Материаловедение. Газорезчики

1.

Газорезчики
Докладчик: Р. В. Труш,
НОУ «РЦПП «Евраз – Сибирь», преподаватель

2.

Р. В. Труш, преподаватель НОУ «РЦПП «Евраз – Сибирь», учебно – методическое пособие «Газорезчики»,
НОУ «РЦПП «Евраз – Сибирь», Новокузнецк, 2012 год
Учебно-методическое пособие:
oпредназначено для профессиональной подготовки рабочих по профессии газорезчик 1 и 2
разрядов, переподготовки из числа лиц, имеющих квалификацию и опыт работы по
родственной профессии, и повышения их квалификации до уровня 3-5 разрядов;
oсоставлено с учетом профессиональных знаний и практических навыков по газовой резке,
предусматривает изучение основных теоретических сведений, необходимых по данной
профессии,
oможет быть использовано преподавателями, консультантами теоретического обучения.
Разработал
Преподаватель НОУ
«РЦПП «Евраз-Сибирь»
Рецензент
Зам. директора НОУ
«РЦПП «Евраз-Сибирь»
Р. В. Труш
Н. В. Пыжкова

3.

Содержание
o Материаловедение
o Кислород, горючие газы и жидкости
o Оборудование и аппаратура для резки
o Технологический процесс газовой резки
o Дефекты и контроль качества резки
o Охрана труда и промышленная безопасность

4.

Материаловедение
К содержанию

5.

Материаловедение
Сталью называется
сплав железа с углеродом,
содержащий углерода
до 2,14%.
+ Примеси
§вредные: Сера S и фосфор Р, попадают в сталь при выплавке.
§полезные: Кремний Si и марганец Mn. Служат для раскисления и
рафинирования металла
+ Легирующие элементы.
Они придают сталям высокие конструкционные свойства и служат для
получения сталей с особыми свойствами

6.

Материаловедение
Механические свойства стали
q прочность — способность
материала выдерживать внешнюю
нагрузку без разрушения.
Количественно это свойство
характеризуется пределом
прочности и пределом текучести.
предел прочности —
механическое напряжение, при
превышении которого образец
разрушается;
предел текучести —
механическое напряжение, при
превышении которого образец
продолжает удлиняться при
отсутствии нагрузки

7.

Материаловедение
Механические свойства стали
qпластичность — способность
стали изменять форму под
действием нагрузки и сохранять ее
после снятия нагрузки.
Количественно характеризуется
углом загиба и относительным
удлинением при растяжении.
qударная вязкость —
способность стали противостоять
динамическим нагрузкам.
Количественно оценивается
работой, необходимой для
разрушения специального образца,
отнесенной к площади его
поперечного сечения.

8.

Материаловедение
Механические свойства стали
qтвердость —
способность стали
сопротивляться
проникновению в нее
других твердых тел.
Количественно
определяется нагрузкой,
отнесенной к площади
отпечатка при вдавливании
стального шарика (метод
Бринелля) или алмазной
пирамиды (метод
Виккерса).

9.

Материаловедение
Физические свойства стали
qплотность — масса
вещества, заключенного в
единичном объеме. Все
металлы обладают высокой
плотностью.
qтеплопроводность —
способность передавать
теплоту от более нагретых
участков к менее нагретым.
qэлектропроводность—
способность пропускать
электрический ток. Все
металлы и их сплавы обладают
высокой тепло- и
электропроводностью.

10.

Материаловедение
Химические свойства стали
qокисляемость — способность вещества
соединяться с кислородом. Окисляемость
усиливается с повышением температуры
металла. Низкоуглеродистые стали под
действием влажного воздуха или воды
окисляются с образованием ржавчины —
оксидов железа.
qкоррозионная стойкость —
способность металла не окисляться и не
вступать в химические реакции с окружающими
веществами.
qжаростойкость — способность стали не
окисляться при высокой температуре и не
образовывать окалины.
qжаропрочность — способность стали
сохранять свои прочностные свойства при
высокой температуре.

11.

Материаловедение
Технологические свойства стали
qковкость — способность стали
принимать новую форму под действием
внешних сил.
qжидкотекучесть — способность
стали в расплавленном состоянии
заполнять узкие зазоры и пространства.
qобрабатываемость резанием —
свойство стали поддаваться механической
обработке режущим инструментом.
qсвариваемость — способность
стали образовывать высококачественное
сварное соединение, не содержащее
дефектов.
qразрезаемость -способность стали
поддаваться газокислородной резке.

12.

Материаловедение
Классификация стали
1.По степени раскисления:
§ кипящие (КП) сталь сразу разливают из
ковша в изложницы, она содержит
значительное количество растворенных газов.
Перед разливкой в ней содержится
повышенное количество кислорода, который
при затвердевании слитка частично реагирует
с углеродом и выделяется в виде пузырей
окиси углерода СО, создавая ложное
впечатление «кипения» стали

13.

Материаловедение
Классификация стали
Кипящие стали дешевле полуспокойных
и спокойных сталей, однако по
механическим свойствам они уступают
последним. Они характеризуются
высоким порогом хладноломкости,
поэтому использовать такие стали для
деталей, работающих при ударных,
вибрационных нагрузках категорически
запрещается.
Положительным качеством кипящей стали является ее высокая
пластичность при обычных температурах, что позволяет
использовать ее при производстве весьма сложной конфигурации
методами глубокой вытяжки в процессе холодной листовой
штамповки.

