Черные металлы в конструкциях РЭС
Работа из раздела: «
Металлургия»
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.
