Б.Н. Гузанов, В.В. Бухаленков, Л.И. Анисимова
Б.Н. Гузанов, В.В. Бухаленков, Л.И. Анисимова
КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРАВИЛА МАРКИРОВКИ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Учебное пособие
Допущено Учебно-методическим объединением
по профессионально-педагогическому
образованию в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся
по специальности 030500.08 Профессиональное обучение
(машиностроение и технологическое оборудование)
Екатеринбург 2005
УДК 620.22 : 669 (075.8)
ББК К2-08 л 73-1
Г 93
Гузанов Б.Н., Бухаленков В.В., Анисимова Л.И. Классификация правила маркировки металлических материалов: Учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2005. 54 с.
ISBN
В учебном пособии представлены систематизированные принципы современной классификации и действующие правила маркировки распространенных металлических материалов – сталей, твердых металлокерамических сплавов и чугунов, а также некоторых сплавов цветных металлов. Пособие может быть рекомендовано для студентов технических вузов, а также для слушателей институтов и факультетов повышения квалификации, преподавателей и аспирантов
Рецензенты:
член-корреспондент Российской Академии Наук, директор Института машиноведения Уральского отделения Российской Академии Наук, доктор технических наук, профессор Э.С. Горкунов (Уральский государственный технического университет УГТУ-УПИ)); доктор технических наук, профессор, В.В. Каржавин (Российский государственный профессионально-педагогический университет).
| ISBN | © Гузанов Б.Н., Бухаленков В.В., Анисимова Л.И., 2005 |
| ©Российский государственный профессионально-педагогический университет, 2005 |
О Г Л А В Л Е Н И Е
| Введение……………………………………………………………………. | |
| Глава 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ……………. | |
| 1.1. Характеристика классификационных признаков и классификация сталей…………………………………………... | |
| 1.2. Основные маркировочные группы сталей и соответствующие правила маркировки | |
| 1.2.1. Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества……………………………. | |
| 1.2.2. Углеродистые качественные конструкционные стали…………………………………….. | |
| 1.2.3. Углеродистые качественные инструментальные стали…………………………………… | |
| 1.2.4. Легированные качественные конструкционные стали…………………………………….. | |
| 1.2.5. Легированные качественные инструментальные стали…………………………………… | |
| 1.2.6. Шарикоподшипниковые стали…………………………….. | |
| 1.2.7. Быстрорежущие стали……………………………………… | |
| 1.2.8. Стали повышенной обрабатываемости (автоматные)……. | |
| Глава 2. Классификация и маркировка чугунов……….. | |
| 2.1. Классификация чугунов…………………………………………… | |
| 2.2. Маркировка чугунов различных классов………………………… | |
| 2.2.1. Обыкновенные нелегированные серые чугуны……………………………………………….. | |
| 2.2.2. Специальные (легированные) серые чугуны……………………………………………….. | |
| 2.2.3. Белые износостойкие легированные чугуны……………... | |
| Глава 3. КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СПЛАВОВ ЦВЕТ НЫХ МЕТАЛЛОВ……………………………………….. | |
| 3.1. Классификация и маркировка сплавов меди…………………….. | |
| 3.1.1 Маркировка латуней………………………………………… | |
| 3.1.2 Маркировка бронз…………………………………………… | |
| 3.1.3 Маркировка медно-никелевых сплавов……………………. | |
| 3.2. Классификация и маркировка сплавов алюминия………………. | |
| 3.3. Классификация и маркировка сплавов титана…………………… | |
| 3.4. Классификация и маркировка сплавов магния…………………... | |
| Глава 4. Классификация и маркировка СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ С ОСОБЫМИ ФИЗИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ……………………………………………….…. | |
| 4.1. Маркировки магнитомягких материалов………………………… | |
| 4.2. Маркировки магнитотвёрдых материалов……………………….. | |
| Глава 5. КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ПОРОШКОВЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ…………………………………………………… | |
| 5.1. Порошковые конструкционные материалы | |
| 5.1.1. Маркировка порошковых материалов на основе железа……………………………………….. | |
| 5.1.2. Маркировка порошковых материалов на основе сталей…………………………………………….. | |
| 5.1.3. Маркировка порошковых материалов на основе цветных металлов……………………………….. | |
| 5.2. Классификация и маркировка металлокерамических твёрдых сплавов………………………….. | |
| Библиографический список……………………………………………... |
Введение
Многочисленные материалы, используемые в современном машиностроении, принято делить на металлические (сплавы черных и цветных металлов) и неметаллические (пластмассы, керамика, стекла, резина, клеи и т.д.). В настоящее время в материаловедении внутри каждого из названных классов материалов рассматривается огромное множество разновидностей, причём только для сталей насчитывается более двух тысяч.