14.

Материаловедение
Классификация стали
§полуспокойные (ПС)
сталь занимает
промежуточное
положение между
спокойной и кипящей.
§спокойные (СП) это сталь, выдержанная некоторое время в ковшах
вместе с раскислителями (кремний, марганец, алюминий), которые
соединяясь с растворенным кислородом, превращаются в оксиды и
выплывают на поверхность массы стали. Такая сталь имеет лучший
состав и более однородную структуру, но дороже кипящей на 10-15%.

15.

Материаловедение
Классификация стали
2.По качеству.
В зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфорастали подразделяют на:
§Стали обыкновенного качества, содержание до 0.06% серы и до
0,07% фосфора.
§Качественные - до 0,035% серы и фосфора каждого отдельно.
§Высококачественные - до 0.025% серы и фосфора.
§Особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до 0,015% серы.

16.

Материаловедение
Классификация стали
3.По химическому составу:
§углеродистые
§легированные стали
4.По методу предания
форм и размеров:
§литые
§катаные
§кованые.

17.

Материаловедение
Классификация стали
5.По назначению:
§ конструкционные.
§ инструментальные.
§ с особыми свойствами.

18.

Материаловедение
Конструкционные стали
Конструкционные стали представляют наиболее обширную группу,
предназначенную для изготовления деталей машин, приборов и
элементов строительных конструкций.
Из конструкционных сталей можно выделить:
§общего
назначения
применяются для
изготовления
различных
деталей
машиностроения
Ст3, 08,10, 20

19.

Материаловедение
Конструкционные стали
§повышенной прочностиконструкционные низколегированные
стали с улучшенными качествами
свариваемости, прочности и
коррозийной стойкости. Применяется
при изготовлении сварных
конструкций – барабаны котлов,
сосуды с высоким давлением и других
конструкций, к которым предъявляется
требование повышенной прочности и
которые работают при температуре до
450°С.
09Г2С, 10ХСНД

20.

Материаловедение
Конструкционные стали
§высокопрочные стали - это стали, у
которых подбором химического
состава и термической обработкой
достигается предел прочности
примерно вдвое больший, чем у
обычных конструкционных сталей.
ЗОХГСА (хромансиль),
30ХГСН2А, 40ХН2МА,
38ХНЗМА, 03Н18К9М5Т,
04Х11Н9М2Д2ТЮ.

21.

Материаловедение
Конструкционные стали
§шарикоподшипниковые стали стали
имеют высокую прочность,
износоустойчивость, выносливость. К
подшипниковым предъявляют
повышенные требования на отсутствие
различных включений, макро- и
микропористости. Обычно
шарикоподшипниковые стали
характеризуются высоким содержанием
углерода (около 1%) и наличием хрома
ШХ9, ШХ15

22.

Материаловедение
Конструкционные стали
§атмосферостойкие стали
Для повышения коррозионной
стойкости металлических
конструкций применяют
низколегированные стали,
содержащие в небольшом
количестве (доли процента) такие
элементы, как хром, никель и медь.
В конструкциях, подвергающихся атмосферным воздействиям, весьма
эффективны стали с добавкой фосфора (например, стали
10ХНДП и 10ХДП).
На поверхности таких сталей образуется тонкая окисная пленка,
обладающая достаточной прочностью и защищающая металл от
развития коррозии. Однако свариваемость стали при наличии фосфора
ухудшается. Кроме того, в прокате больших толщин металл обладает
пониженной хладостойкостью, поэтому применение сталей 10ХНДП и
10ХДП рекомендуется при толщинах не более 16 мм.

23.

Материаловедение
Конструкционные стали
§автоматные стали отличаются повышенной обрабатываемостью
стали с высоким содержанием серы и фосфора, а также специально
легированные селеном (Se), теллуром (Те) или свинцом (Pb).
Указанные элементы способствуют:
Øповышению скорости резания;
Øуменьшают усилие резания;
Øуменьшают изнашиваемость
инструмента;
Øулучшают чистоту и размерную
точность обработанной поверхности;
Øоблегчают отвод стружки из зоны резания.
Эти стали используют в массовом производстве для изготовления деталей
на станках-автоматах А12, А20, АЗО, А40Г, АС11, АС40,
АЦ45Г2, АСЦЗОХМ

24.

Материаловедение
Конструкционные стали
§износостойкие для деталей, работающих
на износ в условиях абразивного трения и
высоких давлений и ударов (например, для
траков некоторых гусеничных машин, щек
дробилок, черпаков землечерпательных
машин, крестовин железнодорожных и
трамвайных путей, лопастей гидротурбин и
гидронасосов, судовых гребных винтов и
других деталей, и т. д.), применяют
высокомарганцевые стали марок
110Г13Л(сталь гадфильда),
60Х5Г10Л, 30Х10Г10

25.

