.8. Стали повышенной обрабатываемости (автоматные) 18
ЧАСТЬ 2. Классификация и маркировка чугунов……
2.1. Классификация чугунов……………………………………… 23
2.2. Маркировка чугунов различных классов …………………… 27
2.2.1. Обыкновенные нелегированные серые чугуны……… 27
2.2.2. Специальные (легированные) серые чугуны………… 29
2.2.3. Белые износостойкие легированные чугуны………… 30
ЧАСТЬ 3. КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СПЛАВОВ
ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ…………….………………………
3.1. Классификация и маркировка сплавов меди………………….
|
|
|
3.1.1 Маркировка латуней ………..…………….…………….……
3.1.2 Маркировка бронз …………..………….……………….……
3.1.3 Маркировка медно-никелевых сплавов…..…………….
3.2 Классификация и маркировка сплавов алюминия…..………..
3.3 Классификация и маркировка сплавов титана………..………
3.4 Классификация и маркировка сплавов магния………..………
ЧАСТЬ 4. Классификация и маркировка СТАЛЕЙ
И СПЛАВОВ С ОСОБЫМИ ФИЗИЧЕСКИМИ
СВОЙСТВАМИ……………………………………………..
4.1 Магнитотвёрдые стали и сплавы……………………………..
4.2 Магнитомягкие стали и сплавы……………………………….
4.3 Электротехнические стали и сплавы
4.4 Сплавы с заданным температурным коэффициентом
линейного расширения………………………………………..
4.5 Сплавы с постоянным модулем упругости…………………..
4.6 Сплавы с эффектом “памяти формы”…………………………
ЧАСТЬ 5. КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ПОРОШКОВЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ…………………..
5.1 Конструкционные материалы на основе железа……………...
5.2 Конструкционные материалы на основе сталей……………….
5.3 Конструкционные материалы на основе цветных металлов…
5.4 Инструментальные металлокерамические твёрдые сплавы…
|
|
|
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК …………………………….………
ВВЕДЕНИЕ
Многочисленные материалы, используемые в современном машиностроении, принято делить на металлические (сплавы черных и цветных металлов) и неметаллические (пластмассы, керамика, стёкла, резина, клеи и т.д.). В настоящее время в материаловедении внутри каждого из названных классов материалов рассматривается огромное множество разновидностей, причём только для сталей – насчитывается более 2000!
Для удобства хранения и ускорения обмена информацией о каждой разновидности материала разработаны разные условные обозначения, называемые маркамиматериала.
В данных рекомендациях рассматриваются классификация и правила маркировки наиболее распространенных металлических материалов машиностроения: конструкционных и специальных сталей и сплавов, чугунов, порошковых композиционных материалов, а также некоторых систем сплавов цветных металлов. В него не вошли вопросы классификации и маркировки ряда сплавов цветных металлов, для которых не разработаны информативные системы маркировки, синтетических твердых сплавов, ситаллов и других неметаллических материалов.
ЧАСТЬ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ
Начиная с середины II тысячелетия до нашей эры человечество вступило в период, именуемый «железным веком». Последний характеризуется освоением производства и включением в обиход заметных количеств нового материала – железа. Вплоть до середины XVIII этот металл производился как сыродутное или кричное железо с очень малым содержанием углерода и поэтому очень пластичное, или ковкое в терминах прошлого. Придание кованым железным изделиям – главным образом, холодному оружию и доспехам – значительной твердости и прочности так или иначе сводились к науглероживанию железа и превращению его в сталь. Именно сталь в отличие от железа способна к упрочнению закалкой. Немногочисленные, часто экзотические способы получения твердых стальных изделий хранились в строжайшем секрете, секреты часто терялись со смертью владельца, иногда через столетия возрождались и снова терялись. Это относится, в частности, к стали, дошедшей до нас в виде уже редких образцов холодного оружия и называемой «булатом», иногда «дамасской сталью». Еще в средневековье различали литой булат и кованый булат [1].
