Наибольшее применение в машиностроении имеют сплавы железа с
углеродом (черные металлы); в зависимости от содержания углерода они
разделяются на две группы - чугуны и стали.
Сталь содержит не более 1,7% углерода, а чугун - от 1,7 до 4,5%. С
повышением содержания углерода уменьшаются удельный вес, температура
плавления и вязкость сплава, увеличиваются твердость и хрупкость.
Чугун отливается, обрабатывается на станках и поддается сварке, при
нагреве он не размягчается и остается хрупким; температура плавления
чугуна - 1150-1250°.
Сталь куется, поддается сварке, прессуется, прокатывается, тянется,
отливается и обрабатывается на станках. Температура плавления стали - от
1200 до 1530°.
Сталь и чугун, помимо железа и углерода, содержат кремний, марганец,
фосфор и серу, влияющие на их качества. Кремний улучшает литейные
свойства чугуна, увеличивает упругость и прочность стали, но понижает
способность к сварке. Марганец повышает твердость, упругость и предел
прочности при растяжении. Сера делает чугун густотекучим и пузыристым,
придает красноломкость, ухудшает ковкость и способность стали к сварке.
Фосфор понижает механические свойства и вызывает хладноломкость, но
делает чугун более жидко-плавким.
Чугун получают из железных руд в доменных печах, где происходит
освобождение руды от кислорода и насыщение железа углеродом.
В зависимости от состояния и содержания углерода, а также содержания
других элементов чугуны разделяются на:
а) литейные, или серые, которые легко обрабатываются на станках и хорошо
заполняют литейную форму; из них отливают блоки цилиндров, поршневые
кольца, маховики, картеры маховиков и коробок передач, впускные и
выпускные трубопроводы и т. д.;
б) передельные, или белые, которые отличаются твердостью и хрупкостью,
при отливке дают большую усадку, поэтому идут только на переработку в
сталь и в ковкий чугун;|
в) легированные, которые содержат, кроме шести указанна выше основных
элементов, присадки хрома, никеля и ДРУпЦ металлов, повышающих
механические свойства, стойкость пpотив коррозии и жаростойкость. 1Я
Детали из ковкого чугуна получаются путем отжига отливок белого чугуна.
Ковкий чугун имеет повышенную сравнительно с серым чугуном вязкость и
прочность, близкую стали. Из ковкого чугуна изготовляют кронштейны,
картер коробки дифференциала, педали сцепления и тормоза, тормозные
колодки, ступицы и т. д. Из специального ковкого чугуна изготовляют
поршни двигателей ЯАЗ, втулки рессор и другие детали, работающие на
износ.
Сталь получают из чугуна путем удаления из него части углерода и
понижения содержания вредных примесей - фосфора и серы, что может быть
выполнено различными способами: бессемеровским, мартеновским и в
электрических печах. Наибольшее распространение имеет мартеновский
способ получения стали путем переплавки чугуна и стального лома. А
По химическому составу стали разделяются на углеродистые и легированные,
а по назначению - на конструкционные, инструментальные и специального
назначения.
Углеродистыми называют стали, которые содержат: кремния не более 0,4%,
марганца не более 0,8%, серы не более 0,05% и фосфора до 0,045%.
Легированные стали отличаются от углеродистых добавкой присадок, которые
улучшают свойства стали. Такие присадки, как хром, никель, ванадий и
др., повышают прочность стали; никель и ванадий, кроме того, увеличивают
вязкость, хром и ванадий- твердость, хром и никель - стойкость против
коррозии.
Конструкционные стали применяют для изготовления деталей машин, станков
и сооружений. Стали специального назначения являются легированными
сталями, обладающими особыми свойствами (магнитные, нержавеющие,
жароупорные, кислотоупорные и др.).
Согласно ГОСТу, качественные углеродистые конструкционные стали
обозначаются: а) при содержании марганца не более 0,80%- 05 кп, 05, 08
кп, 10, 15, 20, 25 и т. д.; б) при большем содержании марганца - 15Г,
20Г, 10Г2 и др. Здесь пер-^ вые две цифры обозначают среднее содержание
углерода в сoтых долях процента, буква Г -что марганца около 1%. (если
марганца содержится больше 1%, после буквы Г ставится цифра 2), буквы <кп>
- что сталь кипящая (при производстве можно получить сталь кипящую и
спокойную).
Инструментальные углеродистые стали обозначают У7, У8, у9? У9А и т. д.,
где буква У указывает назначение стали, цифры - содержание углерода в
десятых долях процента, буква 4 -- высокое качество стали (с минимальным
содержанием вредных примесей).
Для легированных сталей установлены следующие буквенные обозначения
присадок: В - вольфрам, Г - марганец, Д - медь, К - кобальт, М -
молибден, Н - никель; П - фосфор; р -бор, С - кремний, Т - титан, Ф -
ванадий; X - хром; К) - алюминий.
Две цифры, стоящие впереди марки легированной стали, обозначают
содержание углерода в сотых долях процента, одна цифра - в десятых долях
процента, а если цифры нет, содержание углерода более 1%. После цифр
ставятся буквы, обозначающие присадки. Если содержание присадки
превышает 1%, то после буквы ставится цифра, указывающая содержание
присадки в целых процентах.
Примеры. Марка 12ХНЗА обозначает высококачественную хромоникелевую сталь
с содержанием 0,12% углерода и около 3%> никеля; марка 9ХС -
хромокремнистую сталь с содержанием 0,9°/о углерода, около 1°/о хрома и
IR кремния; марка Х12-хромистую сталь с содержанием углерода более 1°/о
и хрома около 12°/о.
Марки сталей, применяемых при изготовлении деталей автомобилей: 20 - для
изготовления валиков, пальцев и втулок, подвергаемых цементации; 35 -
для вилок, рычагов, болтов и гаек; 45 - для коленчатых и
распределительных валов, поршневых и рессорных пальцев, передних осей;
45Г2 и 40Р (0,002-0,004% бора)-для шатунов; 40Х-для впускных и Х9С2,
Х10С2М -для выпускных клапанов; 40Х, ЗОХГТ и 12ХНЗА - для валов и
шестерен коробок передач; 18ХГТ, 20ХНМ, ЗОХГТ и 40 ХГТ - для шестерен
главной передачи и дифференциала, поворотных цапф, тормозных рычагов,
деталей рулевого управления; 15Х и 20Х - для шкворней, крестовин
карданов и сателлитов; 35ХГС, 40Х, 40ХНМА и 40ХГР -для полуосей; 1Х18Н9Т
и 2X13 - для валиков водяных насосов и Деталей гидравлического привода
тормозов; 50, 60, 65 и 65Г - для пружин; 50ХГА и 55С2 - для листов
рессор; 25 и ЗОТ - Для деталей рам; листовые стали 05 кп, 08 кп, 08 и 10
- для кузова, деталей оперения и капотов.