Материаловедение
Конструкционные стали
Применение стали Гадфильда для
изготовления решеток в тюрьмах явилось,
пожалуй, самым издевательским приёмом
против заключенных. Даже имея пилу по
металлу, перепилить такую решетку
невозможно, поскольку в процессе резания
происходит сильный наклеп
обрабатываемой поверхности, и как
следствие - упрочнение, увеличение
твердости до твердости режущей ее пилы и
выше. Этот фактор и обуславливает
невозможность перепилить решетку,
изготовленную из стали Гадфильда.

26.

Материаловедение
Конструкционные стали
§пружинные (рессорно-пружинные)
стали сохраняют в течение длительного
времени упругие свойства, поскольку
имеют высокий предел упругости,
высокое сопротивление разрушению и
усталости. К пружинным относятся
углеродистые стали 65, 70 и стали,
легированные элементами, которые
повышают предел упругости - кремнием,
марганцем, хромом, вольфрамом,
ванадием, бором 60С2, 50ХГС,
60С2ХФА, 55ХГР

27.

Материаловедение
Инструментальные стали
•сталь инструментальная углеродистая –
предназначенная для изготовления инструментов,
которые не подвергаются нагреванию в ходе
работы – зубила, отвертки, топоры, плоскогубцы,
кусачки, ручные пилы и т.д. Содержание углерода
от 0,6 до 1,4%. Такая сталь плохо поддается
сварке, но характеризуется высокой прочностью.
После закалки приобретает высокую твердость.
Инструментальная углеродистая сталь делится на
качественную и высококачественную, разница
между ними – в количестве вредных примесей –
серы и фосфора.
У10, У10А, У12А, У8А

28.

Материаловедение
Инструментальные стали
§сталь инструментальная легированная –
сталь для производства режущего, ударного
и измерительного инструмента, различных
деталей, работающих под давлением, при
большом износе, требующие прочности и
упругих качеств. Для легирования
используются марганец, кремний, хром,
никель, медь, азот, ванадий, ниобий,
вольфрам, селен, кобальт, бериллий,
молибден, бор, титан, алюминий. 9ХС,
ХВГ, 3Х2МНФ,11ХФ, ХГС

29.

Материаловедение
Инструментальные стали
Х12МФ Детали, работающие под большим давлением (до 1400-1600 МПа). Не применяется
для сварных конструкций. Обрабатываемость резанием – в горячекатаном состоянии. Сталь
склонна к отпускной хрупкости. Профилировочные ролики сложной формы, эталонные
шестерни, накатные плашки, секции кузнечных штампов сложной формы, сложные
дыропрошивные матрицы и пуансоны вырубных и просечных штампов со сложной
конфигурацией рабочих частей, пуансоны и матрицы холодного выдавливания, работающие
при больших давлениях.
4-9ХС, ХВГ Ответственные детали, материал которых должен обладать повышенной
износостойкостью, усталостной прочностью при изгибе, контактном нагружении, а также
упругими свойствами. Не применяется для сварных конструкций. Допустима контактная
сварка. Сверла, развертки, метчики, плашки, гребенки, фрезы, машинные штампели, клейма
для холодных работ.
4Х5МФС Мелкие молотовые штампы, крупные (сечением более 200 мм) молотовые и
прессовые вставки при горячем деформировании конструкционных сталей и цветных сплавов
в условиях крупносерийного и массового производства, пресс-формы литья под давлением
алюминиевых, цинковых и магниевых сплавов.
3Х3М3Ф Инструмент горячего деформирования на кривошипных прессах и горизонтальноковочных машинах, подвергающихся в процессе работы интенсивному охлаждению (как
правило, для мелкого инструмента), пресс-формы литья под давлением медных, ножи для
горячей резки, охлаждаемые водой.

30.

Материаловедение
Инструментальные стали
§сталь быстрорежущая - легированная сталь, которая применяется в
основном при производстве инструмента, работающего на высоких
скоростях резания, и иногда в производстве деталей, которые при
работе нагреваются до 650 °С.
При большой скорости резания металл сильно нагревается, что
сказывается на его твердости – обычная инструментальная сталь
становится более мягкой, а следовательно, инструмент, изготовленный
из нее, будет работать хуже. Поэтому инструментальную сталь легируют
вольфрамом, молибденом, ванадием или кобальтом, что способствует
сохранению твердости стали при повышенной температуре. При этом
легированная сталь способна сохранять свои свойства при длительном
воздействии температуры, то есть обладает высокой красностойкостью.
Р6М5, Р9М4К8, Р9К5

31.

Материаловедение
Инструментальные стали
Р6М5, Р6М5К5, Р6М5Ф3, Р6М5К8,
Р18, Р7М2Ф6, Р12МФ5, Р9М4К8,
Р12М3К5Ф2, Р12М3К8Ф2, Р10М4К14,
Р12М3К10Ф2, Р12М3К10Ф2
Дисковые фрезы, сверла развертки,
зенкеры, метчики, протяжки, фрезы
червячные, концевые, дисковые,
шеверы.

32.

