Вопрос 8: Сплав — макроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов.

Сплавы состоят из одного или нескольких металлов, малых добавок специально вводимых в сплавлегирующих и модифицирующих элементов, а также из не удаленных примесей (природных, технологических и случайных).

Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов. Среди них наибольшее значение имеют сплавы на основе железа и алюминия. В технике применяется более 5 тыс. сплавов.

Свойства металлов и сплавов полностью определяются их структурой (кристаллической структурой фаз и микроструктурой). Макроскопические свойства сплавов определяются микроструктурой и всегда отличаются от свойств их фаз, которые зависят только от кристаллической структуры. Макроскопическая однородность многофазных (гетерогенных) сплавов достигается за счёт равномерного распределения фаз в металлической матрице. Сплавы проявляют металлические свойства, например: электропроводность и теплопроводность, отражательную способность (металлический блеск) и пластичность. Важнейшей характеристикой сплавов является свариваемость.

Сплавы (металлов) классифицируют: а) почислу компонентов — на двойные, тройные и т. д.; б) по числу фаз — на однофазные (твёрдый раствор или интерметаллид) и многофазные (гетерофазные), состоящие из двух и более фаз.

Вопрос 9: Классификация сталей производится:  по химическому составу, по качеству , по способу производства и содержанию вредных примесей , по степени раскисления, по назначению.  По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные.  В зависимости от содержания углерода на следующие группы:  малоуглеродистые - менее 0,4% С;  среднеуглеродистые - 0,4...0,8% С;  высокоуглеродистые - более 0,8 %С. Легированные стали классифицируются по 5-ти процентному критерию содержания легирующих элементов: низколегированные – до 5% легирующих элементов; легированные – свыше 5% легирующих элементов. По качеству, то есть по условиям производства (способу производства и содержанию вредных примесей), стали и сплавы делятся на следующие группы: Сера% Фосфор% обыкновенного качества (рядовые) менее 0,06 менее 0,07 качественные менее 0,04 менее 0,035 высококачественные менее 0,025 менее 0,025 особо высококачественные менее 0,015 менее 0,025 По назначению стали и сплавы классифицируются на конструкционные (предназначенные для изготовления строительных конструкций, деталей машин, механизмов и др.), инструментальные (предназначенные для изготовления режущего, измерительного, штампового и других инструментов) и стали с особыми физическими и химическими свойствами. По степени раскисления (удаление кислорода из стали):спокойные; полуспокойные, кипящие.

Вопрос 10: По степени раскисления стали классифицируют на кипящие, спокойные и полуспокойные. Раскисление – процесс удаления из жидкой стали кислорода. Кипящая сталь раскислена только марганцем, что недостаточно для полного удаления газов. При разливке и охлаждении кипящей стали выделяются пузырьки газов, создающие впечатление кипения металла. Слиток такой стали имеет большое количество газовых лор. Кипящие стали наиболее дешёвые (вследствие меньшего расхода раскислителей), однако из-за повышенной газонасыщенности они хуже свариваются и более склонны к хрупкому разрушению, в том числе и при горячей обработке давлением.

Спокойную сталь получают, раскисляя металл в печи, а затем в ковше марганцем, кремнием и алюминием. Спокойная сталь затвердевает в изложнице без выделения газов с образованием в верхней части слитка усадочной раковины, которую впоследствии удаляют. Спокойная сталь более однородна по химическому составу в слитке и содержит меньше растворённых газов. По сравнению с кипящей в спокойной стали выше концентрация кремния, она менее склонна к хрупкому разрушению. Полуспокойная сталь по степени раскисления, а следовательно, и по другим показателям занимает промежуточное положение между кипящей и спокойной сталями. От способа раскисления стали зависит выход годного, который составляет, %: для спокойной стали — 85—90, полуспокойной — 90-95 и кипящей - 95-100.

Углеродистые стали обыкновенного качества изготавливают изследующих марок: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст3Г, Ст4, Ст5, Ст5Г и Ст6. Цифрыуказывают номер стали, с увеличением которого возрастает содержание углерода, поэтому чем больше номер, тем выше прочность и ниже пластичность. Буква Г указывает, что сталь содержит марганец в количестве, превышающем примесную концентрацию этого элемента. Углеродистые консмрукционные качественные стали маркируются двузнначными числами, показывающими среднее содержаниеуглерода в сотых долях процента (например, 08, 10, 15, 20 и т.д. до 85). Автоматные стали маркируют буквой А, за которой следует фигневое двузначное число, указывающее содержание углерода в стали в сотых долях процента. Буквы С и Е в обозначении стали указывают на наличие в ее составе соответственно свинца и селена. Широко используются следующие марки автоматных сталей: А11, А12, А20, А30, АС40, АС14, АС20ХГНМ и др. Углеродистые инструментальные стали маркируются буквой У в начале и цифрами, указывающими на среднее содержание углерода в десятых долях процента, и делятся на качественные (У7, У8, У9...У13) и высококачественные (У7А, У8А, У9А...У13А).

