Учебники 8062
.pdfМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный технический университет»
Кафедра инженерной и компьютерной графики
ОБОЗНАЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ В ОСНОВНОЙ НАДПИСИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ для студентов всех специальностей и всех форм обучения
Воронеж 2021
1
УДК 744(07) ББК 30.11я7
Составители:
канд. техн. наук М. Н. Подоприхин канд. пед. наук Т. П. Кравцова ст. преп. Я. А. Янина
ст. преп. В. Н. Проценко ст. преп. И. Н. Касаткина
Обозначение материалов в основной надписи: методические указания для студентов всех специальностей и форм обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; cост.: М. Н. Подоприхин,
[и др.]. -.Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2021. - 32 с.
Приведены краткие сведения о наиболее распространенных материалах в объеме, необходимом для понимания их условных обозначений, приводимых в чертежах деталей, а также их примерное назначение и выбор при выполнении чертежей, эскизов и т. д.
Предназначены для студентов всех специальностей и направлений. Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в
файле МУ ОМвОН.pdf.
Ил. 4. Табл. 14. Библиогр.: 5 назв.
УДК 744(07) ББК 30.11я7
Рецензент – Д. А. Свиридов, канд. техн. наук, доц. кафедры графики, конструирования и информационных технологий в промышленном дизайне ВГТУ
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
2
ВВЕДЕНИЕ
Развитие науки и техники требует создания всё новых и новых видов материалов, удовлетворяющих строго определенным условиям эксплуатации машин, приборов и т. д. Материалом для изготовления деталей машин и механизмов могут служить различные металлы и неметаллические материалы. Назначая материалы, конструктор должен учитывать условия, в которых будет работать изделие, а также стремиться к минимальной металлоемкости его.
К металлам относятся: стали, чугуны, цветные металлы и их сплавы. Между собой их можно различить приближенно по весу, цвету. Например, алюминий, латунь, бронза легче стали, а изделия из медных сплавов имеют золотистый цвет различных оттенков, стальные изделия – серебристый цвет. К неметаллическим материалам относятся естественные материалы (древесина, песок и др.) и искусственные материалы (резина, войлок, пластмассы и др.).
Марки материалов имеют буквенно-цифровые обозначения, и в конструкторских документах их указывают в соответствии со стандартами на эти материалы: в графе 3 основной надписи (ГОСТ 2.104-2006) на чертежах изделий, в спецификации или технических требованиях на полях чертежа – для сборочной единицы.
Список нормативно-технических документов на материалы представлен в Приложении 1.
При отсутствии стандартов на данный материал делают ссылку на отраслевые технические условия.
В процессе чтения чертежа студент должен уметь расшифровать обозначение материала, записанное в графу 3 основной надписи, например:
название |
марка |
номер стандарта |
Сталь |
30ХГСА |
ГОСТ 4543-2016, |
где
30 – среднее содержание углерода, выраженное в сотых долях процента; Х – хром; Г – марганец;
С – кремний; А – высококачественная сталь.
Допускается исключать из записи обозначения слово «Сталь», «Чугун», «Бронза» и др. в тех случаях, когда условное обозначение материала входит в сокращенное наименование материала, например:
СЧ15 ГОСТ 1412-85; |
Ст3 ГОСТ 380-2005 |
В зависимости от условного обозначения материалы подразделяют на две группы: обозначения, содержащие только качественную характеристику материала детали, и обозначения, содержащие как качественную характеристику
3
материала, так и характеристику профиля сортового материала, из которого изготовлена деталь.
1. ОБОЗНАЧЕНИЯ, СОДЕРЖАЩИЕ ТОЛЬКО КАЧЕСТВЕННУЮ ХАРАКТЕРИСТИКУ МАТЕРИАЛА
Обозначения, характеризующие только качество материал детали, содержат: наименование материала, марку материала и стандарт, в котором приведена полная характеристика материала.
Наибольшее распространение в машиностроении имеют сплавы на основе железа, в зависимости от количества, содержащегося в них углерода, называемые сталями и чугунами.
1.1.Чугун
Чугунами называют железо-углеродистые сплавы, содержащие углерода обычно от 2,5 до 4%. Основные положительные свойства чугуна – высокие литейные качества, позволяющие получать заготовки деталей сложной формы, низкая стойкость материала и хорошая обрабатываемость резанием.