В целях хранения и ускорения обмена информацией для каждой разновидности материала разработаны разные условные обозначения, называемые марками материала.
В данном учебном пособии рассматриваются классификация и правила маркировки наиболее распространенных металлических материалов: конструкционных и инструментальных сталей, сталей и сплавов с особыми свойствами, чугунов, порошковых композиционных материалов, а также некоторых систем сплавов цветных металлов.
И классификация сталей
К числу современных классификационных признаков сталей относятся следующие:
1) качество;
2) химический состав;
3) назначение;
4) металлургические особенности производства;
5) микроструктура;
6) традиционный способ упрочнения;
7) традиционный способ получения заготовок или деталей;
8) прочность.
Кратко охарактеризуем каждый из них.
1. Качество стали определяется в первую очередь содержанием вредных примесей – серы и фосфора – и характеризуется по четырем категориям (см. табл. 1.2).
Категория «обыкновенного качества» включает только углеродистые (по химическому составу) стали. Все остальные категории качества могут относиться к любым по степени легирования сталям.
Таблица 1.2
Категории качества стали
| Наименование категории | Содержание вредных примесей (не более), мас. % | Способ обозначения в марке | |
| серы | фосфора | ||
| Обыкновенного качества | 0,050 | 0,040 | Системообразующий символ Ст |
| Качественная | 0,035 | 0,035 | Без символа Ст* |
| Высококачественная | 0,025 | 0,025 | Символ А в конце марки |
| Особовысококачественная | 0,015 | 0,015 | Символ -Ш в конце марки |
*Подробнее см. п. 1.2.
2. По химическому составу стали условно разделяют на углеродистые (нелегированные) и легированные.
Углеродистые стали не содержат специально введенных легирующих элементов. Содержащиеся в углеродистых сталях элементы, кроме углерода, относятся к числу так называемых постоянных примесей. Их концентрация должна находиться в пределах, определяемых соответствующими государственными стандартами (ГОСТами). В табл. 1.3. даются усредненные предельные значения концентрации некоторых элементов, позволяющие относить эти элементы к разряду примесей, а не легирующих элементов. Конкретные пределы содержания примесей в углеродистых сталях дают ГОСТы.
Легирующие элементы, иногда называемые легирующими добавками или присадками, специально вводятся в сталь для получения требуемой структуры и свойств.
Легированные стали подразделяются по суммарной концентрации легирующих элементов, кроме углерода, на низколегированные (до 2,5 мас.%),
легированные (от 2,5 до 10 мас.%) и высоколегированные (более 10 мас.%) при содержании в последних железа не менее 45 мас.%. Обычно вводимый легирующий элемент дает легированной стали соответствующее название: «хромистая» – легированная хромом, «кремнистая» – кремнием, «хромокремнистая» – хромом и кремнием одновременно и т.д.
Таблица 1.3.
Предельные концентрации постоянных примесей
в углеродистой стали, масс.%, не более
| Элемент | Предельная концентрация | Элемент | Предельная концентрация | |
| Mn | 0,8 | Mn | 0,8 | |
| Si | 0,35 | Si | 0,35 | |
| Cr | 0.25 | Cr | 0.25 |
Кроме того, выделяют сплавы на основе железа, в составе которых железа менее 45%, но его больше любого другого легирующего элемента.
3. По назначению стали подразделяют на конструкционные и инструментальные.
Конструкционными считаются стали, применяемые для изготовления различных деталей машин, механизмов и конструкций в машиностроении, строительстве и приборостроении. Они должны обладать необходимой прочностью и пластичностью, а также, если требуется, комплексом специальных свойств (коррозионной стойкостью, определенными магнитными свойствами и т. д.). Как правило, конструкционные стали являются низко- (или мало-) и среднеуглеродистыми. Твердость не является для них решающей механической характеристикой.
Инструментальными называются стали, применяемые для обработки материалов резанием или давлением, а также для изготовления измерительного инструмента. Они должны обладать высокой твердостью, износостойкостью, прочностью и рядом других специфических свойств, например, теплостойкостью. Необходимым условием получения высокой твердости является повышенное содержание углерода, поэтому инструментальные стали, за редким исключением, всегда являютсявысокоуглеродистыми.