Вопрос 11: При увеличении содержания углерода до 1,2% возрастают прочность, твердость, порог хладноломкости, предел текучести, величина электрического сопротивления и коэрцитивная сила. При этом снижаются плотность, теплопроводность, вязкость, пластичность, величины относительных удлинения и сужения, а также величина остаточной индукции.

Марганец вводят в стали как технологическую добавку для повышения степени их раскисления и устранения вредного влияния серы. Марганец считается технологической примесью, если его содержание, не превышает 0,8%. Марганец как технологическая примесь существенного влияниия на свойства стали не оказывает. Кремний также вводят в сталь для раскисления. Содержание кремния как технологической примеси обычно не превышает 0,37%. Кремний как технологическая примесь влияния на свойства стали не оказывает. В сталях, предназначенных для сварных конструкций, содержание кремния не должно превышать 0,12-0,25%. Сера. Пределы содержания серы как технологической примеси составляют 0,035-0,06%. Повышение содержания серы существенно снижает пластичность, ударную вязкость, сопротивление истиранию и коррозионную стойкость. При горячем деформировании сталей и сплавов большое содержание серы ведет к красноломкости. Кроме того, повышенное содержание серы снижает свариваемость готовых изделий. Фосфор. Пределы содержания фосфора как технологической примеси составляют 0,025-0,045%. Фосфор, как и сера, относится к наиболее вредным примесям в сталях и сплавах. Увеличение его содержания, даже на доли процента, повышая прочность, одновременно повышает текучесть, хрупкость и порог хладноломкости и снижает пластичность и вязкость. Вредное влияние фосфора особенно сильно сказывается при повышенном содержании углерода. Кислород и азот растворяются в ничтожно малом количестве и загрязняют сталь неметаллическими включениями (оксидами, нитридами, газовой фазой). Они оказывают отрицательное воздействие на свойства.

Азот увеличивает прочность и твердость стали, но снижает пластичность. Повышенное количество азота вызывает деформационное старение.

Водород. Увеличение его содержания в сталях и сплавах приводит к увеличению хрупкости. Кроме того, в изделиях проката могут возникать флокены, которые развивает водород, выделяющийся в поры. Флокены инициируют процесс разрушения. Металл, имеющий флокены, нельзя использовать в промышленности. Влияние легирующих элементов Легирование сталей и сплавов используют для улучшения их технологических свойств. Легированием можно повысить предел текучести, ударную вязкость, относительное сужение и прокаливаемость, а также существенно снизить скорость закалки, порог хладноломкости, деформируемость изделий и возможность образования трещин. Углеродистые стали обыкновенного качества изготавливают изследующих марок: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст3Г, Ст4, Ст5, Ст5Г и Ст6. Цифрыуказывают номер стали, с увеличением которого возрастает содержание углерода, поэтому чем больше номер, тем выше прочность и ниже пластичность. Буква Г указывает, что сталь содержит марганец в количестве, превышающем примесную концентрацию этого элемента. По степени раскисления стали с номером марок 1...4 выплавляют кипящими, полуспокойными и спокойными; с номерами 3Г, 5, 6- полуспокойними и спокойными; 5Г- полуспокойной. Не разделяется по степени раскисления лишь сталь марки Ст6. Углеродистые стали обыкновенного качества применяют для изготовления металлоконструкций и слабо нагруженных деталей машин и приборов (например, ограждений, перил, настилов,заклепок); фасонных профилей для вагонов, автомобилей, сельскохоз-ного машиностроения; крепежных деталей, ручек, тяг, рычагов, штырей и т.д.

Вопрос 12: Конструкцио́нная сталь — это сталь, которая применяется для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладает определёнными механическими, физическими и химическими свойствами. Содержание углерода в десятых.  Пример- Сталь45- это сталь качественная, конструкционная, доэвтектоидная, содержание углерода 0.45%  Высококачественная — P и S — до 0.03% (маркировка А в конце марки).  Особовысококачественная — Р и S — до 0.015 % (маркировка Ш в конце марки).  Если нечего нет то просто качественная.

Вопрос№13: Инструментальные углеродистые стали — стали с содержанием углерода от 0,7 % и выше. Эта сталь отличается высокой твёрдостью и прочностью и применяется для изготовления инструмента. Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную. Содержание серы и фосфора в качественной инструментальной стали — 0,03 % и 0,035 %, в высококачественной — 0,02 % и 0,03 % соответственно. К группе качественных сталей относятся марки стали без буквы А в конце маркировки , к группе высококачественных сталей, более чистых по содержанию серы и фосфора, а также примесей других элементов — марки стали с буквой А. Обозначение У — углеродистая, следующая за ней цифра — среднее содержание углерода в десятых долях процента, Г — повышенное содержание марганца. Достоинство углеродистых инструментальных сталей состоит в основном в достаточно высокой твёрдости по сравнению с другими инструментальными материалами. К недостаткам следует отнести малую износостойкость и низкую теплостойкость.

