скачать книгу бесплатно
– коэффициент относительной обрабатываемости
Т – время
t – температура
t
– температура отпуска
t
– температура испытания
АЭУ – атомная энергетическая установка
АЭС – атомная энергетическая станция
ТЭС – тепловая электростанция
ВВЭР – водо-водяной энергетический реактор
ВТГР – высокотемпературный гелиево- охлаждаемый реактор
ГТЭ – газотурбинные энергетические установки
ГТН – газотурбинный насос
ВДП – вакуумнодуговой переплав
ЭШП – электрошлаковый переплав
ЭТС – электротехнические стали
ТРС – транспортные стали
ТВЧ – ток высокой частоты
ТПЧ – ток промышленной частоты
КП – категория прочности
КР – коррозионное растрескивание
ПК – питтинговая коррозия
PI – питтинговый индекс
МКК – межкристаллитная коррозия
AM, АМУ, ВУ, ДУ – условные обозначения методов определения стойкости к межкристаллитной коррозии по ГОСТ 6032–89
Гелий ВЧ – гелий высокочистый
НД – нормативная документация
ГСССД – государственная служба стандартных справочных данных
ГОСТ – государственный стандарт
ОСТ – отраслевой стандарт
ТУ – технические условия
РТМ – руководящие технические материалы
ДЦ – данные НИИТМАШ
АДБ – автоматизированый банк данных.
Введение
Материаловедением называют науку, изучающую взаимосвязь между составом, строением и свойствами материалов.
Развитие материаловедения необходимо для решения важнейших технических проблем, связанных с экономией материалов, уменьшением массы машин и приборов, повышением точности, надежности и работоспособности механизмов и приборов.
Теоретической основой материаловедения являются соответствующие разделы физики и химии, однако наука о материалах в основном развивается экспериментальным путем. Поэтому разработка новых методов исследования строения (структуры) и физико-механических свойств материалов способствует дальнейшему развитию материаловедения.
Курс «Материаловедение» включает две самостоятельные части:
1) металловедение и термическая обработка металлов;
2) неметаллические материалы (полимеры, керамика, стекло, резина, древесина и т. д).
В книге приведены лабораторные работы по курсу «Материаловедение» для студентов машиностроительных специальностей.
Цель практикума – научить будущих специалистов лучше ориентироваться в выборе материалов для деталей машин и конструкций.
Нормы и стандарты
Стандартом называется документ, в котором устанавливаются характеристики продукции, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации, выполнения работ. Работа по стандартизации проходит на различных уровнях. Это в основном международные организации по стандартизации, например ASTM (Американское общество по испытанию и материалам), AFNOR (Французская ассоциация по стандартизации), DIN-норма (Немецкий институт стандартизации). Следует различать стандарты качества, испытаний и понятий.
Стандарты качества. С помощью стандартов качества обеспечиваются одинаковые свойства материалов независимо от времени и места их изготовления. Большая часть работы по стандартизации осуществляется специально основанными международными и национальными организациями. Наряду с этим нормы качества устанавливают научно-технические объединения, экономические организации, а также учреждения (ведомства). Эти нормы называются предписаниями, директивами или бюллетенями. Заводские стандарты и согласования между изготовителем и потребителем имеют цель специфицировать определенные свойства.
Обозначение материалов цифрами и буквами. Обозначение стали (деформируемые сплавы железа), а также материалов из чугунного литья происходит в основном по правилам бюллетеня стандартов DIN 17006. Подобное обозначение материала включает данные об изготовлении (вид плавки, особые свойства), химическом составе и обработке (гарантийный объем, состояние обработки и достигаемая прочность). Обозначение цветных металлов осуществляется по правилам бюллетеня стандартов DIN 1700.
Обозначение стали. Подразделение сталей может происходить по степени их чистоты, а также цели применения. По степени чистоты различаются сталь для профилей широкого применения, качественные и высококачественные (специальные) стали.
Качественные и высококачественные стали подвергаются, как правило, термообработке (закалка, дисперсионное твердение), направленной на получение определенных значений прочности. Высококачественная сталь отличается от качественной стали дополнительными признаками качества (меньшее содержание серы и фосфора).
По цели применения стали делятся на конструкционные и инструментальные. Конструкционная сталь, в свою очередь, подразделяется на общую конструкционную, для термообработки, а также автоматную, рессорно-пружинную, клапанную, подшипниковую, для болтов, коррозионно-стойкую, нестареющую, листовую (для глубокой вытяжки, окантовки, пробивки) и т. д. Инструментальная сталь подразделяется на нелегированную, легированную, высоколегированную инструментальную сталь, инструментальную сталь для обработки резанием и давлением, жаропрочную, быстротвердеющую и твердые сплавы.