Внутри каждой из вышеназванных групп сталей имеет место более детальное деление по назначению. Конструкционные стали подразделяют на строительные, машиностроительные и стали специального применения (с особыми свойствами – жаропрочные, жаростойкие, коррозионностойкие, немагнитные).
Инструментальные стали разделяют на стали для режущего инструмента, штамповые стали и стали для измерительного инструмента.
Общим эксплуатационным свойством инструментальных сталей является высокая твердость, обеспечивающая сопротивляемость инструмента деформации и истиранию его поверхности. В то же время к сталям для режущего инструмента предъявляется специфическое требование – сохранять высокую твердость при повышенных температурах (до 500…600ºС), которые развиваются в режущей кромке при больших скоростях резания. Указанная способность стали называется ее теплостойкостью (или красностойкостью).
По вышеназванному критерию стали для режущего инструментаподразделяют на нетеплостойкие, полутеплостойкие, теплостойкие и повышенной теплостойкости. Две последние группы известны в технике под названием быстрорежущихсталей.
От штамповых сталей помимо высокой твердости требуется большая вязкость, так как штамповый инструмент работает в условиях ударного нагружения. Кроме того, инструмент для горячей штамповки, соприкасаясь с нагретыми металлическими заготовками, при длительной работе может разогреваться. Поэтому стали для горячей штамповки должны быть еще и теплостойкими.
Стали для измерительного инструмента помимо высокой износостойкости, обеспечивающей точность размеров в течение длительного срока службы, должны гарантировать стабильность размеров инструментов независимо от температурных условий эксплуатации. Другими словами, они должны иметь очень небольшое значение коэффициента теплового расширения.
Обыкновенного качества
Конкретные стали указанной маркировочной группы обозначаются с помощью двухбуквенного сочетания Ст которое является ключевым (системообразующим) в рассматриваемой маркировочной группе. Марки сталей данной группы сразу узнаются по этому символу.
За символом Ст без пробела следует цифра, указывающая номер марки – от 0 до 6.
Возрастание номера марки соответствует росту содержания углерода в стали, однако сам номер марки не указывает на его конкретное значение. Допустимые пределы концентрации углерода в сталях каждой марки показаны в табл. 1.5. Так содержание углерода в сталях углеродистых обыкновенного качества не превышает 0,5 мас.%. Такие стали являются доэвтек-
тоидными по структурному критерию, и, значит, конструкционными по назначению.
После цифры следует одно из трех буквосочетаний: кп, пс, сп, показывающее степень раскисленности стали.
Перед символом Стмогут стоять заглавные буквы А, Б или В либо может не быть никаких символов. Таким способом передается информация о принадлежности стали к одной из так называемых «групп поставки»:А, БилиВ – в зависимости от того, какой из нормируемых показателей стали гарантируется поставщиком.
Сталь группы Апоставляется с гарантией химического состава или заданных ГОСТом допустимых значений концентрации углерода и примесей. Буква А часто в марке не ставится и ее отсутствие по умолчаниюозначает гарантию химического состава. Потребитель стали, не имея информации о механических свойствах, может формировать их путем соответствующей термообработки, выбор режимов которой требует знания химического состава.
Сталь группы Б поставляется с гарантией требуемых механических свойств. Потребитель стали может определить оптимальное ее применение
в конструкциях по известным характеристикам механических свойств без предварительной термообработки.
Сталь группы Впоставляется с гарантией как химического состава, так и механических свойств. Используется потребителем, главным обра-
зом, для создания сварных конструкций. Знание механических свойств позволяет прогнозировать поведение нагруженной конструкции в зонах, далеких от сварных швов, а знание химсостава дает возможность предсказывать и, по необходимости, исправлять термообработкой механические свойства собственно сварных швов.
Примеры записи марок углеродистой стали обыкновенного качества выглядят следующим образом: ВСт3пс, БСт6сп, Ст1кп (табл. 1.5).