Материаловедение
Инструментальные стали
§валковая сталь – инструментальная
сложнолегированная сталь, которая
применяется для изготовления рабочих и
опорных валков, их деталей, а также
поковок, ножей для резки металла,
пуансонов, пил, обрезных матриц, шестерен
и других деталей, подвергающихся
интенсивной нагрузке – истиранию,
высоким температурам, ударным нагрузкам
и т.п.
Øхарактеризуются высокой и
45ХНМ, 55Х,60Х2СМФ,
60ХГ 60ХН, 60ХСМФ,
9Х2МФ, 75ХСМФ
глубокой прокаливаемостью;
Øвысокой износостойкостью;
Øминимальной склонностью к
деформациям;
Øхорошей шлифуемостью;
Øвысокой твердостью.

33.

Материаловедение
Инструментальные стали
§сталь штамповая –разработанная
для производства деталей штампов,
прессов и форм для литья под
давлением.
Øобладают высокой твердостью;
Øхорошей вязкостью;
Øпрокаливаемостью;
Øмалой чувствительностью к
перегреву;
Øхорошей шлифуемостью.
27Х2Н2М1Ф, 2Х6В8М2К8,
5Х2МНФ,6ХВ2С

34.

Материаловедение
С особыми свойствами
Гост 5632-72
СТАЛИ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ
И СПЛАВЫ КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕ, ЖАРОСТОЙКИЕ И ЖАРОПРОЧНЫЕ
§ коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие
стойкостью против электрохимической и химической коррозии
(атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой),
межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением
30Х13, 40Х13- Режущий,
мерительный и хирургический
инструмент, пружины, карбюраторные
иглы, предметы домашнего обихода,
клапанные пластины компрессоров

35.

Материаловедение
С особыми свойствами
10Х13Г18 12Х18Н10Т, 08Х18Н10
для изготовления сварных изделий, бытовой
техники, вагоностроения, товаров народного
потребления, машин и аппаратов
продовольственного и торгового
машиностроения, пластинчатых
теплообменников
и др.

36.

Материаловедение
С особыми свойствами
§жаростойкие (окалиностойкие) стали
и сплавы, обладающие стойкостью
против химического разрушения
поверхности в газовых средах при
температурах выше 550 °С,
работающие в ненагруженном или
слабонагруженном состоянии.
15Х6СЮ Х6СЮ детали котельных
установок, трубы.
09Х16Н4Б трубы
пароперегревателей и трубопроводы
установок сверхвысокого давления,
листовой прокат.
40Х10С2М клапаны моторов.

37.

Материаловедение
С особыми свойствами
§жаропрочные стали и сплавы, способные работать в нагруженном
состоянии при высоких температурах в течение определенного
времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.
12Х25Н16Г7АР детали
газопроводных систем,
изготавливаемых из тонких листов,
ленты, сортового проката.
08Х15Н24В4ТР рабочие и
направляющие лопатки, крепежные
детали, диски, газовых турбин.
20Х23Н18 детали установок в
химической и нефтяной
промышленности, газопроводы,
камеры сгорания (может применяться
для нагревательных элементов
сопротивления).

38.

Материаловедение
С особыми свойствами
§теплоустойчивые стали
ГОСТ 20072-74
предназначены для
изготовления деталей,
работающих в нагруженном
состоянии при температуре
600°С в течение
длительного времени.
К ним относятся: 12Х1МФ,
20Х3МВФ, 15Х5ВФ,
12Х2МФСР.

39.

Материаловедение
С особыми свойствами
Сталь 12МХ и сталь 12Х1МФ - трубы пароперегревателей, трубопроводов
и коллекторных установок высокого давления, поковки для паровых котлов и
паропроводов, детали цилиндров газовых турбин.
Сталь 20Х1М1Ф1ТР и сталь 20Х1М1Ф1БР - крепежные детали турбин и
фланцевых соединений паропроводов и аппаратуры
Сталь 25Х1МФ - болты, плоские пружины, шпильки и другие крепежные
детали.
Сталь 18Х3МВ - трубы для гидрогенизационных установок.
Сталь 20X3МВФ - роторы, диски, поковки, болты, трубы высокого давления
для химической аппаратуры и гидрогенизационных установок.
Сталь 15X5 - трубы, детали насосов, лопатки турбомашин, подвески котлов.
Сталь 15Х5М и сталь 15Х5ВФ - для корпусов и внутренних элементов
аппаратуры и нефтеперерабатывающих заводов и крегинговых труб, детали
насосов, задвижки, крепеж.
Сталь 12Х8ВФ - трубы печей, аппаратов и коммуникаций нефтезаводов.

40.

Материаловедение
С особыми свойствами
хладостойкие стали должны
сохранять свои свойства при
температурах минус 40 - минус 80°С.
Наибольшее применение имеют
стали:
20Х2Н4ВА, 12ХН3А, 15ХМ,
38Х2МЮА, 30ХГСН2А,
40ХН2МА

41.

Материаловедение
Углеродистые стали
ГОСТ 380-2005 «Сталь углеродистая обыкновенного качества»
ГОСТ 1055-88 «Сталь углеродистая качественная конструкционная»
По содержанию углерода делятся на:
§малоуглеродистые содержащие углерода менее 0,3%(0,25%)
§среднеуглеродистые - углерода 0,3-0,5% (0,45%)
§высокоуглеродистые углерода выше 0,5%

42.

