7 Машиностроительные материалы

В машиностроении используют черные и цветные металлы, их сплавы, металлокерамические, неметаллические и смазочные материалы. К черным металлам относят стали и чугуны.

Сталь – сплав железа с углеродом с содержанием углерода С до 2,14% и примесей до 1% (серы, фосфора, кремния и марганца).

Для повышения качественных показателей и придания специальных свойств в стали добавляют легирующие элементы: хром, никель, молибден, титан и т.д.

Наибольшее применение получили углеродистые и легированные конструкционные стали (табл. 8).

Таблица 7 - Параметры шероховатости поверхностей для некоторых методов механической обработки

Вид поверхности	Метод обработки	Параметр шероховатости
		100	50	25	12,5	10	3,2	1,6	0,8	0,4	0,2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Внешняя цилиндрическая	Точение: предварительное чистовое тонкое	Х	Х	Х	Х Х	Х	Х	Х	Х	Х
	Шлифование: предварительное чистовое тонкое								Х Х	Х Х	Х
Внутренняя цилиндрическая	Растачивание: предварительное чистовое тонкое	Х	Х	Х	Х Х	Х	Х	Х	Х	Х
	Развертывание протягивание сверление		Х	Х	Х	Х		Х	Х Х	Х
	Шлифование: предварительное чистовое								Х	Х	Х

Продолжение табл. 7

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Плоскости	Строгание: предварительное чистовое	Х	Х	Х	Х	Х
	Фрезерование: предварительное чистовое	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	Торцовое точение: предварительное чистовое	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	Плоское шлифование: предварительное чистовое								Х	Х	Х

Таблица 8 - Углеродистые и легированные конструкционные стали

Углеродистые конструкционные стали
Категория I – стали углеродистые обыкновенного качества (ГОСТ 380-88): группа А – поставляется с гарантированными механическими свойствами; группа Б - поставляется с гарантированным химическим составом; группа В – поставляется с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. Пример обозначения: Ст0, Ст1, Ст5	Категория II – стали углеродистые качественные (ГОСТ 1050 -88): группа 1 – с нормальным содержанием марганца. Например, Сталь10, 20,40; группа 2 – с повышенным содержанием марганца. Например: Сталь 20Г,40Г. Содержание углерода указано в сотых долях процента
Легированные конструкционные стали (ГОСТ 4543-71)
Качественнные. Например, 40ХН (до 0,4%С; до 1%Cr; до 2% Ni)	Высококачественные. Например, 30ХН2МА (0,3%С; до 1%Cr; до 2% Ni; до 1%Мо; сталь высококачественная)

Различают стали углеродистые: низкоуглеродистые (С<0,25%), среднеуглеродистые (); высокоуглеродистые (С>0,6%) и легированные: низколегированные с содержание легирующих элементов меньше 3%, среднелегированные – 3,0...5,5%, высоколегированные – больше 5,5%. По содержанию легирующих элементов стали разделяются на группы: хромистые, марганцевистые и т.д.

Чугун – сплав железа с углеродом с содержанием углерода более 2,14% и примесей (серы, фосфора, кремния и марганца).

По химическому составу и структуре различают:

1 Серый чугун (углерод содержится в виде графита). Самый дешевый из металлических отливок, обладает высокими литейными и удовлетворительными механическими свойствами. Однако хрупок и плохо сопротивляется динамическим нагрузкам. Пример обозначения: СЧ18 ().

Применяют для изготовления корпусов, станин и т.д. Для изготовления ответственных чугунных деталей используют:

• модифицированный чугун, отличающийся содержанием графитизирующих добавок (ферросилиция, силикокальция, силикоалюминия), которые повышают его литейные и механические свойства (пример обозначения: МСЧ 52);

• высокопрочный чугун, в котором за счет добавки магния повышаются механические свойства (например, ВЧ45;ВЧ50).

2 Белый чугун, в котором углерод находится в виде цементита Fe₃C. Характеризуется высокой твердостью, износостойкостью, жаро- и коррозионной стойкостью;

3 Ковкий чугун получают из белого путем длительного нагрева при высоких температурах. Имеет высокую прочность и повышенную пластичность (например, КЧ30-6. Здесь "6" - относительное удлинение в процентах).

4 Антифрикционный чугун. Применяется в узлах трения. Например, АСЧ-1.

Сплавы цветных металлов делятся в зависимости от:

• способа получения заготовки - на литейные и деформируемые;

• основы сплава – на алюминиевые: силумины (Al+Si), дюралюмины (Al+Cu+Sn); медные: латуни (Сu+Zn), бронзы (Cu+Sn); оловянные, оловянно-фосфорные, безоловянные и др., а также баббиты: оловянные и свинцовые.

Марки титановых сплавов разделяются в зависимости от состава примесей (алюминия, марганца, хрома, железа).

Металлокерамические материалы делятся на компактные беспористые и пористые, укрепленные дисперсными включениями и др. Из неметаллических материалов наиболее часто используют резину, пластмассы, древесные пластики. Резину разделяют на мягкую, жесткую и пористую. Детали из нее бывают резиновыми и резиново-металлическими.

Смазочные материалы бывают жидкими, пластичными, твердыми и газообразными. Жидкие минеральные масла делятся на конструкционные, которые используются для обеспечения работоспособности машин, и технологические – для улучшения условий обработки металлов.