В паровозостроении применяются чугун, сталь, медь и ее сплавы, олово,
свинец, сурьма, алюминий и их сплавы, асбест и другие материалы.
Чугун. Сплав железа с углеродом (при содержании углерода более 1,7%), а
также с небольшими примесями кремния, марганца, серы и фосфора
называется чугуном. Для отливки деталей паровозов применяется серый
чугун.
Серый чугун содержит значительное количество выделенного углерода,
располагающегося равномерно по всей массе чугуна в виде графита.
Механические качества серого чугуна в основном зависят от формы,
количества, величины и распределения графитных включений. Серый чугун
сравнительно мягок, легко плавится и в изломе имеет серую поверхность с
крупнозернистым строением.
Технические условия на отливки из серого чугуна установлены ГОСТ
1412-54, в котором механические свойства определяются пределом прочности
при изгибе и твердостью по Бринелю. Стандартные марки серого чугуна
обозначаются СЧ (серый чугун); к этим буквам добавляются два двузначных
числа: первое число - предел прочности при растяжении, второе - предел
прочности при изгибе (табл. 1).
Таблица 1. Марки и механические свойства серого чугуна
Из чугуна марки СЧ 00 изготовляют кронштейны, опоры, стойки, фланцы и
неответственные детали; из чугуна марок СЧ 12-28 и СЧ 15-32 - башмаки
для тормозных колодок, подбуксовые коробки, колосники, дымовые трубы,
конусы и мелкие отливки; из чугуна марок СЧ 18-36, СЧ 21-40, СЧ 24-44 -
паровозные цилиндры и их крышки, втулки золотниковые и поршневые,
барабаны для поршневых и золотниковых колец, насосные детали, буксовые
накладки и другие.
В последнее время в паровозостроении начали применять ковкие,
модифицированные и легированные чугуны, у которых механические и
физические свойства выше, чем у обыкновенного серого чугуна.
Сталь. Сталь отличается от чугуна меньшим содержанием углерода (не более
1,7%) и некоторых других примесей.
Сталь получают из чугуна путем выжигания примесей в бессемеровских,
томасовских и мартеновских печах. Твердость стали зависит от содержания
в ней углерода: чем больше углерода, тем она тверже, и наоборот. Стали,
содержащие до 0,2% углерода, применяют для сварки; эти стали вязки,
обладают небольшой твердостью и прочностью и хорошо свариваются. Стали с
содержанием 0,10 - 0,30% углерода применяют для изготовления цементуемых
деталей, которые должны обладать вязкой сердцевиной, но твердой
поверхностью. Стали с 0,35-0,55% углерода прочные, вязкие и хорошо
воспринимают закалку; их применяют для изготовления деталей машин,
работающих под нагрузкой. Сталь с 0,6-0,8% углерода применяют для
изготовления инструмента. Сталь с 1,0-1,7% углерода очень тверда после
закалки; из нее изготовляют инструмент для обработки металлов.
Существующие сорта стали делятся на две основные группы: углеродистые и
легированные или специальные.
Механические свойства углеродистых сталей зависят главным образом от
процентного содержания в них углерода. Углеродистые стали, в свою
очередь, делят на конструкционные, из которых изготовляют части машин, и
инструментальные - для изготовления инструмента.
Излом углеродистой стали - зернистый, светлосерого цвета, причем, чем
меньше в стали углерода, тем зерно ее крупнее, а цвет излома светлее. У
стали с большим содержанием углерода зерно мельче, а цвет излома темнее.
Если кусок стали прижать к вращающемуся наждачному кругу, то по длине,
форме и цвету искр можно судить о сорте стали: мягкие стали, с малым
содержанием углерода, дают пучок соломенно-желтых искр; чем больше в
стали углерода, тем пучок искр ярче (фиг. 1).
Углеродистая горячекатанная сталь обыкновенного качества изготовляется
на металлургических заводах по ГОСТ 380-50. В зависимости от
механических свойств и химического состава сталь делится на марки: Ст.
0, Ст. 1, Ст. 2 и т. д. до Ст. 7 (табл. 2).
Стали всех марок, кроме марки Ст. О, маркируют окраской торцов или
концов и клеймят. Для окраски установлены следующие цвета: Ст. 1 - белый
и черный, Ст. 2 - желтый, Ст. 3 - красный, qt 4 __ черный, Ст. 5 -
зеленый, Ст. 6 - синий, Ст. 7 - красный и коричневый.
Таблица 2. Состав и свойства мартеновской стали
Паровозные детали изготовляют из углеродистой конструкционной стали
следующих марок:
Ст. О - буферные стержни, рессорные прокладки, подбуксовые сварные
коробки, укрепляющие кольца бандажей, планки ползунов, шайбы, шплинты и
другие менее ответственные детали;
Ст. 1 -топочные связи;
Ст. 2 - валики ползунов и дышел, втулки дышловых валиков, кулисы и их
камни, валики и втулки кулисного механизма, ножи и валики рессорного
подвешивания, заклепки, котельные листы, связи, шпильки, болты и т. д.
Ст. 3 - рычажные передачи тормоза, тормозные винты, болты, связи,
листовые паровозные рамы, рессорные хомуты валики
Таблица 3 Состав и свойства котельной и топочной стали
Ст. 4 - рессорные подвески, стяжки, тяговые крюки, мелкие поковки;
Ст. 5 - золотниковые штоки, параллели и их болты, клинья ползунов,
золотниковые диски, маятники, золотниковые и эксцентриковые тяги,
буксовые клинья, болты междурамных скреплений;
Ст. 5 (с предъявлением дополнительных требований) -дышла, поршневые
скалки, пальцы кривошипов, контркривошипы.
В паровозостроении дополнительно применяется топочная сталь (Ст. ЗТ), из
которой изготовляют детали паровозной топки, подвергающиеся
непосредственному Действию пламени или горячих газов, и котельная сталь
(Ст. ЗК), из которой изготовляются остальные ответственные части
паровозного котла.
Листовая сталь этих марок изготовляется по ГОСТ 399-41 (табл. 3) и
отличается от обычной углеродистой стали марки Ст. 3 несколько
повышенной пластичностью, а Ст. 3Т - пониженной чувствительностью к
старению.
i В результате добавления к стали присадочных (легирующих) элементов -
хрома, вольфрама, молибдена, никеля, ванадия - эти стали называются
хромистыми, никелевыми, нержавеющими, быстрорежущими и т. д. Сталь в
отличие от чугуна хорошо куется, прокатывается, штампуется и поддается
закалке. Для лучшей обрабатываемости сталь отжигают.
