Ответы на экзаменационные вопросы № 1-30 дисциплины "Материаловедение" (Кристаллическая структура металлов и сплавов: основные типы кристаллических решёток, примеры Ме, имеющих ОЦК и ГЦК. Композиционные материалы), страница 7

19. Чугуны.

В общем машиностроении используются:

а) серые чугуны, графит в виде пластинок, лепестков СЧ10, СЧ20, СЧ40, где цифра – временное сопротивление разрыву в МПа*10-1. Применяется для корпусных деталей, худ. литьё и менее ответственные детали – вал.

б) ковкие чугуны, графит хлопьевидный. Применяются для деталей сельхоз машин, автомобилей, тракторов и т.д. КЧ33-8, КЧ35-10, где первые цифры – временное сопротивление разрыву кгс/мм2 ; вторые – относительное удлинение в %.

в) в настоящее время наблюдается тенденция по замене ковкого чугуна высокопрочным: ВЧ45, ВЧ60, ВЧ80, где цифра означает минимальное значение временному сопротивлению разрыву  МПа*10-1 , из которых изготовляются ответственные детали машин: конические зубчатые передачи, коленчатые валы, детали машин. Свойства чугунов зависят от формы графитного зерна, от количества графита, от типа металлической основы.

Достоинства перед сталями: нечувствительность к качеству поверхности, высокие литейные свойства, высокие антифрикционные свойства, высокая демпфируемая способность.

20. Углеродистые конструкционные стали.  Конструкционные легированные стали общего назначения.

Дешевле, легче обрабатываются резанием, хорошо закаливаются на высокую твердость, но низкая прокаливаемость, то есть для деталей малых размеров (12 мм) и высокие закалочные напряжения, то есть для деталей несложной конфигурации. Используются стали обыкновенного качества, которые маркируются: ст 0 кп – кипящая, ст 1 пс - полуспокойная, ст 2 сп – спокойная.

Качественные: сталь 5кп, 10пс, 15 и т.д., где цифра означает среднее содержание углерода в сотых долях. Кп, пс, сп – степень раскисления. Если буквы не стоят, то сталь спокойная. Качественная сталь по сравнению с обыкновенной содержит меньше вредных примесей, то есть обладает большей вязкостью, следовательно качественные стали применяются для более ответственных деталей. В стали, содержащей углерода до 0,25% для листовой штамповки 0,15%, для цементуемых 0,15 – 0,30%, для улучшающей стали 0,3 – 0,5%, 0,5 – 0,65% для рессор, пружин и аммортизаторов.

В результате термической обработки у пружин можно получить прочность σв =800 МПа, у улучаемых сталей σв =900 МПа.

Достоинством этих сталей перед углеродистыми является высокая прокаливаемость, то есть детали можно изготавливать больших размеров, меньше критическая скорость закалки, то есть можно изготавливать более сложной конфигурации и более сложные механические свойства – σв =1500 МПа.

Для деталей, работающих в условиях трения и износа с динамическим нагревом используются цементуемые стали 20ХА, 25ХГС, после цементации, закалки  и низкого отпуска. Для деталей в сложно-исполнительном состоянии используются улучшаемые стали после закалки и высокого отпуска: 40Х, 40ХН, 40ХНМ, 38Х2Н4ВА. Чем больше легирована сталь, тем больше её прокаливаемость; если сталь не легирована молибденом или вольфрамом, то стали нужно отпускать либо в воде, либо в масле.

21.Конструкционные, теплоустойчивые и жаропрочные стали.

Жаропрочными – называются стали, работающие под напряжением при высоких температурах в течении определённого времени, обладающие при этом достаточной жаростойкостью.

 Теплостойкими - называются стали, работающие в нагруженном состоянии

При температурах до 600 градусов.

 В нагруженном состоянии повышение температур может привести к разрушению при значительно низших напряжениях, чем при испытаниях при комнатных температурах, т.к. в металлах развивается процесс ползучести. Сопротивление материала ползучести характеризует его жаропрочность. Вводится предел ползучести σ0.2/100 – допустимая деформации 0.2% за 100 часов работы.

Жаропрочный материал зависит от межатомной связи и структурного состояния. Чем выше температура плавления металла, тем выше жаропрочность.