Материаловедение
Углеродистые стали
ГОСТ 380-2005 «Сталь углеродистая обыкновенного качества»
Углеродистую сталь обыкновенного качества изготовляют следующих марок:
Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс,
Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.
Øбуквы «Ст» обозначают «Сталь»,
Øцифры — условный номер марки в зависимости от химического состава,
Øбуква «Г» — марганец при его массовой доле в стали 0,80 % и более,
Øбуквы «кп», «пс», «сп» — степень раскисления стали.

43.

Материаловедение
Углеродистые стали
По старому госту поставляется по гарантируемым свойствам
Øгруппы А Стали применяют обычно для деталей, не подвергаемых в процессе
изготовления горячей обработке (сварке, ковке и др.).
Øгруппы Б применяют для деталей, которые проходят в процессе изготовления
термообработку и горячую обработку давлением (штамповку, ковку).
Øгруппы В поставляют по механическим свойствам, соответствующим нормам для
стали группы А, и по химическому составу, соответствующему нормам для стали
группы Б. Сталь группы В используют в основном для сварных конструкций.

44.

Материаловедение
Углеродистые стали
Содержание углерода и предел прочности
Марка стали
Содержание
углерода %
Предел
прочности
Ст0
<0,23
310
Ст1
0,06-0,12
310-400
Ст2
0,09-0,15
330-420
Ст3
0,14-0,22
370-470
Ст4
0,18-0,27
410-520
Ст5
0,28-0,37
500-640
Ст6
0,38-0,49
600

45.

Материаловедение
Углеродистые стали
По требованию потребителя либо при наличии в нормативных документах
на прокат требований по цветной маркировке ее дополнительно наносят
несмываемой краской цветами
Марка стали
Цвет маркировки
Ст0
Красный и зеленый
Ст1
Желтый и черный
Ст2
Желтый
Ст3
Красный
Ст3Гпс
Красный и коричневый
Ст3Гсп
Синий и коричневый
Ст4
Черный
Ст5
Зеленый
Ст5Гпс
Зеленый и коричневый
Ст6
Синий

46.

Материаловедение
Углеродистые стали
ГОСТ 1055-88 «Сталь углеродистая качественная конструкционная»
От сталей обыкновенного качества они отличаются
Øменьшим содержанием серы, фосфора и других вредных примесей;
Øсеры не более 0,04 %;
Øфосфора - не более 0,03 %;
Øболее узкими пределами содержания углерода в каждой марке;
Øв большинстве случаев более высоким содержанием кремния (Si) и
марганца (Мп).

47.

Материаловедение
Углеродистые стали
Сталь маркируют
§двузначными числами, которые обозначают содержание углерода в сотых
долях процента
§ поставляют с гарантированными показателями химического состава и
механических свойств.
§по степени раскисления сталь подразделяют на
Ø кипящую (кп),
Ø полуспокойную (пс),
Ø спокойную (без указания индекса).
§буква Г в марках сталей указывает на повышенное содержание марганца
(до 1%).
08, 08А,08АА, 08ГА, 20Л, 20К

48.

Материаловедение
Углеродистые стали

49.

Материаловедение
Углеродистые стали
Механические свойства, не менее
Относительное
удлинение δ
Относительное
сужение ψ
Предел
текучести
σт Н/мм2
(кгс/мм2)
Временное
сопротивление разрыву
σв Н/мм2 (кгс/мм2)
08
196(20)
320(33)
33
60
10
205(21)
330(34)
31
55
15
225(23)
370(38)
27
55
20
245(25)
410(42)
25
55
25
275(28)
450(46)
23
50
30
295(30)
490(50)
21
50
35
315(32)
530(54)
20
45
40
335(34)
570(58)
19
45
45
355(36)
600(61)
16
40
50
375(38)
630(64)
14
40
55
380(39)
650(66)
13
35
58(55пп)
315(32)
600(61)
12
28
60
400(41)
680(69)
12
35
Марка стали
%

50.

Материаловедение
Легированные стали
Легированные стали по содержанию
легирующих элементов делятся на три
группы:
Øнизколегированные до 2,5% в сумме
легирующих элементов
Øсреднелегированные от 2,5% до 10%
Øвысоколегированные от 10% до 55%
Легирующие элементы придают
стали высокие конструкционные
свойства, а также служат для
получения сталей с особыми
свойствами.
Элемент
Химически
й
элемент
Условное
обозначение
Марганец
Mn
Г
Кремний
Si
С
Хром
Cr
Х
Никель
Ni
Н
Молибден
Mo
М
Вольфрам
W
В
Селен
Se
Е
Алюминий
Al
Ю
Ниобий
Nb
Б
Ванадий
V
Ф
Кобальт
Co
К
Медь
Cu
Д
Бор
B
Р
Азот
N
А
Цирконий
Zr
Ц
Титан
Ti
Т

51.

Материаловедение
Легированные стали
Маркировка легированных сталей
Марка легированной стали состоит из сочетания букв и цифр,
обозначающих ее химический состав.
Øпервые цифры марки показывают содержание углерода в сотых или
десятых долях процента;
Øотсутствие цифры углерода более 1 %;
Øбуква показывает легирующий элемент;
Øцифра, стоящая после буквы, указывает на примерное содержание
данного легирующего элемента в целых процентах, если цифра не указана,
то легирующего элемента содержится до 1%.(по другим источникам 1,5%);
Øвысококачественные легированные стали имеют в конце марки букву А, а
особо высококачественные — Ш (или АА) особо высококачественная,
выплавленная методом электрошлакового переплава с
вакуумированием

52.

