Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 с.

Сталь

Сталь — сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода
менее 2,14%. Различают:

  • низкоуглеродистые стали — 0,1-0,25% С;
  • среднеуглеродистые стали — 0,35-0,55% С;
  • высокоуглеродистые стали — 0,55-0,80% С.

Условные обозначения легирующих элементов:

  • алюминий — Ю;
  • бор — Р;
  • ванадий — Ф;
  • вольфрам — В;
  • кобальт — К;
  • кремний — С;
  • марганец — Г;
  • медь — Д;
  • молибден — М;
  • никель — Н;
  • ниобий — Б;
  • титан — Т;
  • тантал — Та;
  • фосфор — П;
  • хром — Х;
  • цирконий — Ц.

Марка легированной стали составляется из букв, соответствующих легирующим элементам. Если содержание элемента не превышает 1%, соответствующая буква не сопровождается справа цифрой, если содержание элемента более 1%, справа ставится цифра содержания элемента в процентах.

В начале марки слева от букв указывается среднее содержание углерода в сотых долях процента — двузначная цифра, либо в десятых долях процента — однозначная цифра.

Обозначения марок сталей: ст.40Х, ст.40ХН, ст.35ХСА — легированные марки сталей; 38ХН3МА — высоколегированная сталь. Подшипниковая сталь — ШХ15.

Углеродистые стали

Конструкционная сталь обыкновенного качества — Ст.0, Ст.1, Ст.2, Ст.3, Ст.4 поставляется по механическим свойствам. С увеличением цифры повышаются предел прочности и предел текучести, износостойкость, снижаются относительное удлинение и ударная вязкость.

Конструкционная углеродистая качественная сталь — 05, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50. Двузначное число — содержание углерода в сотых долях процента. При повышенном содержании марганца справа ставится буква Г — 60Г, 65Г (пружинная сталь).

Качественная углеродистая инструментальная сталь — У7, У8, У10, У12 (У — углеродистая, цифра — среднее содержание углерода в десятых долях процента). При повышенном содержании марганца справа ставится буква Г — У8Г. В марках высококачественной инструментальной углеродистой стали в конце добавляется буква А — У8А. Углеродистая инструментальная сталь имеет высокое содержание углерода С = 0,8-1,4%, слаболегирована легирующими элементами: C, Cr, Mn, Si; закалка от 750 °С до 800 °С; отпуск — 180 °С; НRС = 65; скорость резания v < 10 м/мин.; максимальная температура резания t = 200-300 °С.

Быстрорежущие стали — сильнолегированные стали с большим содержанием W, Cr, V, Co; закалка — 1350 °С; отпуск — 600 °С; скорость резания v < 25–40 м/мин.; максимальная температура резания: t = 700-750°С. Обозначение:

  • вольфрамовые стали Р9;
  • вольфрамо-ванадиевые стали Р9Ф5;
  • вольфрамо-молибденовые стали Р6М3;
  • вольфрам-окобальтовые стали Р6К5;
  • вольфрамо-кобальтово-ванадиевые стали Р18К5Ф2;
  • вольфрамо-молибденово-кобальтовые стали Р6М5К5.

Твёрдый сплав

  1. Сплавы на основе карбида вольфрама и кобальта в качестве связки, обозначаются ВК.
  2. Сплавы на основе карбида вольфрама с добавкой карбида титана и кобальта в качестве связки, обозначаются ТК.
  3. Сплавы на основе карбида вольфрама с добавкой карбида титана и тантала, и кобальта в качестве связки, обозначаются ТТК.

Скорость резания v < 200-250 м/мин.; максимальная температура резания —
t = 1200-1300°С. Обозначения — Т5К10, Т15К6, ВК8, ВК6. Вредные примеси в стали — сера, газы. Полезные примеси в стали — марганец, кремний. Дефекты — флокены, волосовины, неметаллические включения.

Чугун

Чугуны — сплавы железа и углерода при содержании углерода 2,14-6,7 %. Чугун КЧ — ковкий чугун, СЧ — серый, ВЧ — высокопрочный.

Свойства металлов

Пластичность — свойство металла менять свою форму и размеры без разрушения под действием внешних сил.

Перед ковкой металл нагревается до 1250°С. Нижний предел температуры ковки металла — 700 °С. Рубку металла на молоте можно проводить при температуре 800 °С.  Температура плавления стали — 1 535 °С.

Твердость закаленной стали с увеличением содержания углерода увеличивается. Склонность к образованию трещин при закалке повышается с увеличением содержания углерода. Прочность металла с понижением температуры возрастает. Ударная вязкость металла с повышением температуры уменьшается.

Литье

Величина литейных уклонов на отливках — 5-7°. Рекомендуемые марки сталей, применяемые для изготовления заготовок методом литья — 35Л, 40ХЛ. Усадка металла — уменьшение объема и размера при охлаждении.