Свойства чугуна зависят не только от количества в нем углерода, но и от того состояния, в котором этот углерод находится в сплаве. Углерод в чугуне может находиться как в виде элемента – графита, так и в составе карбида железа – цементита.
Цементит придает чугуну белый цвет и высокую твердость и хрупкость. Поэтому белый чугун для отливки заготовок деталей не применяется.
Графит очень мягкий, темного цвета и придает обычному литейному чугуну серый цвет в изломе. Чем больше в чугуне графита и меньше цементита (при одном и том же количестве углерода в сплаве), тем мягче чугун.
Примеры применения чугуна в машиностроении приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Применение наиболее распространенных марок чугуна
Марка чу- |
Характеристика |
Примерное назначение |
|
гуна |
(твердость НВ) |
||
|
|||
СЧ10, |
Неответственное литье, к которому |
Крышки, кожухи, стойки, подставки, |
|
СЧ00 |
предъявляются главным образом |
блоки, корпуса подшипников |
|
|
требования легкости обработки, а |
|
|
|
не прочности (НВ 1402-2246 Мпа) |
|
|
СЧ15 |
Малоответственное литье с толщи- |
Маховики, шкивы, тонкостенные от- |
|
|
ной стенки L=8-15 мм (НВ 1668- |
ливки с развитыми размерами не- |
|
|
2246 Мпа) |
большой массы, ролики, зубчатые ко- |
|
|
|
леса |
4
Окончание табл. 1.1
Марка чу- |
|
Характеристика |
Примерное назначение |
||||
гуна |
|
(твердость НВ) |
|||||
|
|
|
|
|
|||
СЧ18 |
Ответственное литье с L=8-15 мм |
Основания станков, детали корпусов, |
|||||
|
(НВ 1668-2246 Мпа) |
|
крупные |
шкивы, |
зубчатые |
колеса, |
|
|
|
|
|
корпуса, крышки втулки |
|
||
СЧ20 |
Ответственное литье с L=10-30 мм, |
Корпуса, |
блоки цилиндров, |
зубчатые |
|||
|
детали, |
требующие |
значительной |
колеса, станины, картеры |
|
||
|
прочности и работающие при тем- |
|
|
|
|
||
|
пературе до 3000С (НВ 1668-2346 |
|
|
|
|
||
|
Мпа) |
|
|
|
|
|
|
СЧ25 |
Ответственное сложное литье с |
Корпуса насосов, поршни, штампы для |
|||||
|
L=20-60 мм, детали, работающие |
холодной вытяжки, клапаны и кулачки |
|||||
|
при температуре до 3000С (НВ |
распределительных |
механизмов, зуб- |
||||
|
1766-2452 Мпа) |
|
чатые колеса |
|
|
||
СЧ30 |
Отливки особо сложной конфигу- |
Поршневые колеса, клапаны, кулачки |
|||||
|
рации (НВ 1775-2501 Мпа) |
|
|
|
|
||
СЧ35 |
Ответственное тяжело нагруженное |
Зубчатые и червячные колеса, цепные |
|||||
|
литье с L=20 мм (НВ 1932-2638 |
звездочки |
|
|
|
||
|
Мпа) |
|
|
|
|
|
|
КЧ 30-6 |
Литье с L=30-40 мм, детали, рабо- |
Части арматуры, рычаги, цепи, шкивы, |
|||||
|
тающие |
в условиях |
динамических |
кулачки, гайки-барашки |
|
||
|
нагрузок (НВ 1600 Мпа) |
|
|
|
|
||
КЧ 60-3 |
НВ 2640 Мпа |
|
Вилки карданных |
валов, шестерни, |
|||
|
|
|
|
червячные колеса, поршни, подшип- |
|||
КЧ 45-7 |
НВ 2365 Мпа |
|
ники, звенья и ролики конвейерных |
||||
|
|
|
|
цепей, втулки, муфты, тормозные ко- |
|||
|
|
|
|
лодки, коленчатые валы |
|
||
|
|
|
|||||
ВЧ 3-17 |
Применяется как заменитель стали, |
Суппорты, резцедержатели, шпиндели, |
|||||
|
ковкого и серого чугуна. Отливки |
рычаги, коленчатые валы и др. |
|||||
|
легче стальных на 8-10%. Можно от- |
|
|
|
|
||
|
ливать детали любого сечения, массы |
|
|
|
|
||
|
и размеров (НВ 1373-1668 Мпа) |
|
|
|
|
1.1.1.Серый чугун
Вобычном сером чугуне графит выделяется в виде тонких чешуек, ослабляющих прочность деталей, работающих на изгиб. Эти чугуны маркируются двумя буквами (СЧ): С – серый и Ч – чугун, и цифрами, характеризующими его предел прочности при растяжении. Серый чугун выпускается следующих марок: мало прочный – СЧ00; средней прочности – СЧ12, СЧ15, СЧ18 и повышенной прочности – СЧ20, СЧ25 и др.