ВОРОС 14: Легированная сталь – это особая разновидность стали, содержащая вещества, которые обеспечивают дополнительные свойства сплава – легирующие добавки. Легирующие элементы, химические элементы, преимущественно металлы, вводимые в состав сплавов для придания им определённых свойств . Основные Л. э. в стали и чугуне — Cr, Ni, Mn, Si, Ti, Zr, Be, Al, Cu, B, Mg и др.; в алюминиевых сплавах — Si, Cu, Mg, Zn, Mn, Ti, Zr; в медных сплавах — Zn, Sn, Pb, Al, Mn, Fe, Ni, Be; в магниевых сплавах — Al, Zn, Mn, Zr; в свинцовых сплавах — Sn, Zn, Sb; в никелевых сплавах — Cr, Fe, Ti, Al. Л. э. вводят в легируемый металл обычно в виде сплавов. Основные легирующие элементы, применяемые в промышленности, - это хром, кремний, марганец. В легированных сталях этих веществ содержится 0,8-2 процента. Данные легирующие материалы делают сталь более упругой, твердой и прочной. Популярность перечисленных добавок объясняется еще и тем, что все они доступны по цене. Самыми распространенными являются следующие разновидности легированных сталей:

-хромистые. Обладают повышенной твердостью, прочностью, приемлемой ценой; -марганцевые. Главная характеристика – высокая износоустойчивость; -кремнистые и хромокремнистые. Твердые, упругие, поэтому широко используются для производства пружин и других упругих элементов; -хромованадиевые. Обладают уникальной прочностью, износоустойчивостью, применяются в производстве деталей автомобилей; -хромомолибденовые. Высокая прочность, податливость к сварке и штамповке позволяют использовать такие стали для изготовления деталей машин; - хромомарганцевокремнистые доступнее хромомолибденовых и при этом служат их полноценной заменой; -хромоникелевые. За счет высочайшей прочности и пластичности нашли свое применение в производстве коленчатых валов, поршней и других узлов в машиностроении.

ВОПРОС 15: Маркировка легированных сталей. Марка легированной качественной стали состоит из соче­тания букв и цифр, обозначающих ее химиче­ский состав. Цифра, стоящая после буквы, указывает на содержание легирую­щего элемента в процентах. Если цифра не ука­зана, то легирующего элемента содержится до 1,5%.

В конструкционных качественных легиро­ванных сталях две первые цифры марки показы­вают содержание углерода в сотых долях про­цента. Кроме того, высококачественные легиро­ванные стали имеют в конце марки букву А, а особо высококачественные — Ш. Например, сталь марки 30ХГСН2А: высококачественная ле­гированная сталь содержит 0,30% углерода, до 1% хрома, марганца, кремния и до 2% никеля; Конструкционные легированные стали применяют для изготовления деталей машин, станков, механизмов, конструкций, товаров народного потребления и др. Конструкционные стали в свою очередь подразделяют на строительные, машиностроительные, пружинно-рессорные, шарикоподшипниковые.

Пружинно-рессорные стали способны сохранять длительное время упругие свойства за счет высокого предела упругости и достаточной вязкости.. Используют их для изготовления пружин и рессор.

Шарикоподшипниковые стали имеют высокую прочность и выносливость, обладают повышенной износоустойчивостью.. Используют такие стали для изготовления шариков, роликов и колец шарикоподшипников.

Легированные инструментальные стали марок 13Х, 9ХС, ХВ4, В2Ф, ХВГ, ХВГС и других применяют для изготовления инструментов, работающих с небольшими скоростями резания. Из таких сталей изготовляют измерительные скобы, линейки, резцы, сверла, фрезы, зенкера и резьбонарезной инструмент.

Нержавеющие стали обладают коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, в водных растворах солей, кислот, щелочей и других агрессивных средах. Нержавеющие хромистые стали 08X13, 12X13, 20X13 используют для изготовления ложек, вилок, посуды. Стали 30X13 и 40X13 используют для изготовления ножей, пружин, хирургических инструментов. Сплавы с высоким электросопротивлением в качестве основных элементов содержат хром и никель. Эти сплавы называют нихромами. Их применяют для изготовления проволоки и лент, из которых делают нагревательные элементы бытовых электроприборов и лабораторного оборудования.

Магнитные стали и сплавы по назначению подразделяют на магнитомягкие и магнитотвердые. В качестве магнитомягкого материала используют электротехнические стали. Эти стали применяют в виде тонких листов для изготовления трансформаторов, якорей и полюсов электрических машин постоянного тока. Используют для элементов вычислительной техники, в радиоаппаратуре.

Магнитотвердые стали и сплавы применяют для изготовления постоянных магнитов.