Шарикоподшипниковые стали
Стали для подшипников имеют собственную маркировку, по назначению составляют особую группу конструкционных сталей, хотя по составу и свойствам они близки к инструментальным сталям [6]. Термин «шарикоподшипниковые» определяет их узкую область назначения – подшипники качения (не только шариковые, но также роликовые и игольчатые). Первая отечественная шарикоподшипниковая сталь была выплавлена на рубеже 20-х и 30-х г.г.ХХ в. Для ее маркировки была предложена аббревиатура ШХ – шарикоподшипниковая хромистая, – за которой ставится число десятых долей процента средней концентрации хрома. Из ранее широко известных марок ШХ6, ШХ9и ШХ15 в употреблении осталась марка ШХ15. Для всех сталей группы ШХ характерно содержание 0,95…1,05 мас. % углерода, 0,20 мас.% марганца, 0,17…0,37 мас.% кремния. Если бы сталь указанного химического состава выплавлялась как низколегированная инструментальная, ей была бы присвоена марка Х. Отличие шарикоподшипниковой стали от аналогичной инструментальной – в более жестких требованиях к количеству неметаллических включений и равномерности распределения карбидов в микроструктуре.
Принятая в начале ХХ в. для подшипниковых сталей система маркировки явно менее информативна по сравнению с правилами, принятыми в рассмотренных выше маркировочных группах. Усовершенствование стали ШХ15 путем введения в нее дополнительных легирующих добавок (кремния и марганца) своеобразно отразилось в маркировке – распространением на специфическую систему более поздних правил обозначения легирующих элементов в составе легированных сталей: ШХ15СГ, ШХ20СГ. Разработка и освоение новых подшипниковых сталей специального применения (теплостойких и коррозионностойких) ознаменовались отказом от маркировки ШХ и переходом к правилам, применяемым в маркировочных группах 4 и 5. Примером служит марка 95Х18-Ш[7].
Идентичность состава и свойств подшипниковых и инструментальных теплостойких сталей объясняет включение в группу подшипниковых таких сталей, которые и по маркировке относятся к инструментальным: 8Х4М4В2Ф1Ш, 8Х4В9Ф2Ш [8].
Быстрорежущие стали
В отличие от других инструментальных сталей быстрорежущие обладают высокой теплостойкостью (красностойкостью), т.е. способностью сохранять высокую твёрдость, прочность и износостойкость при повышенных температурах, возникающих в режущей кромке инструмента при резании с большой скоростью. Подобный эффект достигается введением в сталь большого количества вольфрама как основного легирующего элемента. Классический состав быстрорежущей стали, предложенный на рубеже XIX – XX в.в. включает в себя, примерно: 18 мас.% W, 4 мас.% Cr, 1,4 мас.% V и 0,7 мас.% С.
В России быстрорежущие стали специфически маркируются буквой русского алфавита Р, соответствующей первому звуку в английском слове «rapid» – быстрый, скорый. Далее следует целое число процентов вольфрама.
В составе всех быстрорежущих сталей присутствует около 4 мас.%
хрома, поэтому в специфической системе маркировки содержание хрома не отражается. Если ванадий присутствует в стали в количестве менее 1,5 масс.%, то он в маркировке также не отражается. Таким образом, указанный классический состав быстрорежущей стали запишется в виде марки Р18. При разных концентрациях вольфрама быстрорежущие стали этого класса маркируют как Р9, Р12.
В связи с дефицитностью и дороговизной вольфрама, начиная с 70-х годов ХХ века, практически во всех странах произошел переход на вольфрамомолибденовую сталь Р6М5 без азота и Р6АМ5 с азотом [8]. Аналогично маркировке подшипниковых сталей, произошло слияние (своего рода «гибридизация») двух систем маркировки.
Разработка и освоение новых быстрорежущих сталей с кобальтом и ванадием обогатило арсенал «гибридных» марок: Р6АМ5Ф3, Р6М4К8, 11Р3АМ3Ф2 – а также привело к появлению вообще безвольфрамовых быстрорежущих сталей, которые маркируются в специфической системе (Р0М5Ф1, Р0М2Ф3) или полностью по-новому: 9Х6М3Ф3АГСТ-Ш, 9Х4М3Ф2АГСТ-Ш [9].
1.2.8. Стали повышенной обрабатываемости (автоматные)
Указанные стали в зависимости от химического состава делятся на несколько классификационных групп и соответственно составляют несколько маркировочных групп. В основе классификации – вид легирующей добавки, иначе, присадки (или их комбинаций), приводящей к легкому отделению стружки. В качестве таких присадок используют серу, селен, свинец, кальций.
