- •Предмет, цель и содержание курса «материалы и материаловедение»
- •Роль отечественных ученых в становлении науки о материале и материаловедении.
- •Материалы электронных средств.
- •1. Классификация материалов.
- •2. Качество материалов электронных средств:
- •Кристаллическое строение материалов.
- •Виды дефектов кристаллической решетки.
- •Кривые охлаждения и нагревания материала.
- •Влияние степени переохлаждения на кристаллическое строение материалов.
- •Модифицированные материалы.
- •Сплавы материалов. Диаграммы состояния сплавов.
- •Механические характеристики материалов
- •Стали и сплавы.
- •Классификация сталей.
- •Вляиние углерода и примесей на свойства сталей
- •Классификация, маркировка и свойства углеродистых сталей
- •Легированные стали
- •Инструментальные стали
- •Стали и сплавы с особыми физико-механическими свойтствами
- •Цветные металлы и их сплавы
- •Алюминий и его сплавы
- •Медь и её сплавы
- •Магний и его сплавы
- •Титан и его сплавы
- •Радиоматериалы Диэлектрические материалы
- •Газовые диэлектнрики
- •Жидкие диэлектрики
- •Синтетические жидкости
- •Твёрдые диэлектрики
- •Активные диэлектрики
- •Полупроводниковые материалы
- •Кремний
- •Германий
- •Полупроводниковые соединения
- •Аморфные металлические сплавы
- •Проводниковые материалы
- •Сверхпроводниковые материалы
Классификация, маркировка и свойства углеродистых сталей
Все углеродистые стали классифицируются на 2 группы:
стали обыкновенного качества – ОК, (ГОСТ 380-71);
качественные стали – К. (ГОСТ 1050-74).
Стали обыкновенного качества классифицируются:
по технологическому признаку:
кипящие стали (КС);
полуспокойные стали (ПС);
спокойные стали (С);
по назначению: А, Б, В.
Группа А
Материал |
σвр кгс/мм |
σ, % |
ст 1кп |
31 |
32-35 |
ст 2кп |
41-52 |
22-25 |
Класс А регламентируется по механическим характеристикам и указывается химический состав.
σ, % - относительное удлинение.
Стали класса А применяются для изготовления штамповочных деталей.
Группа Б
Материал |
C, % |
Mn, % |
Si, % |
БСт 1кп |
0,06-0,12 |
0,25-0,6 |
0,05 |
БСт 2кп |
0,18-0,26 |
0,4-0,7 |
<0,07 |
Стали группы Б регламентируются по химическому составу, но не указываются их химические свойства.
Стали группы В регламентируются по химическому составу и по механическим характеристикам.
Качественные стали получаются по средствам лучшего выжигания или удаления серы и фосфора из выплавленной руды.
В них: Si<0,004%, P≤0.035%.
Качественные стали подразделяются на 3 группы:
низкоуглеродистые стали (С< 0,25%): сталь 8; 10; 15; 20; 25; эти стали не подвергаются закалке, имеют хорошие пластические свойства, но подвергаются цементации;
среднеуглеродистые стали: стали 30; 35; 40; 45; 56;
высокоуглеродистые стали: стали 60; 65; 70; 75; 80; 98.
Специальные углеродистые стали – автоматные стали: А12, А20, А30. Эти стали изготавливаются в виде пруткового материала, имеют точные размеры по диаметру, содержат немного серы. В процессе обработки таких сталей появляется стружка, которая обладает высокой ломкостью, чтобы не ломать инструмент. Применятся в токарных станках, автоматах.
Легированные стали
Углеродистые стали не обладают достаточно хорошими физико-механическими свойствами. С целью увеличения прочности, пластичности эрозионной стойкости, износостойкости в процессе выплавки в них вводятся другие элементы: хром, никель, кремний, марганец. Кроме этих элементов и вместе с ними вводят вольфрам, молибден, титан, бор и др.
Эти вводимые элементы называются легирующими, а сами стали – легированными.
Для маркировки легированных сталей вводятся специальные обозначения легирующих элементов:
Сr – X Si – C V – Ф B – P
Ni – H Ti – T Co – K Cu – D
Mn – Г W – B P – П Al – Ю
Пример: 12ХН3А – 0,12% содержания углерода, легирован однопроцентным хромом (Х), содержит 3% никеля (Н3), сталь улучшенная (А).
Некоторые легированные стали имеют оригинальную маркировку: ШХ15, сталь Е320. Р18, Р9 – инструментальные стали, предназначены для изготовления сверл, резцов, металлорежущих инструментов. Р18 – жаростойкая сталь.
Влияние легирующих элементов.
Наиболее широко используется хром. Он увеличивает прочность, износостойкость, коррозионную стойкость. Если в стали содержится более 12% хрома, то сталь становится нержавеющей.
Cr > 12% - нержавеющая сталь;
20-30% - жаростойкая сталь.
Наиболее универсальным является никель. Это дефицитный материал, увеличивает вязкость, прочность, жаростойкость сталей, используется во всех легированных сталях.
Mn улучшает механические свойства, увеличивает хрупкость сталей.
Кремний улучшает магнитные и упругие свойства сталей.
Кобальт улучшает механические свойства, увеличивает вакуумную плотность сталей. Его часто добавляют в установки высокого вакуума.
Легированные стали классифицируются по химическому элементу, стоящему в маркировке первым:
Кремнистые стали:
55С2 60С2Х2
60С2 60С2Х2Ф1А
Марганцевые стали:
15Г1 25Г1 70Г1 30Г2 65Г
20Г1 30Г1 20Г2 40Г2
Хромистые стали:
15Х 30Х
20Х 40Х
Хромомарганцевые стали:
30ХГС; 35ХГС – высокая прочность на растяжение σвр=130 кгс/мм2
Хромоникелевые стали:
20ХН; 30ХН; 12ХН3А; 18КН9Т и др.