Материаловедение
Легированные стали
Примеры:
09Г2С
низколегированная
10ХСНД
низколегированная
30ХГСА
низколегированная
12Х1МФ
низколегированная
08Х18Н9Т
высоколегированная
40Х13
высоколегированная
20X3МВФ
среднелегированная

53.

Материаловедение
Чугун
Чугунами называют сплавы железа с углеродом,
содержащие более 2,14% углерода.
Углерод в чугуне может содержаться в виде
цементита и графита.
В зависимости от формы графита и количества
цементита, выделяют:
Øбелый
Øсерый
Øковкий
Øвысокопрочные чугуны.
Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях
также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.).

54.

Материаловедение
Чугун
qБелыми чугунами называют чугуны, в
которых весь углерод химически связан с
железом.
Вследствие этого они имеют повышенные
твердость и хрупкость и поэтому мало
применяются в технике.
Такое название этот чугун получил из-за
светлого цвета излома.
Используют их преимущественно как полупродукт для переработки в
сталь и для получения ковких чугунов.
Маркировка белых чугунов не установлена.

55.

Материаловедение
Чугун
Серый чугун – весь углерод или большая часть находится в
свободном состоянии в виде графита, а в связанном состоянии
находится не более 0,8 % углерода.
Из-за большого количества графита его излом имеет серый цвет.
Высокие литейные свойства, имеет
умеренную твердость и легко
обрабатывается режущими инструментами.
Маркировка серого чугуна определена ГОСТ 1412–
85 «Чугун с пластинчатым графитом для отливок.
Марки».
Он обозначается буквами «СЧ» и двумя группами
цифр, которые определяют предел прочности на
разрыв в кгс/мм2
СЧ 16, СЧ 30
Всего стандартом предусмотрен следующий ряд
марок чугунов – от СЧ 10 до СЧ 35.

56.

Материаловедение
Чугун
Из серого чугуна отливают элементы конструкций, хорошо
работающие на сжатие:
колонны, опорные подушки, башмаки, тюбинги, отопительные
батареи, трубы водопроводные и канализационные, плиты для
полов, станины и корпусные детали станков, головки и поршни
двигателей, зубчатые колеса и другие детали.

57.

Материаловедение
Чугун
Тюбинг (англ.tubing, от tube «труба») — элемент сборного крепления
подземных сооружений (шахтных стволов, тоннелей и проч.).
Наиболее распространены тюбинги тоннельной обделки, обычно
кругового очертания. Тюбинги являются отдельными сегментами
тоннельного кольца.
В частности, тюбинги применяются при строительстве и являются
частью конструкций метрополитена

58.

Материаловедение
Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна, в
результате которого образуется графит хлопьевидной формы.
Ковкий чугун получил свое название из-за повышенной пластичности
и вязкости (хотя обработке давлением не подвергается).
Обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким
сопротивлением удару. Более дорогой чем серый.
Марки ковкого чугуна определены в ГОСТ 1215–79 «Отливки из ковкого
чугуна. Общие технические условия».
Он обозначается буквами «КЧ» и двумя группами цифр, которые
определяют предел прочности на разрыв в кгс/мм2 и относительное
удлинение при растяжении в процентах
Пример КЧ 37–12 означает, что эта марка ковкого чугуна с пределом
прочности на разрыв(37 кгс/мм2) и относительным удлинением 12 %.
характеризующее пластичность чугуна.

59.

Материаловедение
Чугун
Ковкий чугун используют для изготовления
детали сложной формы, мелких и средних
тонкостенных отливок ответственного
назначения, работающих в условиях
динамических знакопеременных нагрузок
(детали приводных механизмов, коробок
передач, тормозных колодок, шестерен,
ступиц и т. п.).
Однако ковкий чугун —
малоперспективный материал из-за
сложной технологии получения и
длительности производственного цикла
изготовления деталей из него.

60.

Материаловедение
ступица
арматура
тормозные колодки

61.

Материаловедение
Чугун
Высокопрочные чугуны - разновидность серых чугунов, которые
получают при модификации их магнием или церием. Графитовые
включения в этих чугунах имеют шаровидную форму.
Обладают высоким пределом прочности до 120 МПа и относительно
высоким удлинением до 17%.
Высокопрочные чугуны выпускают по ГОСТ 7293-85
марок от ВЧ38-17 до ВЧ120-2.
Он обозначается буквами «ВЧ» и двумя группами цифр, которые
определяют предел прочности на разрыв в кгс/мм2 и относительное
удлинение при растяжении в процентах

62.

Материаловедение
Чугун
Из высокопрочного чугуна изготовляют тонкостенные отливки
(поршневые кольца), шаботы ковочных молотов, станины и рамы
прессов и прокатных станов, изложницы, резцедержатели,
коленчатые валы
Шабот - Чугунное основание наковальни механического молота

63.

Материаловедение
Прокатные валки
Изложницы
Поршневые кольца
Коленчатый вал

64.