Пример условного обозначения:
СЧ20 ГОСТ 1412-85.
5
1.1.2. Ковкий чугун
Белый чугун, у которого весь углерод находится в связанном состоянии, может быть подвержен термической обработке – специальному отжигу, при котором цементит разлагается и выделяющийся графит группируется в виде хлопьев. Этот хлопьевидный графит в меньшей степени нарушает металлическую основу сплава, чем чешуйчатый графит серого чугуна. Детали, отлитые из белого чугуна и подвергнутые графитизирующему отжигу, достаточно хорошо работают на изгиб. Обработанный таким образом чугун называется ковким и маркируется буквами: К – ковкий, Ч – чугун (КЧ). Выпускается двух классов: ферритовый (Ф) марок 30-6 (Ф), 33-8 (Ф) и т. д., и перлитовый (П) марок 45-7 (П), 50-5 (П) и т. д. После букв следуют цифры, характеризующие его предел прочности при растяжении и относительное удлинение в процентах.
Пример условного обозначения:
КЧ 30 – 6 ГОСТ 1215-79.
1.1.3. Высокопрочный чугун
Специальные добавки при производстве чугуна способствуют образованию графита в виде шаровидных включений, которые в меньшей степени ослабляют механическую прочность металлической основы сплава, чем чешуйчатый графит серого чугуна. Такой высокопрочный чугун может применяться для ответственных литых деталей сложной формы. Маркируется этот чугун буквами В – высокопрочный, Ч – чугун и цифрами, как и у ковкого чугуна, характеризирующими его предел прочности при растяжении и относительное удлинение в процентах.
Пример условного обозначения:
ВЧ 60 – 2 ГОСТ 7293-85.
1.1.4. Антифрикционный чугун
Чугуны, имеющие в своем составе свободный углерод в виде графита, обладают хорошими антифрикционными свойствами (графит является своеобразной смазкой). Подбором компонентов и термической обработкой получают специальные антифрикционные чугуны на основе технологии для серого, ковкого или высокопрочного чугунов, которые маркируются буквами: АЧ – антифрикционный чугун, С – серый (с пластинчатым графитом), К – ковкий (с компактным графитом), В – высокопрочный (с шаровидным графитом). Например, АЧС - 5, АЧК - 1, АЧВ – 2.
6
Пример условного обозначения:
АЧС – 5 ГОСТ 1585-85.
1.2.Сталь
Встали весь углерод находится в виде весьма твердого химического соединения с железом – цементита, имеет серебристый цвет. Сталь в нагретом состоянии пластична и легко подвергается обработке давлением (прокаткой, ковкой и т. п.).
1.2.1.Сталь углеродистая обыкновенного качества
(ГОСТ 380-2005)
Применяется для изготовления неответственных деталей и конструкций (табл. 1.2). Имеет упрощенную и относительно дешевую технологию производства. Маркируется двумя буквами Cт и цифрами, указывающими порядковый номер от 0 до 7 по мере увеличения количества углерода от сотых долей процента до 0,63% у стали Cт7.
Взависимости от назначения сталь подразделяют на три группы: А – по механическим свойствам ( от Cт0 до Cт6);
Б – по химическому составу (от БCт0 до БCт6);
В– по механическим свойствам и химическому составу (ВCт1 и т. д.). Иногда перед буквами Cт в марке проставляются дополнительные буквы,
характеризующие как способ производства стали, так и некоторые дополнительные качества. Например, сталь «MCт4кп» - мартеновская сталь, содержащая от 0,18 до 0,22% углерода, кипящая.
Пример условного обозначения:
MCт4кп ГОСТ 380-2005;
Cт3кп ГОСТ 380-2005.
