2. Визначення орієнтовного хімічного складу матеріалу

Для орієнтовного визначення хімічного складу матеріалу для кернера необхідно провести аналіз матеріалів різних класів.

1.Сталі.

Сталями називаються залізовуглецеві сплави, зміст вуглецю в яких не перевищує 2,14%. Стали зі змістом вуглецю до 0,8% називається доевтектоїдними, 0,8% - евтектоїдними й більше 0,8% - заевтектоїдними [1]. Твердість і міцність сталі можуть бути збільшені в результаті термічної обробки в 3 - 5 раз, а модулі пружності при цьому змінюються менш чим на 5% [3]. Також завдяки термічній обробці й уведенню легуючих елементів можна підвищити їхню корозійну стійкість.

Основна вимога до сталей є забезпечення конструкційної міцності: вони повинні мати певний набір механічних властивостей, що забезпечують тривалу і надійну роботу матеріалу, мати гарні технологічні властивості. Сталі є досить недорогим матеріалом. Властивості сталей відповідають необхідним вимогам до готового виробу, і воно може бути виготовлене з даного матеріалу.

2.Чавуни.

Чавунами називаються сплави заліза з вуглецем, що містять вуглецю більше 2,14%. Чавуни, що містять менше 4,3% вуглецю, називаються доевтектичними, що містять 4,3% - евтектичними і більш 4,3% - заевтектичними [1]. Чавун відрізняється від сталі по технологічних властивостях - кращими ливарними якостями, малою здатністю до пластичної деформації. Чавун дешевше сталі [3]. Чавуни мають більш високу твердість, чим сталі через велику наявність цементиту, що одночасно підвищує і його крихкість. Однак, вуглець у цих сплавах може бути присутнім і у вигляді графіту.

Залежно від того, у якій формі присутня графіт у сплаві, розрізняють:

- білий чавун, у якому увесь вуглець перебуває у зв'язаному стані у вигляді карбіду;

- сірий чавун, у якому вуглець у значній мірі або повністю перебуває у вільному стані у формі пластинчастого графіту;

- високоміцний чавун, у якому вуглець у значній мірі або повністю перебуває у вільному стані у формі кулястого графіту;

- ковкий чавун, що отримують у результаті відпалу виливків з білого чавуну. У ковкому чавуні весь вуглець або значна частина його перебуває у вільному стані у формі хлоп`євидного графіту [3].

Ще однією перевагою цього класу є більш низька ціна в порівнянні зі сталями.

Недоліками чавунів є: більша крихкість, низька пружність. Однак інструмент, який нам необхідно виготовити (кернер), працює в умовах ударних навантажень, тому використання даного матеріалу недоцільно.

3.Сплави кольорових металів.

До таких сплавів відносять сплави на основі міді, алюмінію, магнію й титану.

Основними сплавами на основі міді є латуні й бронзи, які можуть бути леговані оловом, свинцем, кремнієм, алюмінієм і іншими елементами. Більшість сплавів на основі міді добре обробляються різанням, мають високу стійкість проти корозії, обробляються тиском, мають гарні пружні характеристики, підвищують механічні властивості в результаті термічної обробки. Але, проте, ці сплави досить дорогі, іноді крихкі, їх твердість поступається твердості сталей і чавунів.

До сплавів на основі алюмінію відносяться деформуємі алюмінієві сплави, дуралюміни, сплави авіаль, силуміни та інші. Вони мають високу пластичність і корозійну стійкість, добре деформуються в гарячому і холодному стані, зазнають зміцнення термічною обробкою. Але вони, як і сплави на основі міді, характеризуються невисокою міцністю й твердістю, нижче чим у сталей і чавунів [1].

Сплави на основі магнію відносно стійкі проти корозії лише в сухому середовищі і при підвищенні температури легко окисляться й навіть самозаймаються. Магнієві сплави застосовують в авіаційній промисловості, у машинобудуванні та радіотехнічній промисловості [1]. Але для виготовлення кернера ці сплави не придатні через відносно низькі механічні властивості.

Сплави на основі титану мають гарні ливарні властивості. Наявність азоту й кисню підвищує міцність титану, але сильно знижує пластичність. Присутність вуглецю знижує ковкість, погіршує оброблюваність різанням, зварюваність титану. Титан має високу корозійну стійкість в атмосфері, прісній і морській воді, у ряді кислот. Титан добре кується й зварюється [1]. Але його механічні властивості поступаються властивостям сталей і чавунів.