В приведенном примере прослеживается разделение стальных изделий на классы. Одно из названий имеет «географический» аспект, два других – технологический. Впоследствии появились и другие классификационные признаки – фамилия изобретателя, торговая марка и т.д. До начала XIX века в технике употреблялись, например, такие названия, как «свейское – шведское – железо», демидовское железо «Старый русский соболь», «шеффилдская сталь», «тигельная сталь», «бадаевская – Семена Бадаева – сталь». В середине XIX века были запатентованы новые способы получения стали из чугуна: бессемеровский, мартеновский, томасовский. Соответственно, появились и новые названия производимых сталей, образованные по фамилиям изобретателей, впоследствии прочно вошедшие в практику как указание на технологию производства. Перечисленные способы передела чугуна в сталь позволяли получать сталь с прогнозируемыми, или заданными технологическими и эксплуатационными свойствами. Это привело к производству не одной стали, «какая получится», а многих требуемых сталей. Параллельно возникла необходимость их различать, начали создаваться способы и системы классификации, а затем и маркировки. В силу разных обстоятельств системы классификации сталей, развиваемые в различных индустриальных странах, скорее интернациональны (имеют много общего), а системы маркировки, как правило, оказывались национальными. В настоящее время известны самостоятельные системы маркировки таких стран как Россия (ранее СССР), Болгария, Венгрия, Польша, Италия, Франция, США, Япония и других. Одновременно приходится решать проблему международного сопоставления стандартных марок сталей [2].
Зарубежные аналоги некоторых отечественных марок легированных сталей приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1.
Зарубежные аналоги ряда отечественных марок легированных сталей [3]
| Россия, ГОСТ | Германия, DIN* | США, ASTM* | Япония, ЛS* |
| 15Х | 15Cr3 | 5115 | SCr415 |
| 40Х | 41Сг4 | 5140 | SСг440 |
| 30ХМ | 25СгМо4 | 4130 | SСМ430,SСМ2 |
| 12ХГ3А | 14NiCr10** | – | SNC815 |
| 20ХГНМ | 21NiСгМо2 | 8620 | SNСМ220 |
| 08X13 | Х7Сr1З** | 410S | SUS410S |
| 20X13 | Х20Сг13 | 420 | SUS420J1 |
| 12X17 | Х8Сг17 | 430 (51430***) | SUS430 |
| 12Х18Н9 | Х12СгNi8 9 | 302 | SUS302 |
| 08Х18Н10Т | Х10CrNiTi18 9 | .321 | SUS321 |
| 10Х13СЮ | Х7CrA133** | 405** (51405) *** | SUS405** |
| 20Х25Н20С2 | Х15CrNiSi25 20 | 30314,314 | SСS18, SUH310** |
* DIN (Deutsche Industrienorm), ASTM (American Societi for Testing Materials), JIS (Japaneese industrial Standart).
** Сталь, близкая по составу; *** Стандарт SAE
Характеристика классификационных признаков
И классификация сталей
К числу современных классификационных признаков сталей относятся следующие:
- качество;
- химический состав;
- назначение;
- металлургические особенности производства;
- микроструктура;
- традиционный способ упрочнения;
- традиционный способ получения заготовок или деталей;
- прочность.
Кратко охарактеризуем каждый из них.
Качество сталиопределяется в первую очередь содержанием вредных примесей – серы и фосфора – и характеризуется по 4-м категориям (см. табл. 1.2).
Категория «обыкновенного качества» включает только углеродистые (по химическому составу) стали. Все остальные категории качества могут относиться к любым по степени легирования сталям.
По химическому составу стали условно разделяют на углеродистые (нелегированные) стали и легированные.
Углеродистые стали не содержат специально введенных легирую-щих элементов. Содержащиеся в углеродистых сталях элементы, кроме уг-
Таблица 1.2
КАТЕГОРИИ КАЧЕСТВА СТАЛИ
| Наименование категории | Содержание вредных примесей (не более), мас. % | Способ обозначения в марке | |
| серы | фосфора | ||
| Обыкновенного качества | 0,050 | 0,040 | Системообразующий символ «Ст» |
| Качественная | 0,035 | 0,035 | Подробнее в разд. 1.2 |
| Высококачественная | 0,025 | 0,025 | Символ «А» в конце марки |
| Особовысококачественная | 0,015 | 0,015 | Символ «-Ш» в конце марки |
лерода, относятся к числу так называемых постоянных примесей. Их концентрация должна находиться в пределах, определяемых соответствующими государственными стандартами (ГОСТами). В таблице 1.3. даются усредненные предельные значения концентрации некоторых элементов, позволяющие относить эти элементы к разряду примесей, а не легирующих элементов. Конкретные пределы содержания примесей в углеродистых сталях дают ГОСТы.
