Строительные машины и оборудование, справочник





Черные металлы в автомобилестроении

Категория:
   Автомобилестроение


Черные металлы в автомобилестроении

К черным металлам (сплавам) относятся чугун и сталь, которые широко применяются в машиностроении.

Чугуны. Материалами для производства чугуна служат железная руда, флюсы и топливо. Чугун, полученный выплавкой в доменной печи, представляет собой сплав железа с углеродом, кремнием, марганцем, фосфором и серой. Чугун может содержать от 2 до 6,67% углерода.

Выплавляемые в доменных печах чугуны по назначению делятся на литейные (серые), передельные (белые) и специальные (ферросплавы). В литейном чугуне большая часть углерода химически не связана с железом и находится в свободном состоянии в виде графита. Углерод в виде графита придает излому чугуна серый цвет, и чугун поэтому называют серым.



Серый чугун хорошо обрабатывается режущими инструментами, обладает высокой жидкотекучестью, в расплавленном состоянии хорошо заполняя литейные формы. Серые литейные чугуны обладают высокой прочностью на сжатие и малой прочностью на растяжение, а также повышенной хрупкостью. Поэтому их применяют для изготовления деталей автомобилей, где не требуется высокая прочность на растяжение и отсутствуют динамические нагрузки. Из них изготавливают картеры коробок передач, блоки цилиндров двигателей, гильзы, тормозные барабаны, корпуса водяных и масляных насосов и ряд других деталей.

Марки серого чугуна обозначают буквами СЧ и цифрами, которые указывают предел прочности при растяжении и предел прочности при изгибе в кГ/мм2. Например, серый чугун с пределом прочности при растяжении 28 кГ/мм2 и пределом прочности при изгибе 48 кГ/мм2 имеет марку СЧ 28—48.

В передельном чугуне углерод находится в химическом соединении с железом, называемом цементитом (Fe3C). Такой чугун в изломе имеет белый цвет, поэтому его и называют белым. Белые чугуны обладают высокой твердостью, имеют большую хрупкость и с трудом поддаются обработке резцами. Они применяются в основном для переделки на сталь. Часть белого чугуна используют для получения ковкого чугуна.

Ковким называется чугун, полученный при отливке первоначально в виде белого чугуна, в котором путем дальнейшей термической обра-jotkh — отжига цементит разложен на графит, феррит, перлит.

При этом резко изменяются механические свойства. Ковкий чугун п° механическим свойствам занимает промежуточное положение между грым чугуном и сталью. Название ковкий является условным, ковке УгУн не подвергается. Ковкий чугун хорошо обрабатывается и обладает большей вязкостью по сравнению с серым чугуном. Из ковкого чугуна изготавливают картеры редукторов, главных передач и рулевых механизмов, коробки сателлитов, ступицы колес, педали и другие детали.

Обозначение марки ковкого чугуна включает буквы КЧ и стоящие после букв цифры, указывающие предел прочности при растяжении в кГ/мм2 и относительное удлинение (отношение приращения длины образца после разрыва к его исходной длине) в процентах. Например, наиболее распространенный в автомобилестроении ковкий чугун с пределом прочности при растяжении 35 кГ/мм2 и относительным удлинением 10% имеет марку КЧ 35—10.

Кроме серых и ковких, в автомобилестроении применяют легированные чугуны. Используют также антифрикционные чугуны и чугунные отливки со специальными свойствами (жаростойкие, коррозион-ностойкие, немагнитные и др.). Например, из легированных чугунов изготавливают поршневые кольца, верхние вставки гильз цилиндров, гильзы цилиндров, а чугуны со специальными свойствами идут на получение вставных седел клапанов, наплавку толкателей.

Ответственные детали автомобилей изготовляют из высокопрочного чугуна, модифицированного магнием. Высокопрочные чугуны обладают высокой прочностью (70—80% от прочности стали), повышенными пластичностью и ударной вязкостью.

Марки высокопрочного чугуна обозначаются аналогично маркам ковкого чугуна. Наибольшее распространение в автомобилестроении получил высокопрочный чугун ВЧ 50—2. Из него отливают коленчатые валы, гильзы цилиндров, распределительные валы, стойки осей коромысел клапанов.

Стали. Основным сырьем для производства стали служит передельный чугун (главным образом) и стальной лом. Процесс переработки чугуна в сталь сводится к удалению из чугуна избыточного углерода, кремния, марганца, серы и фосфора. Содержание углерода в стали не превышает 2%. Избыточные примеси удаляются при плавке стали, плавку ведут в конверторах (бессемеровский и томасовский процессы), в мартеновских печах и электропечах.

Полученная в результате выплавки сталь отличается от чугуна химическим составом, механическими и технологическими свойствами. По сравнению с чугуном сталь имеет значительно более высокую прочность, пластичность и вязкость, лучше поддается термической и химико-термической обработке, ковке, прокатке, штамповке, сварке и пайке. Из стали получают различные отливки, она легко обрабатывается режущими инструментами.

Стали классифицируют по химическому составу, по способу производства, по назначению. По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные.

