- •А. Н. Минков
- •Содержание
- •1 Конструкционная прочность и пути её повышения
- •1.1 Общие положения
- •1.2 Конструкционная прочность материалов
- •1.2.1 Общие положения
- •1.2.2 Механические свойства и способы их
- •1.3 Методы повышения конструкционной
- •1.4 Железоуглеродистые сплавы - основные
- •1.4.1 Общие положения
- •1.4.2 Углеродистые стали
- •1.4.3 Чугуны
- •2 Термическая обработка
- •2.1 Общие положения термической обработки
- •2.2 Превращения при нагревании и охлаждении стали
- •2.2.1 Образование аустенита при нагревании
- •2.2.2 Превращения аустенита при охлаждении
- •2.2.3 Превращения мартенсита при нагревании
- •2.3 Виды термической обработки
- •2.3.1 Отжиг
- •2.3.2 Закалка
- •Vкрит.- критическая скорость закалки
- •2.3.3 Отпуск
- •2.3.4 Дефекты термической обработки
- •2.4 Поверхностное упрочнение
- •2.4.1 Общие положения
- •2.4.2 Поверхностная закалка
- •2.4.2.1 Закалка с индукционным нагревом
- •2.4.2.3 Поверхностная закалка в электролитах
- •2.4.2.4 Закалка с нагревом лазерным лучом
- •2.4.3 Химико-термическая обработка (хто)
- •3 Легированные стали
- •3.1 Общие положения
- •Легированные стали можно классифицировать:
- •- По структуре в равновесном состоянии;
- •- По структуре образцов после охлаждения на воздухе;
- •- По назначению.
- •3.2 Конструкционные стали
- •3.2.1 Стали повышенной обрабатываемости
- •3.2.2 Низкоуглеродистые стали для цементации
- •3.2.3 Среднеуглеродистые стали для улучшения
- •3.2.4 Рессорно-пружинные стали
- •3.2.5 Подшипниковые стали
- •3.2.6 Высокопрочные стали
- •3.2.7 Износостойкие стали и сплавы
- •3.3 Инструментальные стали
- •3.3.1 Общие положения
- •3.3.2 Стали для режущего инструмента
- •3.3.2.1 Углеродистые и легированные инструментальные стали
- •3.3.2.2 Быстрорежущие стали
- •3.3.3 Штамповые стали
- •3.3.4 Стали для измерительных инструментов
- •3.4 Специальные стали
- •3.4.1 Коррозионностойкие (нержавеющие) стали
- •3.4.2 Жаростойкие стали и сплавы
- •3.4.3 Жаропрочные стали и сплавы
- •3.4.4 Магнитные стали и сплавы
- •4 Цветные металлы и сплавы
- •4.1 Алюминий и сплавы на его основе
- •4.1.1 Общая характеристика алюминия
- •4.1.2 Алюминиевые сплавы
- •4.2 Магний и сплавы на его основе
- •4.2.1 Общая характеристика магния и его сплавов
- •4.2.2 Деформируемые магниевые сплавы
- •4.2.3 Литейные магниевые сплавы
- •4.3 Титан и сплавы на его основе
- •4.3.1 Общая характеристика титана и его сплавов
- •4.3.2 Промышленные титановые сплавы
- •4.4 Бериллий и сплавы на его основе
- •4.4.1 Свойства бериллия
- •4.4.2 Бериллиевые сплавы
- •4.5 Медь и ее сплавы
- •4.5.1 Общая характеристика меди и её сплавов
- •4.5.2 Латуни
- •4.5.3 Бронзы
- •5 Неметаллические конструкционные материалы
- •5.1 Пластические массы
- •5.2 Стекло
- •5.2.1 Строение и состав неорганических стекол
- •5.2.2 Ситаллы
- •5.2.3 Органическое стекло
- •5.3 Древесина
- •Список литературы
- •Курс лекций по дисциплине
- •Для студентов механических специальностей
- •Часть 2 «Материаловедение»
3.2.1 Стали повышенной обрабатываемости
На обрабатываемость стали оказывают влияние различные факторы, основными из которых являются: допускаемая скорость резания; усилия резания; чистота обрабатываемой поверхности; вид операции (точение, фрезерование, сверление, фрезерование и т. д.).
Обрабатываемость снижается при повышении твердости и прочности стали. Увеличение содержания углерода в стали вследствие упрочнения приводит к снижению обрабатываемости.
Размер зерна, не влияя на твердость, снижает вязкость. Пониженная вязкость способствует получению сыпучей, недлинной стружки и её более легкому отделению. Низкоуглеродистые стали и техническое железо, несмотря на малое содержание углерода и малую прочность, плохо обрабатываются из-за большой вязкости и пластичности.
Большое значение имеет теплопроводность стали. При низкой теплопроводности выделяющееся при резании тепло незначительно поглощается изделием и происходит его концентрация в точках резания, что приводит к разогреву режущей кромки инструмента и снижению его стойкости. Малая теплопроводность характерна для аустенитных сталей, поэтому, несмотря на низкую твердость, они плохо обрабатываются.
Повышение обрабатываемости достигается введением в сталь серы, селена, теллура, кальция, свинца, фосфора. Такие стали называются автоматными и маркируют буквой А. Присутствие свинца в этих сталях обозначает буква С, селена - Е, кальция - Ц, двузначная цифра после этих букв указывает на содержание углерода в сотых долях процента.
Автоматным сталям характерны склонность к хрупкому разрушению, пониженный предел усталости, анизотропия механических свойств, низкая коррозионная стойкость и поэтому их используют для изготовления малоответственных деталей.
Автоматные сернистые стали А11, А20, А30, А35, А40Г содержат до 0,30% серы и до 0,15% фосфора. Для снижения склонности к красноломкости в них увеличено содержание марганца до 1,5%. Сера в автоматных сталях находится в виде сульфидов марганца, которые способствуют образованию короткой и ломкой стружки и уменьшают трение между стружкой и инструментом из-за смазывающего действия. Фосфор, увеличивая хрупкость феррита, облегчает отделение и измельчение стружки и способствует получению гладкой блестящей поверхности резания.
Автоматные свинцовосодержащие стали (АС14, АС40, АС35Г2, АС45Г2, АС12ХН, АС14ХГН, АС20ХГНМ, АС30ХМ, АС38ХГМ, АС40ХГНМ) содержат до 0,35% Рb и по обрабатываемости превосходят сернистые. Свинец не растворяется в стали и, присутствуя в виде мелких обособленных включений, делает стружку более ломкой. Кроме этого, от теплоты резания свинец плавится и, оказывая смазывающее действие, эффективно снижает трение между инструментом и деталью. Однако при больших скоростях резания свинец может испаряться, что приводит к схватыванию инструмента с обрабатываемой деталью. Свинец не ухудшает прочностных свойств, но незначительно ухудшает пластичность и вязкость.
Автоматные селеносодержащие стали (А35Е, А45Е, А40ХЕ) содержат до 0,1% Se, который практически не снижает их коррозионную стойкость. Повышение обрабатываемости связано с образованием селенидов и сульфоселенидов, которые окружают твердые оксидные включения, устраняя их истирающее действие.
Автоматные кальцийсодержащие стали (АЦ20, АЦ30, АЦ40Х, АЦ40Г, АЦ40ХН3 и др.) содержат кальция до 0,008% с возможным добавлением свинца, теллура и селена. Кальциевые стали обрабатываются твердосплавным инструментом при высоких скоростях резания.