Детали машин : Черные металлы в конструкциях РЭС
Черные металлы в конструкциях РЭС
МОСКОВСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ
РАДИОТЕХНИКИ
ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ
Индивидуальное
задание по материаловедению
На тему
Черные металлы в конструкциях РЭС
Студента 2-го курса
Факультета РТС
Группы РК-1-01
Якушев Николай.
Преподователь:
Ахмадьярова Д.И.
1.
Понятие черных
металлов.
В понятие
черных металлов входят все металлические материалы содержащие железо: стали,
чугуны и др.
Черным металлам характерны такие
свойства как тепло- и электропроводность, кристаллическая структура, магнитные
свойства (производятся специальные трансформаторные стали, ферриты и др.)
3.
Диаграмма Железо-Графит.
Образование стабильной фазы графита в чугуне может
происходить в результате непосредственного выделения его из жидкого раствора
или вследствие распада предварительно образовавшегося цементита.
Процесс образования в чугуне (стали) графита называют
графитизацией.
Диаграмма состояния стабильного равновесия показана на
рис.87 (штриховые линии соответствуют выделению графита, а сплошные – выделению
цементита).
В стабильной системе при температурах, соответствующих
линии C'D', кристаллизуется первичный графит. При
температуре 1153 град С (линия E'C'F') образуется графитная эвтектика: аустенит +
графит.
По линии E'S' выделяется вторичный графит, а при
температуре 738 град С (линия P'S'K') образуется эвтектоид, состоящий из феррита
и графита.
Вероятность образования в жидкой фазе метастабильного
цементита, содержащего 6,67% С, значительно больше, чем графита, состоящего
только из атомов углерода. Графит образуется при очень малой скорости
охлаждения, когда степень переохлаждения жидкой фазы невелика.
Ускоренное охлаждение частично или полностью
останавливает кристаллизацию графита и способствует образованию цементита. При
охлаждении жидкого чугуна ниже 1147 град С образуется цементит.
В жидком чугуне присутствуют различные включения
(графит, SiO2 ,Al2O3 и др.). Эти частицы облегчают образование и
рост графитных зародышей. При наличии готовых зародышей процесс образования
графита может протекать и при температурах, лежащих ниже 1147 град С. Этому же
способствует легирование чугуна Si, который вызывает процесс графитизации.
При последующем медленном охлаждении возможно
выделение графита из аустенита и образование эвтектоидного графита в интервале
738-727 град С.
4.
Виды термообработки.
Упрочнению
термической обработкой подвергаются до 8-10% общей выплавки стали в стране. В
машиностроении объем термического передела составляет до 40% стали,
потребляемой этой отраслью.
Основными
видами термической обработки являются отжиг, нормализация, закалка и отпуск.
Отжиг
первого рода в зависимости от исходного состояния
стали и температуры его выполнения может включать процессы гомогенизации,
рекристаллизации, снижения твердости и снятия остаточных напряжений. Характерная
особенность этого вида отжига в том, что указанные процессы происходят
независимо от того, протекают ли в сплавах при этой обработке фазовые
превращения или нет. Поэтому отжиг первого рода можно проводить при
температурах выше и ниже температур фазовых превращений (критических точек А1
и А2 на рис. 87)
Высокий
отпуск. После горячей механической обработки
сталь чаще имеет мелкое зерно и удовлетворительную микроструктуру, поэтому не
требуется фазовой перекристаллизации (отжига). Но в следствии ускоренного
охлаждения после прокатки или другой горячей обработки легированные стали имеют
неравновесную структуру – сорбит, троостит, буйнит или мартенсит – и, как
следствие этого высокую твердость. Для снижения твердости сортовой прокат
подвергают высокому отпуску при 650 – 700 гр С (несколько ниже точки А1)
в течение 3 – 15 часов и последующему охлаждению. При нагреве до указанных
температур происходит распад мартенсита и/или бейнита, коагуляция и
сфероидизация карбидов в итоге
снижается твердость. Углеродистые стали подвергают высокому отпуску в
тех случаях, когда они предназначаются для обработки резанием, холодной высадке
или волочения.
Отжиг
для снятия остаточных напряжений. Этот вид отжига
применяют для отливок, сварных изделий, деталей после обработки резанием и др.,
в которых в процессе предшествующих технологических операций из-за
неравномерного охлаждения, неоднородной пластической деформации и т. п.
возникли остаточные напряжения.
Отжиг
второго рода заключается в нагреве стали до температур
выше точек Ас1 или Ас3, выдержке и, как правило,
последующем медленном охлаждении. В процессе нагрева и охлаждения протекают
фазовые превращения, определяющие структуру и свойства стали. После отжига
сталь имеет низкую твердость и прочность при высокой пластичности. В
большинстве случаев отжиг является подготовительной термической обработкой;
отжигу подвергают отливки, поковки, сортовой и фасонный прокат, трубы,
горячекатаные листы и т. д.
5.
Кодирование черных
металлов.
Углеродистые конструкционные стали.
Стали обыкновенного качества (ГОСТ 380 – 88). Углеродистую сталь обыкновенного качества изготовляют
следующих марок:
Марка Ст0 Ст1 Ст2 Ст3
Ст4 Ст5 Ст6
С, % 0,23
0,06- 0,09- 0,14- 0,18- 0,28- 0,28
0,12 0,15 0,22 0,27 0,37 0,49
Mn,% ----
0,25- 0,25 0,3- 0,4- 0,5- 0,5
0,5 0,5 0,65 0,7 0,8 0,8
Буквы <<Ст>> в марке
стали обозначают <<сталь>>, цифры – условный номер марки (с
увеличением номера возрастает содержание углерода), кроме того, ГОСТ
предусматривает стали с повышенным содержанием марганца (0,8-1,1%) – Ст3Гпс,
Ст3Гсп, Ст5Гпс.