Таблица 1.2
Применение углеродистой стали обыкновенного качества
Марка ста- |
Характеристика |
Примерное назначение |
|
ли |
|||
|
|
||
БСт0, Ст0, |
Не закаливаются |
Ненагруженные детали металлоконструкций: про- |
|
БСт1кп, |
|
кладки, шайбы, кожухи, перила, ограждения. |
|
Ст1 |
|
Малонагруженные детали: анкерные болты, шайбы, |
|
|
|
прокладки, штамповочные детали, трубы. |
|
|
|
Рамы. Болты, валики, оси, ключи, шайбы |
|
|
|
|
7
|
|
Окончание табл.1,2 |
|
Марка ста- |
Характеристика |
Примерное назначение |
|
ли |
|||
|
|
||
|
|
Малоответственные детали, не подвергающиеся |
|
|
|
термической обработке (втулки, вкладыши, стержни, |
|
БСт2, Ст2, |
Не закаливаются |
болты, гайки), цементируемые детали, от которых |
|
БСт3, Ст3 |
|
требуется высокая твердость поверхности и невысо- |
|
|
|
кая прочность сердцевины: валы, поршни, зубчатые |
|
|
|
колеса, червяки |
|
Ст4, БСт5, |
|
Валы, оси, крюки, болты, шпонки, тяги. Детали с |
|
Слабая закалка |
повышенными требованиями прочности: валы, оси, |
||
ВСт5, Ст5 |
|
крюки, шпонки, ключи, звездочки, катки, гайки |
|
|
|
||
|
|
Детали, требующие повышенной прочности и при- |
|
|
|
меняющиеся, как правило, в термическом обрабо- |
|
БСт6, Ст6 |
Хорошо закаливаются |
танном состоянии после улучшения и нормализации: |
|
|
|
валы, оси, коленчатые валы, шпонки, зубчатые коле- |
|
|
|
са, червяки средней прочности |
1.2.2. Сталь углеродистая качественная конструкционная (ГОСТ 1050-2013)
Сталь имеет более строгие границы допуска содержания примесей – серы и фосфора и применяется для изготовления более ответственных деталей, подвергающихся термической обработке (табл. 1.3). Маркируются эти стали только двумя цифрами, довольно точно отражающими количество углерода в стали в сотых долях процента.
Например, Сталь 45 (содержит около 0,45% углерода).
Пример условного обозначения:
Сталь 45 ГОСТ 1050-2013.
|
Таблица 1.3 |
|
|
Применение углеродистой качественной конструкционной стали |
|
|
|
|
Марка |
Примерное назначение (твердость НВ) |
|
стали |
|
|
|
|
|
08кп, 10 |
Детали с высокой пластичностью: шайбы, трубки. Цементируемые детали: |
|
|
втулки, валики, зубчатые колеса (НВ 1285-1403 МПа) |
|
15, 20, 25 |
Кулачковые валики, рычаги, вкладыши, болты. Детали могут быть цементи- |
|
руемыми (НВ 1462-1668 Мпа) |
|
|
|
То же, что и в предыдущем случае, при повышенных напряжениях и достаточ- |
|
35, 30 |
ной вязкости: втулки, маховики. Детали из стали 35 могут закаливаться (НВ |
|
|
1756-2031 Мпа) |
|
|
Детали, требующие более высокой прочности при средней вязкости: оси, валы, |
|
40, 45 |
кронштейны, штоки, болты, гайки, зубчатые колеса, шпонки – после улучше- |
|
|
ния. Для повышения износостойкости – отпуск и закалка (НВ 2129-2246 Мпа) |
|
8
|
Окончание табл. 1.3 |
|
Марка |
Примерное назначение (твердость НВ) |
|
стали |
||
|
||
|
Детали высокой прочности: зубчатые колеса, штоки, валы, оси, неответствен- |
|
50, 55 |
ные пружины, муфты сцепления, коробок передач – после нормализации с от- |
|
|
пуском и закалки с отпуском (НВ 2364-2502 Мпа) |
|
|
Детали с высокими прочностными и упругими свойствами. Эксцентрики, бан- |
60дажи, пружинные кольца, регулировочные прокладки, пружины и диски сцепления (НВ 2502)
1.2.3. Инструментальна углеродистая сталь (ГОСТ 1435-99)
Стали с содержанием углерода от 0,6-0,8 до 1,2% называются инструментальными и при закладке получают высокую твердость (табл. 1.4). Сопутствующая твердости хрупкость для инструмента большого значения не имеет.
