в) пружинные - для изготовления пружин, рессор, мембран и др. Главным требованием для них является высокая упругость, что характерно для сталей с содержанием углерода 0,5 - 0,65 % С.
2. Инструментальные стали - применяются для изготовления различных инструментов, которые испытывают значительные нагрузки и подвержены износу. Для обеспечения повышенной прочности и износостойкости инструментальные стали должны содержать более 0,65 % , но менее 1,35 % С, так как далее из-за хрупкости прочность снижается.
3. Стали специального назначения - стали с особыми свойствами: коррозионно-стойкие, жаропрочные, электротехнические, с особыми магнитными свойствами и др. Это большая группа легированных сталей.
1. По химическому составу стали могут быть углеродистыми (содержащими железо, углерод и примеси) и легированными (содержащими дополнительно легирующие элементы, введенные в сталь с целью изменения ее свойств).
2. По содержанию углерода стали делятся на
- низкоуглеродистые (до 0,25% С);
- среднеуглеродистые (0,25 -- 0,6% С) и
- высокоуглеродистые (более 0,6% С).
3. По структуре:
- доэвтектоидные (структура - феррит (светлый) и перлит (темный);
- эвтектоидные (перлит);
- заэвтектоидные (перлит и цементит).
4. По степени раскисления: кипящие (кп); полуспокойные (пс) и спокойные (сп).
5. По качеству стали различают
- обыкновенного качества,
- качественные,
- высококачественные и
- особовысококачественные
9. Примеры маркировки сталей различного назначения и их применение на судах.
В судостроении для изготовления корпусов судов используют стали с содержанием углерода до 0,23 % (высокопрочные - до 0,18 % С). Они обеспечивают оптимальные характеристики прочности и пластичности, ударной вязкости, хорошей свариваемости и хладостойкости
Сталь углеродистая инструментальная по ГОСТ 1435 - 99 маркировка (У7; У7 У7А 0,65%С - 0,74%С )
Сталь углеродистая конструкционная обыкновенного качества по ГОСТ 380 - 2005 (массовая доля серы в стали не более 0,05 %; фосфора - не более 0,04 %) (Ст0;Ст1Пс;Ст1кп; не более 0,23%С )
Сталь углеродистая конструкционная качественная по ГОСТ 1050 - 2013 (массовая доля серы в стали не более 0,04 %; фосфора - не более 0,03 %) (05кп)
Часть 2. Виды конструкционных чугунов, их свойства, область применения и маркировка
Рис. 7 Серый чугун
Рис. 8 Ковкий чугун
Рис. 9 Высокопрочный чугун
Чугун -- самый распространенный железоуглеродистый нековкий литейный материал, содержащий свыше 2% углерода, до 4,5% кремния, до 1,5% марганца, до 1,8% фосфора и до 0,08% серы. В практике применяют чугуны, содержащие 3ч3,5% углерода. Чугун обладает высокими литейными свойствами, поэтому широко используется в литейном производстве в качестве конструкционного материала. Он хорошо обрабатывается резанием. Из чугуна, имеющего невысокий коэффициент трения, изготовляют подшипники скольжения. Специально обработанный чугун (высокопрочный) по показателям качества успешно конкурирует со стальным литьем и кованой сталью. Недостаточная прочность и большая хрупкость чугуна объясняются наличием в нем крупных включений углерода в виде графита. Они содержат 1-3 %Si - обладающего сильным графитизирующим действием. Серый чугун широко применяется в машиностроении. Он хорошо обрабатывается режущим инструментом. Из него производят станины станков, блоки цилиндров, фундаментные рамы, цилиндровые втулки, поршни и т.д. Серые чугуны согласно ГОСТ 1412-85 маркируются буквами "СЧ" и далее следует величина предела прочности при растяжении (в кгс/мм2), например СЧ 15, CЧ 20, СЧ 35. Ковкий чугун получают путем отжига отливок из белого чугуна. Получение ковкого чугуна основано на том, что вместо неустойчивого цементита белого чугуна при повышенных температурах образуется графит отжига белого чугуна. Мелкие изделия сложной конфигурации, отлитые из белого чугуна, отжигают (получают ковкий чугун) для придания достаточной пластичности, необходимой при их использовании в работе. Ковкий чугун согласно ГОСТ 1215-79 маркируют буквами "КЧ" и далее следуют величины предела прочности при растяжении (в кгс/мм2) и относительного удлинения (в %), например, КЧ 35-10, КЧ 60-3
Высокопрочный чугун с шаровидным графитом получают модифицированием серого чугуна щелочно-земельными элементами. Чаще для этого используют магний, вводя его в жидкий расплав в количестве 0,02 - 0,03 %. Под действием магния графит кристаллизуется в шаровидной форме (рис. 3,б). Шаровидные включения графита в металлической матрице не являются такими сильными концентраторами напряжений, как пластинки графита в сером чугуне. Чугуны с шаровидным графитом имеют более высокие механические свойства, не уступающие литой углеродистой стали. Маркируют высокопрочный чугун согласно ГОСТ 7293-85 буквами "ВЧ" и далее следуют величины предела прочности при растяжении (в кгс/мм2), например ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 80 (Табл. 4). Так же, как и серые чугуны, они подразделяются по микроструктуре металлической основы в зависимости от полноты графитизации и бывают на ферритной, феррито-перлитной, перлитной основах. Высокопрочный чугун используется во многих областях техники взамен литой и кованой стали, серого и ковкого чугунов. Высокие механические свойства дают возможность широко применять его для производства отливок ответственного назначения, в том числе и в судовом машиностроении: головок цилиндров, турбокомпрессоров, напорных труб, коленчатых и распределительных валов и т.п.