Материаловедение
Чугун
Легированные чугуны
В зависимости от назначения различают:
Øизносостойкие
Øантифрикционные
Øкоррозионно-стойкие
Øжаростойкие
Øжаропрочные
Химический состав, механические свойства при нормальных
температурах и рекомендуемые виды термической обработки
легированных чугунов регламентируются ГОСТ 7769-82.
В обозначении марок легированных чугунов буквы и цифры,
соответствующие содержанию легирующих элементов, те же, что
и в марках стали.

65.

Материаловедение
Чугун
Износостойкие чугуны - легированные никелем и хромом применяют
для изготовления деталей, работающих в абразивных средах.
Чугуны с добавлением титана, меди, ванадия, молибдена обладают
повышенной износостойкостью в условиях трения без смазочного
материала.
Их используют для изготовления тормозных барабанов автомобилей,
дисков сцепления, гильз цилиндров и др.
ЧХ9Н5 ЧХ2Н4

66.

Материаловедение
Чугун
Антифрикционные чугуны используются в качестве
подшипниковых сплавов, способных работать в условиях трения как
подшипники скольжения.
Для легирования антифрикционных чугунов используют хром, медь,
никель, титан.
ГОСТ 1585-85 включает:
шесть марок антифрикционного серого
чугуна (АЧС-1 -- АЧС-6) с пластинчатым
графитом
• две марки высокопрочного (АЧВ-1, АЧВ-2)
• две марки ковкого (АЧК-1, АЧК-2) чугунов.
Этим стандартом регламентируются
химический состав, структура, режимы
работы, в нем также содержатся
рекомендации по применению
антифрикционных чугунов.

67.

Материаловедение
Чугун
Коррозионностойкие чугуны легированные кремнием— ЧС13, ЧС15,
ЧС17 и хромом — ЧХ22, ЧХ28, ЧХ32. Они обладают высокой
коррозионной стойкостью в серной, азотной и ряде органических кислот.
Для повышения коррозионной стойкости кремнистых чугунов их
легируют молибденом ЧС15М4, ЧС17МЗ никелем ЧН15Д7.
Насосы, вентили и другие детали
нефтедобывающей и химической
отрасли, аппаратрура для азотной
и фосфорной кислоты.

68.

Материаловедение
Жаростойкие легированные чугуны ЧХ 2, ЧХ 3 применяют для
изготовления деталей контактных аппаратов химического оборудования,
турбокомпрессоров, эксплуатируемых при температуре 600°С (ЧХ 2) и
700°С (ЧХ 3).
Жаропрочные легированные чугуны ЧНМШ, ЧНИГ7Х2Ш с
шаровидным графитом работоспособны при температурах 500--600°С и
применяются для изготовления деталей дизелей, компрессоров и др.

69.

Материаловедение
Медь
Сu -обладает:
ØВысокой теплопроводностью
ØВысокой электропроводностью
ØВысокой коррозионной стойкостью
ØПластичностью и способностью
подвергаться пластической деформации
в холодном и нагретом состоянии
ØОбразование сплавов с широким
диапазоном свойств
ØСохраняет высокую пластичность и
вязкость при низких температурах

70.

Материаловедение
Медь Содержание примесей в меди по ГОСТ 859-2001

71.

Материаловедение
Медь
Применение
ØИз-за низкого удельного сопротивления
широко применяется в электротехнике для
изготовления силовых кабелей, проводов или
других проводников.
ØВысокая теплопроводность - позволяет
применять её в различных теплоотводных
устройствах, теплообменниках, к числу
которых относятся и широко известные
радиаторы охлаждения, кондиционирования
и отопления, компьютерных кулерах,
тепловых трубках.

72.

Материаловедение
Медь
ØВ связи с высокой механической
прочностью, медные бесшовные трубы
круглого сечения получили широкое
применение для транспортировки
жидкостей и газов: во внутренних
системах водоснабжения, отопления,
газоснабжения, системах
кондиционирования и холодильных
агрегатах.
Øпроизводство водогазопроводных труб
из меди ГОСТ Р 52318-2005,
применение Свод Правил СП 40-1082004.

73.

Материаловедение
Латунь
Латунью - называют двойные или многокомпонентные сплавы на основе
меди, в которых основным легирующим элементом является цинк.
В сравнении с медью латуни обладают:
Øбольшей прочностью
Øкоррозионной стойкостью
Øлучшей обрабатываемостью (резанием, литьем, давлением).
Латуни содержат до 40—45% цинка. При большем содержании цинка
снижается прочность латуни и увеличивается ее хрупкость. Содержание
легирующих элементов в специальных латунях не превышает 7—9%.

74.

Материаловедение
Латунь
Маркировка
Сплав обозначают начальной буквой Л — латунь. Затем следуют первые
буквы основных элементов образующих сплавов:
Ц — цинк,
О — олово,
Мц — марганец,
Ж — железо,
Ф — фосфор,
Б — бериллий и т. д.
Цифры, следующие за буквами, указывают на количество легирующего
элемента в процентах.
Простая латунь Л-90 содержащая 90% меди, остальное цинк
Специальная латунь ЛАЖМц 66-6-3-2
алюминевожелезомарганцовистая латунь, содержащая 66% меди, 6%
алюминия, 3% железа, и 2% марганца, остальное цинк.

75.

