Конструкційні вуглецеві сталі і сплави

План

1 Введення

2 Класифікація металів

2 Властивості конструкційних матеріалів

3 Будова і властивості сталей і сплавів

4 Класифікація конструкційних сталей

7 Вуглецеві сталі

8 Висновок

9 Джерела інформації

Введення

Одним з найважливіших факторів науково-технічного прогресу, що сприяють швидкому вдосконалення суспільного виробництва і зростання його ефективності, є проблема повішення рівня підготовки фахівців. Я навчаюся в чудовому ВУЗі - Московському Державному Індустріальному Університеті, на Факультеті Економіки Менеджменту і Інформаційних Технологій.

До вступу я вважала, що нас будуть навчати тільки вузьким колом предметів, саме по нашій спеціальності, але у нас опинилися в програмі і культурологія, релігієзнавство та, і основи інженерної підготовки. Оскільки вимоги до рівня професійної підготовки сильно зросли, і серйозний роботодавець хоче бачити у себе ні обмеженого сферою тільки професійної діяльності працівника, а розумного, ерудованого людини, який знайде «шлях до серця» будь-якого клієнта, особливо це важливо для менеджерів. А професія інженера дуже важлива для економіки і держави, тому я вважаю, що мати невеликий структурованої базою знань у цій галузі - дуже корисно, хіба мало як повернеться життя.

Класифікація металів

За обсягом і частотою використання металів в техніці їх можна розділити на метали технічні й рідкі. Технічні метали - це найбільш часто вживані; до них відносяться залізо Fе. мідь Сu, алюміній А1, магній Мg, нікель Ni, титан Тi, свинець Рb. цинк Zn, олово Sn. Всі інші метали - рідкісні (ртуть Нg, натрій Nа, срібло Аg, золото Аu, платина Рt:, кобальт Со, хром Сr, молібден Мо, тантал Та, вольфрам W та інших).

Залізо в чистому вигляді використовується надзвичайно рідко. Зазвичай використовують железоуглеродістиє (Fе-С) сплавs - сталі і чавуни. які утворюють групу чорних металів. Всі інші представляють групу кольорових металів. На частку чорних металів припадає -85% усіх вироблених металів, а на частку кольорових -15%.

За фізико-хімічними властивостями метали можна розділити на шість основних груп.

Магнітні - Ае, Со, Ni володіють феромагнітними властивостями. Сплави на основі Fе (сталі і чавуни) є головними конструкційними матеріалами; сплави на основі Fе, Со та Ni є основними магнітними матеріалами (феромагнетиками).

Тугоплавкі - метали, у яких температура плавлення вище, ніж у Fе (1539 ° С); це W (3380 ° С), Та (2970 ° С), Мо (2620 ° С), Сr (1900 ° С), Рt ( 1770 ° С), Тi (1670 ° С) і ін Застосовують їх як самостійно, так і у вигляді добавок в сталі, що працюють, зокрема, при високій температурі.

Легкоплавкі - мають температуру плавлення нижче 500 ° С; до них відносяться: Zn (419 ° С), Рb (327 ° С), кадмій Сd (321 ° С), талій Т1 (3О3 ° С), вісмут Вi (271 ° С ), олово Sn (232 ° С) та ін Призначення їх саме різне: антикорозійні покриття, антифрикційні сплави, провідникові матеріали.

З тугоплавких і легкоплавких металів перераховані найбільш поширені, хоча відомі й такі тугоплавкі метали, як, наприклад, реній Re (3180 ° С), осмій 0s (3000 ° С), а з легкоплавких літій Li (180 ° С), калій К ( 68 ° С), рубідій Rb (39 ° С), цезій Сs (28 ° С).

Легкі метали мають щільність не більше 2,75 мг/м3 до них відноситься А1, щільність - 2,7, Сs - 1,90, берилій Ве - 1,84 мг/м3 і ін Ці метали застосовують для виробництва сплавів, використовуваних у конструкціях з обмеженнями в масі.

Благородні - в електротехніці застосовують Аu, Аg, Рt, паладій Рd, а також метали платинової групи: іридій Ir, родій Ru, осмій 0s, рутеній Рu. Ці метали і сплави на їх основі мають високу хімічну стійкість, в тому числі і при підвищених температурах. Їх використовують у виробництві відповідальних контактів, висновків інтегральних мікросхем та інших напівпровідникових приладів, термометрів опору і термопар, нагрівальних елементів, що працюють в особливих умовах.