В зависимости от условий и степени
раскисления различают стали:
1. спокойные "сп" (Ст1сп, Ст2сп и тд.);
2. полуспокойные "пс" (Ст1пс, Ст2пс и тд.);
3. кипящие "кп" (Ст1кп, Ст2кп и тд.).
Стали
обыкновенного качества, особенно кипящие , наиболее дешовые. В процессе
выплавки они наименее очищаются от вредных примесей. Массовая доля серы должна
быть не более 0,05%, фосфора не более 0,04%, а азота не более 0,08%.
С
повышением условного номера марки стали возрастает предел прочности и текучести
и снижается пластичность.
Качественные
углеродистые стали. Эти стали (ГОСТ 1050-74)
выплавляют с соблюдением более строгих условий в отношеняи состава шихты и
ведения плавки и разливки. К ним предъявляют более высокие требования по
химическому составу и структуре.
Качественные
углеродистые стали маркируют цифрами 08, 10, 15, 20, …, 85, которые указывают
среднее содержание углерода в сотых долях процента.
Низкоуглеродистые
стали (содержание углерода не более 0,25%) 05кп, 08,
07кп, 10, 10кп обладают невысокой прочностью и высокой пластичностью. Эти стали
без термической обработки применяют для малонагруженных деталей. Тонколистовую,
холоднокатаную сталь используют для холодной штамповки изделий.
Среднеуглеродистые
стали (0,3-0,5% С) 30,35,40,45,50,55 применяют после
нормализации, улучшения и поверхностной закалки для самых разнообразных деталей
во всех отраслях машиностроения.
Стали с
высоким содержанием углерода (0,6-0,85 % С) 60, 65,70,
80,85 обладают повышенной прочностью, износостойкостью и упругими свойствами;
применяют их после закалки и отпуска и поверхностной закалки для деталей,
работающих в условиях трения при наличии высоких статических вибрационных
нагрузок.
6.
Влияние легирующих
элементов.
Влияние кремния и марганца. Содержание
кремния в углеродистой, хорошо раскисленной стали в качестве примеси обычно не
превышает 0,37%, а марганца – 0,8%. Кремний, дегазируя металл, повышает
плотность слитка. Кремний, остающийся после раскисления в твердом растворе,
сильно повышает предел текучести. Это снижает способность стали к вытяжке и
особенно к холодной высадке. В связи с этим в сталях, предназначенных для
холодной штамповки и холодной высадки, содержание кремния должно быть
сниженным.
Марганец заметно повышает прочность,
практически не снижая пластичности и резко уменьшая красноломкость стали, т.е.
хрупкость при высоких температурах, вызванную влиянием серы.
Легирование хромистой стали ванадием 0.1 – 0.2% улучшает механические
свойства, такие стали менее склонны к перегреву.
Содержание малибдена в стали повышает ее термоустойчивость.
Примеси титана в стали повышает ее прочностные характеристики.
Примеси алюминия - влияют на магнитные свойства.
7.
Применение черных металлов в РЭС.
В РЭС
технологической переработке подвергают металлические материалы в виде:
-
листа для изготовления шасси, панелей, кожухов,
корпусов, отражателей антенн;
-
прута для изготовления для изготовления деталей
стаканчатой формы, винтов, гаек, заклепок и др.
-
профильного проката для изготовления этажерок, рам,
направляющих, каркасов, ферм, консолей и т.д.
-
проката трубчатой формы для изготовления
волноводных каналов
-
порошков для изготовления деталей небольших
размеров: вкладышей, экранов, шайб, деталей коробчатой формы, магнитов.
-
Чушки для изготовления различных деталей литьем:
радиаторов, волноводных каналов, деталей коробчатой формы.
По химическому составу металлические материалы
делят на черные и цветные. Черные металлические материалы – это железо и его
сплавы. Для конструкционных деталей используют сплавы на основе железа. Они делятся
на стали (содержание С менее 2,14%) и твердые сплавы.
-
сталь углеродистая общего назначения для
изготовления заклепок, крепежа, ручек, рычагов, элементов замка, штырей,
шпилек;
-
сталь углеродистая качественная конструкционная для
изготовления заклепок, крепежа, деталей коробчатой формы получаемых глубокой
вытяжкой;
-
сталь рессорно-пружинная для изготовления пружинных
деталей;
-
сталь легированная конструкционная для изготовления
зубчатых колес, крепежа, пружин, валов, осей, втулок;
-
сталь рессорно-пружинная легированная для
изготовления высококачественных пружин;
-
сталь повышенной и высокой обрабатываемости
резанием для изготовления болтов, гаек, осей, валиков, шпилек;
-
сталь подшипниковая для изготовления элементов
подшипников и деталей повышенной износоустойчивости, например, элементов осей,
петель, подвижных втулок;
-
сплавы специального назначения: коррозионные,
быстрорежущие, термостойкие и др.
В РЭС не применяют чугуны так как они тяжелые и
очень хрупкие. Сплавы из цветных металлов дороги, и как самые дешевые и
распространенные применяют сплавы на основе железа.
|