Материаловедение
По технологическому признаку латуни, как и все сплавы цветных металлов,
подразделяют на литейные и деформируемые.
Деформируемые латуни выпускают (ГОСТ 15527—70) в виде простых
латуней, например Л90 (томпак), Л80 (полутомпак), и сложных латуней,
например ЛАЖ60-1-1, ЛС63-3 и др. Латуни поставляют в виде
полуфабрикатов — проволоки, прутков, лент, полос, листов, труб и других
видов прокатных и прессованных изделий. Латуни широко применяют в
общем, и химическом машиностроении.
Литейные латуни (ГОСТ 17711—72) предназначены для изготовления
фасонных отливок, их поставляют в виде чушек (см. табл.).

76.

Материаловедение
Марка
Предел
прочности
при
растяжении,
σв МПа
Относительн
ое удлинение,
δ%
Твердость, HB
Назначение
Деформируемые латуни
Л90
Л80
260
320
45
52
53
53
Детали трубопроводов, фланцы,
бобышки
Л68
320
55
55
Теплообменные аппараты, работающие
при температуре до 250° С
Литейные латуни
ЛС59-1Л
200
20
80
Втулки, арматура, фасонное литьё
ЛМцС58-2-2
350
8
80
Антифрикционные детали —
подшипники, втулки
ЛМцЖ.55-3-1
500
10
100
Гребные винты, лопасти, их обтекатели,
арматура, работающая до 300° С
ЛА67-2,5
400
15
90
Коррозионностойкие детали
ЛАЖМц-666-3-2
650
7
160
Червячные винты, работающие в
тяжелых условиях

77.

Материаловедение
Бронза
Бронза — сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, марганцем,
свинцом, бериллием.
В зависимости от второго основного компонента бронзы называются
Øоловянными (оловянистые)
Øалюминиевыми,
Øмарганцевыми,
Øсвинцовыми и т.д.
Традиционно бронзой называют оловянную бронзу

78.

Материаловедение
Бронзы обладают:
Øвысокой стойкостью против коррозии
Øхорошими литейными свойствами
Øвысокими антифрикционными свойствами
Øхорошей обрабатываемостью резанием.
Для повышения механических характеристик и
придания особых свойств, бронзы легируют
железом, никелем, титаном, цинком,
фосфором.
Øвведение марганца способствует повышению
коррозионной стойкости
Øникеля — пластичности,
Øжелеза — прочности,
Øцинка — улучшению литейных свойств,
Øсвинца — улучшению обрабатываемости.
Памятник счастью или Памятник «Щас
спою…» находится в Томске на улице Шевченко.
Выполнен в бронзе

79.

Материаловедение
Бронза
Бронзы маркируют буквами Бр,
правее ставят элементы, входящие в бронзу:
О — олово,
Ц — цинк,
С — свинец,
А — алюминий,
Ж — железо,
Мц — марганец и др.
Затем ставят цифры, обозначающие среднее содержание элементов в
процентах (цифру, обозначающую содержание меди в бронзе, не ставят).
Например, марка БрОЦС5-5-5
означает, что бронза содержит олова, свинца и цинка по 5%, остальное —
медь (85%).

80.

Материаловедение
Бронза
Марка
Предел
прочности при
растяжении
σв МПа
Относительн
ое удлинение
δ%
Твердость HB
Назначение
БрОЦСН3-7-5-1
210
5
60
Детали арматуры (клапаны, задвижки, краны),
работающие на воздухе, в пресной воде, масле,
топливе, паре и при температуре 250° С
БрОЦС5-5-5
180
4
60
Антифрикционные детали и арматура
БрАЖ9-4
БрАЖ9-4Л
500-700
350-450
4-6
8-12
160
90—100
Арматура трубопроводов для различных сред
(кроме морской воды) при температуре до 250°С)
БрАМц9-2Л
400
20
80
Детали, работающие в морской воде (винты,
лопасти)
БрБ2
900-1000
2-4
70-90
Пружины, пружинящие контакты приборов и т. п.
БрАМц10-2
БрОФ10-1
500
250
12
1-2
110
100
Подшипники скольжения

81.

Материаловедение
Оловянные бронзы содержат в среднем 4—6% олова, имеют высокие
механические (σв =150—350 МПа; δ = 3—5%; твердость НВ 60—90),
антифрикционные и антикоррозионные свойства; хорошо отливаются и
обрабатываются резанием. Для улучшения качества в оловянные бронзы
вводят свинец, повышающий антифрикционные свойства и
обрабатываемость; цинк, улучшающий литейные свойства; фосфор,
повышающий литейные, механические и антифрикционные свойства.
Различают деформируемые и литейные оловянные бронзы.
Деформируемые бронзы (ГОСТ 5017—74) поставляются в виде
полуфабрикатов (прутки, проволоки, ленты, полосы) в нагартованном
(твердом) и отожженном (мягком) состояниях. Эти бронзы применяют для
вкладышей подшипников, втулок деталей приборов и т. п.
Литейные оловянные бронзы содержат большее количество олова (до 15%),
цинка (4— 10%), свинца (3—6%), фосфора (0,4—1,0%). Литейные
бронзы (ГОСТ 614—73) применяют для получения различных фасонных
отливок. Высокая стоимость