Число и наименование классификационных групп автоматных сталей претерпевают изменения по мере разработки и освоения новых марок и вытеснения старых. Иллюстрацией могут служить сравнительные данные из двух изданий справочника «Машиностроительные стали» – 1981 и 1992 гг. приведенные в табл. 1.7[10,11].
Из данных табл. 1.7 следует, что за десятилетие практически исчез класс сернисто-селенистых сталей, и на смену им пришли стали, характеризуемые совместным введением двойных (S+Pb, S+Ca) и тройного (S+Ca+Pb) комплексов присадок. Однако состав маркировочных групп и правила маркировки автоматных сталей при этом практически не изменились.
Обозначения некоторых присадок в автоматных сталях иные, чем принятые в маркировке легированных сталей: свинец – С, кальций – Ц. Сера не обозначается, а селен имеет то же обозначение – Е.
Таблица 1.7
Сравнительный состав классификационных групп
автоматных сталей
| Наименование классификационных групп автоматных сталей | ||
| в 1981 г. | в 1992 г. | |
| Углеродистая сернистая | . Углеродистая сернистая | |
| Углеродистая свинецсодержащая | Углеродистая свинецсодержащая | |
| Углеродистая сернистоселенистая | Легированная свинецсодержащая | |
| Хромистая сернистоселенистая | Углеродистая кальцийсодержащая | |
| Сернистомарганцовистая свинецсодержащая | Легированная кальцийсодержащая | |
| Легированная свинецсодержащая | Легированная кальцийсвинецсодержащая |
Ключевым (системообразующим) символом в марке любой автоматной стали является буква А в начале. В зависимости от того, что следует за ней, можно выделить пять маркировочных групп стале:
1) углеродистые и легированные сернистые;
2) углеродистые и легированные сернистоселенистые;
3) углеродистые и легированные свинецсодержащие;
4) углеродистые и легированные кальцийсодержащие;
5) легированные кальцийсвинецсодержащие.
Углеродистые и легированные сернистые стали маркируются буквой А, за которой следует марка углеродистой или легированной качественной конструкционной стали:
|
А ;
|
А .
Примеры: А11, А20, А30, А35, А40Г.
В зависимости от марки концентрация серы в стали составляет 0,08…0,30 мас.%.
6) Углеродистые и легированные сернистоселенистые стали маркируются буквой А, за ней следует марка углеродистой или легированной
качественной конструкционной стали и в конце ставится символ «Е», соответствующий селену:
|
А Е;
|
А Е.
Примеры: А35Е, А45Е, А40ХЕ.
В зависимости от марки концентрация серы в стали составляет 0,06…0,12 мас.%, а селена – 0,04…0,10 мас.%.
Углеродистые и легированные свинецсодержащие стали маркируются буквосочетанием АС, за которым следует марка углеродистой или легированной качественной конструкционной стали:
|
АС ;
|
АС. .
Примеры: АС14, АС40, АС20ХГНМ, АС40ХГНМ.
Вне зависимости от марки концентрация свинца в стали составляет 0,15…0,30 мас.%.
Углеродистые и легированные кальцийсодержащие стали маркируются буквосочетанием АЦ, за которым следует марка углеродистой или легированной качественной конструкционной стали:
|
АЦ ;
|
АЦ .
Примеры: АЦ40, АЦ35Х, АЦ20ХГНМ.
Микролегирование стали кальцием проводят специальным сплавом, именуемым силикокальцием, из расчета введения 0,03…0,09 мас.% Са в жидкий металл.
Легированные кальцийсвинецсодержащие стали маркируются буквосочетанием АСЦ, за которым следует марка легированной качественной конструкционной стали:
|
АСЦ.
Пример: АСЦ30ХМ.
В стали содержится 0,15…0,30 мас.% свинца и не менее 0,001…0,002 мас.% кальция.
Глава 2. КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА
ЧУГУНОВ
Классификация чугунов
Чугунами называют сплавы железа с углеродом, имеющие в своем составе более 2,14 мас.% С.
Чугуны выплавляют для передела в сталь (передельные), для получения ферросплавов, играющих роль легирующих присадок, а также как высокотехнологичные сплавы для получения отливок (литейные).
Отличительным структурным признаком чугунов является присутствие эвтектики [12], которая в системе сплавов «железо – цементит» получила название «ледебурит». Наличие эвтектического превращения резко снижает температуру плавления, что и обусловливает использование чугунов в качестве литейных сплавов.