Сплавы

Сплавы меди — бронзы и латуни. Сплавы меди с оловом, содержащие добавки свинца, фосфора и цинка — оловянистые бронзы. Сплавы из меди с добавками алюминия, марганца, кремния — специальные бронзы. Обладают высокой прочностью, антифрикционными свойствами и коррозионной стойкостью.

Латунь — это сплав меди с цинком, содержащий добавки олова, марганца, никеля, алюминия, железа. Обладает хорошими механическими и технологическими свойствами.

Баббиты — это мягкие антифрикционные сплавы на оловянной и свинцовой основе с добавками сурьмы и меди.

В качестве заменителей баббитов используют антифрикционные сплавы на цинковой основе и антифрикционные чугуны.

Сормайт — это твердый сплав для наплавки.

Твердость — способность материала оказывать сопротивление при местных контактных воздействиях пластической деформации. Твердость определяет качество изготовленного инструмента, возможность использования металла для различных деталей механизма, обрабатываемость металла.
Твердость по Бринеллю определяется вдавливанием стального закаленного шарика в поверхность детали при заданном давлении. Твердость по Бринеллю вычисляется по формуле:

НВ = Р / F Н/мм2,

где НВ — твердость по Бринеллю, Р — нагрузка на шарик, Н, F — площадь поверхности отпечатка, мм2. Обычно твердость по Бринеллю применяют для чугуна и стали твердостью до НВ = 400.

Твердость по отпечатку конусом — твердость материала, определяемая
путем вдавливания в него стального конуса с углом при вершине 90° и вычисляемая как частное от деления нагрузки на боковую поверхность полученного отпечатка.

Твердость по отпечатку пирамиды — твердость материала, определяемая путем вдавливания в него алмазной четырехгранной пирамиды стандартных размеров. Вычисляется как частное от деления нагрузки на поверхность полученного отпечатка.

Твердость по Роквеллу определяется вдавливанием алмазного наконечника конической формы с углом конуса 120° в испытуемый материал. Отсчет твердости проводится по шкале прибора. Примерно равные значения твердости — 401 НВ (по Бринеллю), 42 HRC (по Роквеллу).

Твердость по отскоку (по Шору) определяется по высоте отскока бойка весом 2,5 г с алмазным наконечником, свободно падающего с определенной высоты. Метод удобен для определения твердости деталей.

Твердость по царапанию — твердость материала, определяемая путем царапания его поверхности стандартным наконечником в определенных условиях.

Приборы для определения твердости делятся на стационарные и портативные.

Стационарный прибор для измерения твердости по методу Роквелла
металлов и сплавов, пластмасс, графита и электрографита TP5014 в соответствии с ИСО 6508-86, ДИН 50 103 и АСТМЕ 18-74 имеет электромеханический привод приложения и снятия основной нагрузки, комплект нагрузкой 600 Н. Шкала В — мера твердости (90±10) HRB показывает твердость при вдавливании стального шарика (∅1,59 мм) под нагрузкой 1 000 Н. Шкала С — мера твердости (65±5) НRС
показывает твердость при применении алмазного наконечника под нагрузкой 1 500 Н. Масса — не более 85 кг.

Портативные твердомеры используют метод измерения Либа, предложенный в 1978 году. Метод заключается в определении соотношения скорости отскока ударного элемента к скорости его падения и умножении результата на 1 000. Для отдельной группы материалов (например, сталь, алюминий и т.д.) значение твердости Либа непосредственно выражает их свойства твердости и поэтому может быть пересчитано в традиционные единицы твердости: Rockwell B и C, Vickers, Brinell и Shore D. Диапазон измерения твердости HB — 93-674; HRB — 59,6-99,2; HRC — 17,9-68,5; HV — 83-976; HS — 32,2-99,5. Результат измерения — в цифровом виде в выбранных единицах твердости. Габаритные размеры — 160×70×40 мм.  Масса прибора — не более 0,4 кг.
Твердость рабочей части режущего инструмента (сверл, зенкеров, разверток, метчиков) должна быть не хуже HRC — 59-65. Твердость и острота зубьев напильников из инструментальной углеродистой стали марок У10, У12, У13 или из хромистой стали марок ШХ6, ШХ9, ШХ15 должна обеспечивать сцепляемость со стальной пластинкой твердостью не менее HRC 54. Твердость хвостовика напильника HRC 35. Твердость рабочих концов шабера после закалки должна быть HRC — 62-66. Твердость лезвий ножниц HRC — 52-58. Твердость рабочей части
зубил HRC — 52-57, твердость ударной части HRC — 32-40.

< 7.2. Фундаменты Содержание 7.4. Мерительный инструмент >