Вывод: В ходе работы исследовали влияния содержания углерода на структуру и свойства углеродистой стали. Изучили правила маркировки и ознакомились с областью применения углеродистых сталей. Изучили виды конструкционных чугунов, их свойства, правила маркировки и области применения.
Выполнил студент Котов А. Д. группа СВ-5 ЗО 2 Б
Дата 10.03.2021 Оценка _________ Подпись преподавателя_________
Кафедра ТЭФ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
Цветные металлы и сплавы, применяемые на судах
Цель работы:
Изучение основных видов сплавов цветных металлов, применяемых на судах.
Примеры сплавов цветных металлов, применяемых на судах.
|
Обозначение |
Химический состав |
Физич. свойства |
Механич. свойства |
Методы обработки |
Область примен., примеры |
Преимущества |
Недостатки |
|
|
Сплавы на основе меди |
||||||||
|
Латуни-простыелатуни(Л96,90,85,80,70,68,63),специальнодеформируемые(ЛО70-1,ЛА-77-2,ЛН65-5,ЛС74-3),Специальныелитейные(ЛЦ16К4,ЛЦ25С2)Медно-цинковые припои(ПМЦ36,ПМЦ48,ПМЦ54)Бронзы-литейные(БрО8Ц4С3.Аллюминевыебронзы.(БрО11С3Н1,БрОС5-25)Кремнистыебронзы(БрА9Ж4).Бериллиеваябронза(БрБ2).Медно-никелевые сплавы(МНЖ5-1 |
Простая и специальная.ПМЦ36-содержит Cu-36%,Zn-64%.Бронзы-аллюминевые,кремнистые,марганцовистые,беррилиевые. БрО8Ц4С3-Sn-8%,Zn-4%,Pb-3%. Аллюминевые бронзы-до 11% Al. МНЖ5-1-ХС- от 5 до 6,5% Ni-от 1 до 1,4%, Fe-до 1%Mn-остальное |
Литейно оловянные бронзы-высокое литейное и антифрикционное свойство.ФСв-чистая медь имеет цвет красных оттенков, а в свежем изломе розовый температура плавления 1356К, плотность-8,9. |
Латуни-литейная и деформируемая. Простая-при увеличении цинка до 30-35% пластичность и прочность растут.бронзы-литейные и диформируемые. Аллюминевые бронзы-высокие. Кремнистые бронзы-высокие. |
ТСв-хорошая обрабатываемость давлением,резанием,хорошо полируется,паяются,при сварке частично. Бронзы-давление.литейно оловянные бронзы-резание. Кремнистые бронзы-термообработка. Бериллиевая бронза-резание. |
Л96-токопроводящие детали,кабельные наконечники,ножи рубильников,Л90-штуцеры медных и медноникелевых трубопроводов пресной и морской воды, Л86-трубки теплообменников, детали паровых турбин,ЛО70-1-детали работающие в морской воде с применением протекторной защиты,ЛМц58-2,ЛС59-1-детали судовой арматуры в системах воздуха, детали иллюминаторов,ЛМцЖ55-3-1-гребные венты, тарелки клапанов,ЛН65-5-трубки конденсаторов.БрО10Ц2-детали судовой арматуры. Кремнистые бронзы-гребные винты,арматура. МНЖ5-1-судостроение. |
Латунь- добавка лигерующих элементов значительно увеличивает прочность и сохраняется высокая пластичность что является ценным свойством. ТСв-при хорошем химическом составе хорошие литейные свойства. ЭСв- хорошая сопротивляемость коррозии на воздухе и в пресной воде,. литейно оловянные бронзы-хорошо лудятся,хорошо сопротивляются коррозии в морской воде. Аллюминевые бронзы-хорошая свариваемость,имеют высокую сопротивляемость. Кремнистые бронзы-высокие антикоррозионные свойства,легко свариваются и паяются. Бериллиевая бронза-хорошо свариваема. Бериллиевая бронза-имеет хорошую сопротивляемость коррозии |
ЭСв-в морской воде подвержены в разной степени обесцинкованию-избирательной электрихимической коррозии. литейно оловянные бронзы-высокая стоимость и небольшая прочность. Аллюминевые бронзы-литейные свойства хуже,чем у литейных оловянных бронз,при больших скоростях движания морской воды возможно обезаллюминивание. Бериллиевая бронза-высокая стоимость сплава. |
|
|
Сплавы на основе алюминия |
||||||||
|
Нпр, ФСв, МСв, ТСв, ЭСв, Пл, Маркировака аллюминия А (А995, А99, А97, А95, А85, А8, А7), Пр |