Углерод может находиться в чугуне в виде двух высокоуглеродистых фаз – цементита (Fe3C) и графита, а иногда одновременно в виде цементита и графита. Чугун, в котором присутствует только цементит, дает светлый блестящий излом и поэтому называется белым. Присутствие графита придает излому чугуна серый цвет. Однако не всякий чугун с графитом относится к классу так называемых серых чугунов. Между белыми и серыми чугунами лежит класс половинчатых чугунов.
Из теории фазовых превращений и практики термической обработки железоуглеродистых сплавов известно, что цементит является неустойчивой фазой и при нагреве распадается на железо (точнее, твердый раствор углерода в железе) и углерод в виде графита (рис. 2.1)
Аустенит + графит( Т°С > 727)
Цементит
Феррит + графит,( Т°С < 727).
Рис. 2.1. Механизм распада цементита при нагреве
Такой распад называется графитизацией. Из всех возможных форм цементита в чугунах: первичного, цементита ледебурита, цементита перлита, – в первую очередь графитизируется первичный, затем – цементит ледебурита и в последнюю очередь – цементит перлита.
Половинчатыми чугунами называют чугуны, в структуре которых, несмотря на графитизацию, хотя бы частично сохранился цементит ледебурита, а, значит, присутствует собственно ледебурит – имеющая специфический вид эвтектическая структурная составляющая.
К серым относят чугуны, в которых полностью распался цементит ледебурита и последнего в структуре не стало. Серый чугун состоит из графитных включений и металлической основы. Эта металлическая основа представляет собой перлитную (эвтектоидную), феррито-перлитную (доэвтектоидную) или ферритную (малоуглеродистую) сталь. Указанной последовательности видов металлической основы серых чугунов соответствует все большая степень распада цементита, входящего в состав перлита.
Форма графитных включений зависит от того, как протекает процесс образования графита в чугуне. Включения графита, образующиеся непосредственно в процессе первичной кристаллизации, имеют вид розы с лепестками (розетки). Отдельные лепестки-пластинки в сечении микрошлифа выглядят как длинные полоски. Такая форма графита присутствует в сером чугуне, который получил название чугуна с пластинчатым графитом.
Если перед первичной кристаллизацией чугун модифицируют путем обработки расплава магнием или другими лигатурами, образующийся графит имеет шаровидную (глобулярную) форму. Его название – «высокопрочный чугун с шаровидным графитом»,или сокращенноЧШГ. Уменьшая количество модификатора, добиваются получения графитных включений в форме отдельных продолговатых включений, напоминающих вермишель. Соответствующее название чугуна – «чугун с вермикулярным графитом», сокращенноЧВГ.
Длительный нагрев при высоких температурах (отжиг) отливок из белого чугуна приводит к образованию графита в форме хлопьев. Полученный продукт называют чугуном с хлопьевидным графитом или ковким чугуном.
Чугун можно рассматривать как сталь, пронизанную графитом, который играет роль надрезов (трещин), ослабляющих металлическую основу структуры. Вариацией металлической основы (феррит, феррит+перлит, перлит) и формы включений графита (пластины, хлопья, глобулы) можно в относительно широких пределах изменять прочность и вязкость литых изделий из чугуна. Наличие графита придает чугунам высокую обрабатываемость резанием, уменьшает коэффициент трения скольжения, т.е. делает чугун антифрикционным материалом.
Серые технические чугуны представляют собой, по существу, тройные сплавы Fe-Si-C с постоянными примесями Mn, P, S. Легированием чугуна можно добиться придания ему специальных эксплуатационных и физических свойств – жаростойкости (окалиностойкости), коррозионной
стойкости, жаропрочности, ростоустойчивости (неизменности размеров чугунного изделия при многократных нагревах и охлаждениях), парамагнетизма (немагнитности).В ряде случаев белые и половинчатые чугуны также используются в качестве конструкционного материала. Их преимущество – высокая твердость, обусловленная мартенситной металлической основой и включениями цементита или специальных карбидов. Именно высокая твердость обеспечивает изделиям из этих чугунов важное эксплуатационное свойство – износостойкость, или способность противостоять абразивному, абразивно-ударному и абразивно-коррозионному изнашиванию.
Все перечисленные классы и конкретные названия серых и белых чугунов систематизированы в двух классификационных схемах на рис.2.2 и 2.3. Изучение фазовых превращений в чугунах и опора на указанные схемы позволит лучше уяснить правила маркировки отдельных классов чугунов.