По способу производства стали делятся на сталь обыкновенного качества, сталь качественную, сталь высококачественную и сталь особовысококачественную.

По назначению различают стали следующих классов:
класс I — сталь строительная, класс II — сталь машиностроительная

К углеродистым сталям относятся стали, в которых основным элементом, оказывающим большое влияние на их свойства, является углерод. В зависимости от содержания углерода они подразделяются на конструкционные и инструментальные.

Конструкционные углеродистые стали чел яте я на стали обыкновенного качества и качественные.

Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380—71 *) подразделяются на группы: А, Б и В. Стали группы А поставляются по механическим свойствам, группы Б по химическому составу, группы В по механическим свойствам и химическому составу. В зависимости от нормируемых показателей сталь каждой группы подразделяют на категории: группы А — 1, 2, 3, группы Б — 1,2, группы В – 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Сталь изготовляют следующих марок: группы А — СтО, Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, Ст5, Стб; группы Б — БСтО, БСт1, БСт2, БСтЗ, БСт4, БСт5, БСтб; группы В — ВСт2, ВСтЗ, ВСт4, ВСтБ. Сталь всех групп с номерами марок 1, 2, 3 и 4 по степени раскисления изготовляют кипящей (сталь при затвердевании выделяет большое количество газов — «кипит»), спокойной (при застывании спокойной стали не происходит обильного выделения газов) и полуспокойной (занимает промежуточное положение между кипящей и спокойной сталью), с номерами 5 и 6 — полуспокойной и спокойной. Полуспокойная сталь с номерами марок 3 и 5 производится с обычным и повышенным содержанием марганца.

Маркировка углеродистых сталей обыкновенного качества — буквенно-цифровая. Буквы Ст означают «сталь», цифры от 0 до 6 — условный номер марки в зависимости от химического состава стали и механических свойств, например: СтО, Ст2, Стб. Буквы Б и В перед обозначением марки обозначают группу стали (группа А в обозначении марки стали не указывается), например: БСтЗ, ВСтЗ, СтЗ.

Для обозначения степени раскисления к обозначению марки стали после номера добавляют индексы: кп — кипящая, пс — полуспокойная, сп — спокойная, например: СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп, БСтЗсп, ВСтЗсп.

Для обозначения категории стали к обозначению марки добавляют в конце номер соответствующей категории, например: СтЗпс2, БСтЗкп2, о^т4пс2. Первую категорию в обозначении марки стали не указывают, например: БСтЗкп, ВСтЗпс.

При заказе стали необходимой категории без указания степени Раскисления в обозначении марки стали номер марки и категорию отделяют друг от друга тире, например: СтЗ—2, БСтЗ—2. Для обозна-ения полуспокойной стали с повышенным содержанием марганца v °бозначению марки стали после номера марки добавляют букву Г, например: СтЗГпс, ВСтЗГпс, ВСтЗГпсЗ.

Углеродистые стали обыкновенного качества применяют для из-ДеТОвл?ния сравнительно небольшой номенклатуры автомобильных и широко используют в авторемонтном производстве для изготовления конструкций со сварными и резьбовыми соединениями, неответственных или средненагруженных деталей (тяги, оси, валы, шпонки, клинья, пружины) и нормалей, нестандартного оборудования и приспособлений.

Углеродистые качественные стали (ГОСТ 1050—60**) подразделяются на две группы: I — с нормальным содержанием марганца (не более 0,8%), II — с повышенным содержанием марганца (более 0,8%). К группе I относятся стали 05 кп, 08кп, Юкп, 10, 15кп, 15, 20кп, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80,85. К группе II относятся стали 60Г, 65Г, 70Г.

Маркируются углеродистые качественные стали двумя цифрами, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента, буква Г означает повышенное содержание марганца. Марки кипящей стали имеют в конце индекс кп, полуспокойной стали — пс. В сталях с содержанием бора 0,002—0,006% в конце марки дополнительно указывается буква Р, например 20Р.

Качественные углеродистые стали широко применяют для изготовления и восстановления деталей автомобилей на авторемонтных предприятиях. В частности, из углеродистых качественных сталей 05кп, 08кп, 10 (листовой прокат) изготовляют почти все детали, узлы и агрегаты (кабины, кузова, капоты, оперения и др.).

Из стали 20 изготавливают рулевые и карданные валы, поперечины рамы и ряд других деталей; из стали 35 и стали 40 фланцы, вилки карданов, шпильки ступиц колес, болты, гайки, распределительные валы, шатуны и др.

Наиболее широко применяемой для изготовления ответственных деталей является сталь 45, из нее делают коленчатые и распределительные валы, валы масляных насосов и компрессоров, поршневые пальцы, штанги толкателей и др.

Инструментальные углеродистые стали в соответствии с ГОСТ 1435—54* бывают качественные и высококачественные. К качественным инструментальным сталям относятся стали следующих марок: У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12, У13, к высококачественным: У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У11А, У12А, У13А.