Обозначение сталей происходит по трем главным группам: нелегированная, легированная и высоколегированная сталь.
Нелегированные стали. К нелегированным сталям относятся все виды сталей, у которых содержание примесей не превышает следующие установленные максимальные границы, %:
Нелегированная конструкционная сталь (конструкционная сталь профилей широкого применения). Конструкционные стали подразделяются по наименьшему пределу прочности при растяжении.
Обозначение
Пример
У мелкозернистых сталей подразделение происходит по минимальному пределу текучести. Характеристика мелкозернистых сталей происходит путем вставки буквы "Е" после сокращения St.
Обозначение
группа материала
Сталь для специальных целей, например сталь для динамомашин и для трансформаторов, термобиметаллы (ТВ), сплавы для постоянных магнитов и материалы для реле (R) маркируются специально.
Нелегированная качественная сталь. Нелегированные качественные стали отличаются особыми свойствами, например способностью к глубокой вытяжке, пригодностью к обработке на автоматах или нечувствительностью к хрупкому излому.
Обозначение
группа материала
Обозначение
Пример
C80W1
Для областей специального использования существуют характеристики, отличающиеся от систематики. Для проволоки заменяется, например, С на D, листы для котлов будут обозначаться от HI до HIV.
Нелегированная высококачественная сталь. Эти виды стали отличаются по сравнению с качественной сталью более высокой чистотой. Особые признаки качества выражаются маленькими буквами после знака С.
Обозначение
Пример
Легированная сталь. Легированной сталью называется сталь, у которой общее содержание легирующих элементов составляет < 5 %.
Обозначение
Химический символ для углерода отпадает. Химические символы приведенных легирующих элементов расположены в последовательности их содержания (при одинаковом содержании в алфавитном порядке). Для обозначения стали приведены только элементы и нумерация, которые необходимы для определенной характеристики и отличия от других видов стали. Соответствующая последующая цифра о содержании легирующих элементов относится к соответствующему легирующему элементу. Если отсутствует данное число (цифра), то содержание легирующего элемента незначительно. Для определения содержания легирующих элементов в процентах (по массе) цифра умножается на определенный коэффициент:
Со, Cr, Mo, Ni, Si, W ............................................................................... 1/4
Al, Be, Cu, Mo, Nb, Та, Ti, V, Zr, Pb....................................................... 1/10
P, S, N, C, Ce............................................................................................. 1/100
Пример
Высоколегированная сталь. Высоколегированной сталью называется сталь, у которой общее содержание легирующих элементов составляет > 5%.
Характеристика происходит аналогично характеристике легированной стали за исключением того, что, кроме углерода, указываются все легирующие элементы с их фактическим содержанием. Чтобы избежать ошибки, перед характеристикой стоит знак X.
Примеры
Дополнительные характеристики стали.
Данным о химическом составе и прочности может предшествовать производственная часть и затем следовать часть по обработке.
Обозначение
Производственная часть может содержать данные о видах плавки, а также возникающих при этом свойствах. При современном производстве стали практически учитывается только еще способ продувки кислородом и производство в электропечи (преимущественно в электродуговой печи). Сталь, изготовленная продувкой кислородом сверху (LD-способ) и сквозной продувкой кислородом (ОВМ-способ), соответствует SM-качеству с обозначением М. Особые обозначения стали применяются еще только для электростали (Е) и стали, выплавленной в вакуумной печи (V) (табл. 1). Ради полноты упомянем дополнительные обозначения, содержащиеся еще в стандарте, хотя они частично очень устарели, например пудлинговая и сварочная стали, которые практически не применяются с прошлого века.
Таблица 1
Группы материалов
Часть по обработке включает гарантийный объем, обеспечиваемый изготовителем, состояние обработки, а также достигнутую при этом прочность (табл. 2). Если при этом должна быть указана минимальная величина прочности без указания определенного состояния обработки, то перед прочностью ставится буква F.
Таблица 2
Группы материалов
Примеры
Обозначение материалов из чугунного литья. У материалов из чугунного литья характеристика осуществляется знаком литья G, который, как правило, связан с данными о виде литья. Простой знак G применяется только в особых случаях (например, при магнитных сплавах, высоколегированных материалах и т. д.). Все остальные данные нанесены на литейный знак с помощью черточки.
Чугун, ковкий чугун и стальное литье характеризуются минимальным пределом прочности при растяжении.
Обозначение
Знаки литья:
G : отливка
GG : серый чугун с шаровидным графитом
GGL : чугун с пластинчатым графитом
GH : отбеленный чугун
GS : стальное литье
GT : ковкий чугун (общий тип)