Маркировка латуней
Двухкомпонентные(Cu + Zn)деформируемые латуни обозначают буквой Л и цифрой, указывающей массовое содержание меди в процентах:
|
Примеры: Л96, Л70, Л63.
Если латунь легирована, т.е. кроме цинка содержит другие элементы, то после буквы Л ставят подряд, без пробелов условные буквенные обозначения этих элементов, кроме цинка. За ними без пробела следует серия целых чисел, первое из которых показывает массовое содержание меди, а другие, разделяемые дефисом – массовое содержание легирующих элементов в соответствии с последовательностью их символов. Например, марка ЛАН59-3-2означает: латунь деформируемая, легированная, содержит 59 мас.% меди, около 3 мас.% алюминия и около 2 мас.% никеля (цинк – остальное). Другие примеры марок легированных деформируемых латуней: ЛАЖ60-1-1, ЛЖМц59-1-1, ЛА77-2, ЛМцА57-3-1.
Условные обозначения компонентов и наиболее распространенных легирующих элементов сплавах меди показаны в табл. 3.1. Обратите внимание, что некоторые из них отличаются от условных обозначений этих же элементов в марках сталей.
Таблица 3.1
Условные обозначения компонентов и легирующих элементов
в марках сплавов на основе меди
| Химический символ | Наименование легирующего элемента | Обозначение в марке | Химический символ | Наименование легирующего элемента | Обозначение в марке | |
| Sn | Олово | О | P | Фосфор | Ф | |
| Zn | Цинк | Ц | Pb | Свинец | С | |
| Al | Алюминий | А | Si | Кремний | К | |
| Mn | Марганец | Мц | Ti | Титан | Т | |
| Be | Бериллий | Б | Cr | Хром | Х | |
| Fe | Железо | Ж | Sb | Сурьма | Су | |
| Ni | Никель | Н | Zr | Цирконий | Цр |
Маркировка литейных латуней осуществляется иначе. Марка литейной латуни также начинается с буквы Л,но за ней следует без пробела символ второго главного компонента, цинка, и также без пробела и черточки целое число его процентов.
|
Примером таких марок двухкомпонентных литейных латуней могли бы быть следующие: ЛЦ40, ЛЦ30,… .
Однако в арсенале современных сплавов меди все литейные латуни имеют более сложный химический состав, т.е. являются легированными. Поэтому в марке за символом Ц и целым числом массовых процентов цинка следуют поочередно без пробелов и черточек символы других легирующих элементов с указанием их концентрации также в виде целого числа массовых процентов.
Если концентрация легирующего элемента округленно равна одному массовому проценту, цифра 1 после буквенного символа данного элемента не ставится. Подобный принцип описания химического состава уже известен нам по маркировке легированных сталей. Примеры марок легированных литейных латуней: ЛЦ23А6Ж3Мц2, ЛЦ40Мц3Ж, ЛЦ40С, ЛЦ16К4.
Маркировка бронз
Марка любой бронзы начинается с буквосочетания Бр, после которого точка не ставится. Далее для деформируемых и литейных бронз, как и при маркировке латуней, реализуются различные правила маркировки.
В марке деформируемой бронзы за буквосочетанием Бр без пробелов указывается последовательность символов легирующих элементов (см. табл. 3.1), а за ней также без пробела начинается последовательность целых или дробных чисел (с точностью до одной десятой), между собой разделяемых черточками и указывающих концентрацию элементов в массовых процентах. Примеры: БрОФ6,5-0,4; БрОЦС4-4-2,5; БрОЦ4-3;БрСуН6-2; БрСуНЦФ3,5-3,5-3,5-20-0,2.
В марке литейной бронзы за буквосочетанием Бр следуют поочередно без пробелов и черточек символ легирующего элемента и сразу за ним целое или дробное число, указывающее концентрацию в массовых процентах. Примеры:БрО3Ц12С5; БрО3Ц7С5Н1; БрО10Ф1; БрБ2,5; БрХ0,5.
Свойствами
Стали и сплавы с особыми физическими свойствами относятся к классу прецизионных и характеризуются точным химическим составом, отсутствием вредных примесей и неметаллических включений. Они, как правило, имеют заданную, созданную специальными деформационными и тепловыми обработками, структуру. Все это позволяет достигнуть определенных, нормируемых параметров сплавов, которы