Буква У обозначает — углеродистая, следующие за ней цифры — среднее содержание углерода в десятых долях процента, буква Г — с повышенным содержанием марганца, буква А обозначает группу высококачественной стали. Твердость инструментальных сталей зависит от содержания в них углерода: чем больше в стали углерода, тем выше твердость.

Инструментальные углеродистые стали применяют для изготовления слесарного (зубила, ключи гаечные, бородки и др.) и кузнечного (пуансоны, матрицы, клещи и др.) инструментов, резцов, фрез, разверток и т. п.

Легированные стали. Стали, в которых имеются специальные присадки легирующих элементов, называются легированными. Легирующие элементы существенно изменяют свойства сталей.

Легирующие элементы в марках стали обозначаются следующими буквами: А — азот, Б — ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, Е — селен, М — молибден, Н — никель, Р — бор, Т — титан, Ф — ванадий, Ю — алюминий, К — кобальт, X — хром, Ц—цирконий. Цифры перед буквенным обозначением марки стали указывают среднее содержание углерода в сотых пли десятых долях процента. После цифр ставят буквы, обозначающие легирующие элементы, входящие в состав данной стали. Цифры, стоящие после букв, указывают примерное содержание легирующего элемента в целых единицах. Букву А (азот) ставить в конце обозначения марки не допускается.

Легированные стали по назначению разделяются на конструкционные, инструментальные и высоколегированные, коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные.

Конструкционные легированные стали согласно ГОСТ 4543—71 делятся на категории: качественную, высококачественную — А, особовысококачественную — Ш.

К особовысоко-качественной относят сталь электрошлакового переплава.

В зависимости от основных легирующих элементов конструкционные легированные стали делятся на группы: хромистую, марганцовистую, хромомарганцовую, хромокремнистую и др.

Условные обозначения марок высококачественных и особовысоко-качественных легированных сталей отличаются от изложенных выше тем, что в первом случае в конце марки ставится буква А, во втором случае буква Щ через черточку. Например, марка ЗОХГС обозначает качественную хромокремнемарганцовую сталь с 0,30% углерода, 1% хрома, 1% кремния и 1% марганца, марка 30ХГСА обозначает ту же, но только высококачественную сталь, а марка ЗОХГС-III обозначает ту же, но только особовысококачественную сталь.

Для изготовления автомобильных деталей применяют различные марки конструкционных легированных сталей. Например, из хромистых сталей марок 15Х, 20Х, 38ХА, 40Х изготовляют поршневые пальцы, крестовины кардана, крестовины дифференциала, шатунные болты, шатуны, рулевые сошки, поворотные рычаги и др.

Из хромомарганцовистых сталей марок 18ХГТ, 20ХГР, ЗОХГТ изготовляют шестерни и валы коробки передач, главной передачи и шестерни полуосей, сателлиты, крестовины дифференциала.

Легированные конструкционные стали подвергают термической и химико-термической обработке.

Отдельную группу составляет сталь инструментальная быстрорежущая (ГОСТ 9373—60*). Она предназначена для изготовления режущих инструментов высокой производительности с большим сопротивлением изнашиванию, от которых требуется сохранение режущих свойств при нагревании во время работы до температуры 600—700 °С.

Наибольшее применение имеют быстрорежущие легированные стали Р18, Р12 и Р9 с содержанием вольфрама 18, 12 и 9% соответственно, а также Р18Ф2, Р14Ф14, Р10К5Ф5.

Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные обладают особыми свойствами. Согласно ГОСТ 5632—72 к этой группе относятся стали и сплавы на железной, железоникелевой и никелевой основах, предназначенные для работы в коррозионноактивных средах и при высоких температурах. В зависимости от основных свойств эти стали и сплавы подразделяют на группы: первая — коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против различных видов коррозии; вторая — жаростойкие (окалино-стойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температуре выше 550 °С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии; третья — жаропрочные стали и сплавы, способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.

В автомобилестроении высоколегированные стали используют для изготовления клапанов: стали 40Х9С2, 40Х10С2М применяют для впускных клапанов, а стали 45Х14Н14В2М, 55Х20Г9АН4 — для выпускных клапанов.

Читать далее:

Категория: - Автомобилестроение

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины

 

Поиск по сайту:


Статьи по теме::
Паяние в автомобилестроении
Запрессовка и выпрессовка при слесарных работах в автомобилестроении
Клепка при слесарных работах в автомобилестроении
Нарезание резьбы при слесарных работах в автомобилестроении
Сверление, зенкование, зенкерование и развертывание при слесарных работах в автомобилестроении
Шабрение и притирка при слесарных работах в автомобилестроении
Опиливание металла при слесарных работах в автомобилестроении
Резание металла при слесарных работах в автомобилестроении
Правка и гибка металла при слесарных работах в автомобилестроении
Рубка металла при слесарных работах в автомобилестроении


Остались вопросы по теме:
"Черные металлы в автомобилестроении"
— воспользуйтесь поиском.


Машины городского хозяйства
Естественная история машин
Транспортная психология
Пожарные автомобили
Автомобили-рефрижераторы
Монтаж и эксплуатация лифтов
Тракторы