Таблица 1.3.
ПРЕДЕЛЬНЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ НЕКОТОРЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ СЧИТАТЬ ИХ ПОСТОЯННЫМИ ПРИМЕСЯМИ
УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
| Элемент в составе стали | Mn | Si | Cr | Ni | Cu | V |
| Предельная концентрация элемента как примеси в углеродистой стали, мас.%, не более | 0,8 | 0.35 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.03 |
Легирующие элементы, иногда называемые легирующими добавками или присадками, специально вводятся в сталь для получения требуемой структуры и свойств.
Легированные стали подразделяются по суммарной концентрации легирующих элементов, кроме углерода, на низколегированные (до 2,5 мас.%), легированные (от 2,5 до 10 мас.%) и высоколегированные (более 10 мас.%) при содержании в последних железа не менее 45 мас.%. Обычно вводимый легирующий элемент дает легированной стали соответствующее название: «хромистая» – легированная хромом, «кремнистая» – кремнием, «хромокремнистая» – хромом и кремнием одновременно и т.д.
Кроме того, выделяют также ещё сплавы на основе железа, когда в составе материла железа менее 45%, но его более любого другого легирующего элемента.
По назначению стали подразделяют на конструкционные и инструментальные.
Конструкционными считаются стали, применяемые для изготовления различных деталей машин, механизмов и конструкций в машиностроении, строительстве и приборостроении. Должны обладать необходимой прочностью и вязкостью, а также, если требуется, комплексом специальных свойств (коррозионной стойкостью, парамагнетизмом и т. д.). Как правило, конструкционные стали являются низко- (или мало-) и среднеуглеродистыми. Твердость не является для них решающей механической характеристикой.
Инструментальными называются стали, применяемые для обработки материалов резанием или давлением, а также для изготовления измерительного инструмента. Должны обладать высокой твердостью, износостойкостью, прочностью и рядом других специфических свойств, например, теплостойкостью. Необходимым условием получения высокой твердости является повышенное содержание углерода, поэтому инструментальные стали, за редким исключением, всегда являются высокоуглеродистыми.
Внутри каждой из групп имеет место более детальное деление по назначению. Конструкционные стали подразделяют на строительные, машиностроительные и стали специального применения (с особыми свойствами – жаропрочные, жаростойкие, коррозионностойкие, немагнитные).
Инструментальные стали разделяют на стали для режущего инструмента, штамповые стали и стали для измерительного инструмента.
Общим эксплуатационным свойством инструментальных сталей является высокая твердость, обеспечивающая сопротивляемость инструмента деформации и истиранию его поверхности. В то же время к сталям для режущего инструмента предъявляется специфическое требование – сохранять высокую твердость при повышенных температурах (до 500…600ºС), которые развиваются в режущей кромке при больших скоростях резания. Указанная способность стали называется ее теплостойкостью (или красностойкостью). По указанному критерию стали для режущего инструментаподразделяют на нетеплостойкие, полутеплостойкие, теплостойкие и повышенной теплостойкости. Две последние группы известны в технике под названием быстрорежущих сталей.
От штамповых сталей, помимо высокой твердости, требуется большая вязкость, так как штамповый инструмент работает в условиях ударного нагружения. Кроме того, инструмент для горячей штамповки, соприкасаясь с нагретыми металлическими заготовками, при длительной работе может разогреваться. Поэтому стали для горячей штамповки должны быть еще и теплостойкими.
Стали для измерительного инструмента помимо высокой износостойкости, обеспечивающей точность размеров в течение длительного срока службы, должны гарантировать стабильность размеров инструментов независимо от температурных условий эксплуатации. Другими словами, они должны иметь очень небольшое значение коэффициента теплового расширения.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 272; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!