Рідкоземельні - лантаноїди; їх застосовують як присадки в різних сплавах. Сплави (Rм) металів групи заліза (М) з рідкісноземельними елементами (R) є досить перспективними магнітотвердих матеріалами.

Класифікуються метали та за іншими ознаками, наприклад в електротехніці за значенням електропровідності: добре і погано проводять електричний струм. До добре проводять відноситься більшість металів, вони добре проводять електричний струм і пластичні. До погано проводять - елементи V групи періодичної системи Д. І. Менделєєва - це вісмут Вi, сурма Sb, миш'як Аs, вони погано проводять струм і тендітні, їх іноді називають напівметалах.

Властивості конструкційних матеріалів

Конструкційними називають матеріали, призначені для виготовлення деталей машин, приладів, інженерних конструкцій, що піддаються механічним навантаженням. Деталі машин і приладів характеризуються великою різноманітністю форм, розмірів, умов експлуатації. Вони працюють при статичних, циклічних і ударних навантаженнях, при низьких і високих температурах, у контакті з різними середовищами. Ці фактори визначають вимоги до конструкційних матеріалів, основні з яких - експлуатаційні, технологічні та економічні. _______________________________________________________________________________________________________

Деталі машин і приладів, що передають навантаження, повинні мати твердістю й міцністю, достатніми для обмеження пружною і пластичної деформації, при гарантованій надійності і довговічності. З різноманіття матеріалів найбільшою мірою цим вимогам задовольняють сплави на основі заліза - чавуни і особливо сталі. Стали володіють високим, що успадковується від заліза, модулем пружності (Е = 210 ГПа).

Міцність - здатність металів чинити опір деформації або руйнування статистичним, динамічним або знакозмінним навантажень. Міцність металів при статистичних навантаженнях випробовують на розтяг, стиск, вигин і крутіння. Випробування на розрив є обов'язковим. Міцність при динамічних навантаженнях оцінюють питомої ударної в'язкістю, а при знакозмінних навантаженнях - втомної міцністю.

Деформація - це зміна форми і розмірів твердого тіла під дією зовнішніх сил або в результаті фізичних процесів, що виникають в тілі при фазових перетвореннях, усадці і т. п. Деформація може бути пружна (зникає після зняття навантаження). При все зростаючою навантаженні пружна деформація, як правило, переходить в пластичну, і далі зразок руйнується. У залежності від способу прикладання навантаження методи випробування механічних властивостей металів, сплавів та інших матеріалів діляться на статистичні, динамічні та знакозмінні.

Пружність - властивість металів відновлювати свою колишню форму після зняття зовнішніх сил, що викликають деформацію. Пружність - властивість, протилежне пластичності.

Твердість - здатність металів чинити опір проникненню в них більш твердого тіла. Проводять випробування на твердість за Бринеллю, Роквеллу, Віккерсу, Польді і на мікро-твердість. Найбільш поширені перші два методи.

Зносостійкість - опір металів зношування внаслідок процесів тертя. Знос полягає у відриві від тертьової поверхні окремих її частинок і визначається по зміні геометричних розмірів або маси деталі.

Крім комплексу цих важливих для працездатності деталей властивостей, сталі можуть мати і рядом інших цінних якостей, що роблять їх універсальним матеріалом. При відповідному легуванні і технології термічної обробки сталь стає або зносостійкої, або корозійно-стійкої, або жаростійкої і жароміцної, а також набуває особливі магнітні, теплові або пружні властивості. Сталям властиві також хороші технологічні властивості. До того ж вони порівняно недорогі.

Завдяки цим достоїнствам стали - основний металевий матеріал промисловості. Розроблено близько 2000 марок сталей і сплавів на основі заліза.

Будова і властивості сталей і сплавів

Чисті метали (зміст основного компонента 99,99 - 99,999%) мають низьку міцність, тому їх в техніці використовують рідко (крім Сu і Аl в електротехніці). Найбільш широко застосовують у техніці як конструкційних матеріалів металеві сплави.

Сплавом називають матеріал, що складається з двох або більшої кількості хімічних елементів, що є компонентами сплаву. У металевих сплавах основним компонентом (більше 50%) є метал. Так само як і чисті метали, сплави побудовані з кристалічних зерен.