Инструментальные углеродистые стали маркируются от У7 до У13, где цифра отражает приблизительное количество углерода в десятых долях процента, а следующая за ней буква А обозначает высококачественную сталь.
Пример условного обозначения:
Сталь У7 ГОСТ 1435-99.
Таблица 1.4
|
Применение инструментальной легированной стали |
|
|
|
|
Марка ста- |
Примерное назначение |
|
ли |
||
|
||
У7 |
Молотки, плотничий инструмент |
|
У7А |
Зубила, отвертки |
|
У8 |
Пуансоны, резцы по меди, кернеры |
|
У8А, У8Г |
Пуансоны, тисочные губки |
|
У9, У9А |
Кернеры, зубила |
|
У12, У13, |
Резцы, сверла, метчики, фрезы и т. д. |
|
У10, У11 |
|
1.2.4. Легированная конструкционная сталь (ГОСТ 4543-2016)
Применяется для изготовления ответственных сильно нагруженных деталей или для деталей, работающих в специфических условиях (табл. 1.5). Специальные добавки придают стали необходимые свойства – например, хорошую прокаливаемость в массивных деталях, высокую прочность и твердость, высокую теплостойкость, способность сопротивляться коррозии в агрессивных средах и т. д. Виды и сочетание легирующих примесей, а также их количество по-
9
зволяют получать стали с широким диапазоном нужных свойств. Обозначаются марки стали соответственно: 15Х, 30ХА, 12ХНЗА и т.д. В обозначении марки стаи первые две цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, а буквы – основную легирующую присадку. Если количество какойлибо примеси превышает 1,5%, то за буквой ставят цифру, указывающую примерное содержание этого элемента в целых единицах, например, сталь 30ХН2А
–хромоникелевая сталь, содержащая углерода 0,3%, хрома – около 1%, никеля
–около 2%. Буквы за цифрами означают: Х – хром, Н – никель, В – вольфрам, М – молибден, С – кремний, Г – марганец, Ф – ванадий, Ю – алюминий и т. д.
Пример условного обозначения:
Сталь 30ХА ГОСТ 4543-2016.
|
Таблица 1.5 |
|
|
Применение легированной конструкционной стали |
|
|
|
|
Марка |
Примерное назначение (твердость НВ) |
|
стали |
|
|
|
|
|
15Х, 20Х |
Детали, подвергаемые цементации и закалке и работающие на износ при |
|
|
трении: втулки, пальцы, валики, зубчатые колеса (НВ 1756 МПа) |
|
30Х, 35Х, 38Х |
Детали, подвергаемые закалке и отпуску: оси, рычаги, болты, гайки, ша- |
|
|
туны (НВ 1834-1933 МПа) |
|
35ХА, 38ХА |
Различные нагруженные детали, подвергающиеся закалке и отпуску: алы, |
|
оси, кольца, рычаги, зубчатые колеса, шпильки (НВ 2031 МПа) |
|
|
|
|
|
|
Детали после закалки и отпуска, подвергающиеся истиранию без значи- |
|
40Х, 45Х, 50Х |
тельных ударных нагрузок: валы, оси, крупные зубчатые колеса (НВ 2129- |
|
|
2246 МПа) |
|
|
По сравнению со сталью марок 10 и 5 обладает большой прочностью. Це- |
|
15Г, 20Г, 25Г |
ментируемые детали: кулачковые валы, зубчатые колеса, пальцы, тяги |
|
|
(НВ 1600-1933 МПа) |
|
65Г, 50ХГА |
Для изготовления мелких и средних пружин: полуоси, шпильки, диски |
|
трения (НВ 2796 МПа) |
|
|
|
|
1.2.5. Литейные стали (ГОСТ 977-88)
Стали, применяющиеся для литых деталей (отливок) в конце марки имеют букву Л (табл. 1.6).
Например: отливка 35Л (0,3% углерода).
ГОСТ 977-88 устанавливает три группы отливок: 1 – общего назначения; 2 – ответственного назначения;
3 – особо ответственного назначения.
10