ВАЛ6 - Si -12%, Cu - 3,5%, Mg - 1%, Ni - 2,5%, Mn - 0,5%, Ti - 0,2% |
Малая плотность (2.7 г/см3) Высокая пластичность Низкое удельное электрическое сопротивление (0,027 Ом·мм2/м) Высокая теплопроводность (203.5 Вт/(м·К) Высокая светоотражательная способность. Низкая температуру плавления (660°С). |
Сплав ФМц в отожженном состоянии имеет предел прочности при растяжении 90 - 150 Мпа и относительное удлинение 18-20%. Сплав В95Б в отожженном состоянии имеет предел прочности при растяжении 500 Мпа и относительное удлинение 3%. Высокопрочные многокомпонентные сплавы с добавкой 5-7% цинка - В95, В96. После закалки и последующего искуственного старения сплав В95 имеет предел прочности при растяжении 600 Мпа при относительном удлинении 8% |
Обработка прокаткой, Обработка прессованием, обработка давлением, обработка сваркой, термообработка, штамповка, клепание, отливка |
Пр - АМц, АМг2 - сварные переборки, емкости для масла, топлива, кожухи дымовых труб, декоративные изделия. АМг3 - сварные детали и конструкции судов, радиаторы, трубы систем воды, масла, топлива, дельные вещи. АМг5, АМг6 - корпуса речных судов, надстройки и другие корпусные конструкции морских судов, спасательные шлюпки, катера, сварные мачты, трапы, сходни, крышки люков, иллюминаторы, заклюпки. Д16 - детали и изделия, не контактирующие с морской водой и соединяемые клепкой(переборки, легкие двери, настил, металлическая мебель). АК4 - поршни высокооборотных двигателей внутреннего сгорания, крыльчатки центробежных компрессоров. В95 - детали холодильной техники. АК6, АК8 - штампованные и кованные детали сложной формы. |
ФСв - Высокая электро- и тепловодность, малая плотность, хорошая отрательная способность. МСв - Высокая пластичность. ТСв - хорошая обрабатываемость давлением, хорошая свариваемость, хорошие литейные свойства. ЭСв - высокая коррозионная стойкость в пресной воде, топливе, масле, нечувствительность к царапинам, неохрупчиваемость при низких температурах. |
МСв - низкие показатели прочности. ТСв - плохая обрабатываемость резанием, плохие литейные свойства, при сварке плавлением имеют место специфические трудности: деформации и возможность прожогов. |
|
|
Титан и его сплавы |
||||||||
|
НПр,ФСв,МСв,ТСв,ЭСв,Пл,Пр.Марки:ВТ1-0,ВТ1-1,ВТ1-2Сплавытитана(ВТ3-1,ВТ6,ВТ5-1 |
Почти все сплавы содержат алюминий .Mn до 2%,Mo до 4%, Sn до 3%, V до 5%, Cr, Si ВТ3-1-XC-5,5-7%,Al-0,8%-2,3%,Сr-2-3%, Mo- менее 1%, Fe и Si |
Серебристо-белый цвет,температура плавления около 1940К,плотность 4,5, немагнитен,имеет низкую электропроводнсть.физический придел текучести 350-650Мпа.модуль упругости 112000МПа. |
Предел прочности при растяжении 450-700Мпа |
Давлением, резанием |
Изготовление гребных винтов, насосов,корпусов ПЛ и некоторых типов сцдов. В медицине используют как имплантант, в электронике- как гетер для увеличения вакуума в электонных лампах. Гражданское судопроизводство, а так же промышленность авиационная, космическая, химическая, медицинская, атомная. |
Хорошая свариваемость.хорошие литейные свойства. Весьма высокая сопротивляемосткоррозии в морской и пресной воде.не подвержена обрастанию ракушками и другими морскими организмами в отличии от стальной обшивки судна |
Высокая чувствительность к надрезам вызывает охрупчивание. Квитационная эрозия, склонен к наклепу, в сочетании с низким модулем упругости E это приводит к необходимой дополнительного увеличения толщины и массы деталей, высокая окисляемость и газопоглощаемость. Высокая стоимость. |
Вывод: В ходе работы изучили основные виды сплавов цветных металлов, применяемых на судах.
Дата 10.03.2021 Оценка __________________ Подпись преподавателя________________