Инженер начинается в шлоле

В технике все металлические материалы подразделяют на простые металлы — элементы, имеющие небольшое количество примесей, и сложные металлы (сплавы), которые представляют собой сочетание какого-либо простого металла с другими элементами. Из простых металлов в технике применяются только медь и алюминий для линий электропередач. Остальные металлы используются в основном в виде сплавов. В состав сплава вводят элементы, которые придают ему свойства, каких нет у основного металла, но какие должны быть у готового изделия. Например, нож, изготовленный из чистого железа, будет гнуться и тупиться даже при резанье хлеба, потому что железо — металл очень мягкий. Добавка углерода в сплав повысит упругость и твердость железа, а марганец увеличит его сопротивление истиранию. Инструмент из такого сплава будет резать уже не только хлеб, но даже и само железо. То же самое происходит и с цветными металлами: добавлением к мягкой меди или олову цинка получают сплавы прочные, пластичные и твердые; золото упрочняют добавками серебра и т. д. Металлы и сплавы, в свою очередь, разделяют на черные и цветные. К черным относят железо и его сплавы (с углеродом и другими элементами) — стали, чугуны и ферросплавы. Все остальные металлы и их сплавы относятся к цветным металлам. И в технике, и в народном хозяйстве вообще наибольшее распространение получили черные металлы. К сталям относят железоуглеродистые сплавы, содержащие до 2,0% углерода, к чугунам — 2,5-7-4,0% углерода. По своему химическому составу стали разделяют на углеродистые и легированные, в эти последние вводят химические элементы, придающие стали особые свойства. Легированные стали применяют для изготовления наиболее ответственных деталей. Углеродистые стали по назначению бывают конструкционные и инструментальные, при этом конструкционные— обыкновенного качества и качественные. По ГОСТу конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрой от 0 до 7, обозначающей примерное содержание углерода в десятых долях процента. Например, сталь Ст1 содержит примерно 0,1% углерода, сталь Ст2 — около 0,2% и т. д. Чем выше номер стали, тем она тверже и прочнее. Стали с малым содержанием углерода более пластичны и мягки, их легче гнуть в холодном состоянии. Термической обработки низкоуглеродистые стали не воспринимают. Из сталей Ст4 и Ст5 изготавливают болты, оси, рычаги, шестерни (зубчатые колеса), шпонки, ключи и другие детали, из Стб и Ст7 — рессоры, валы, бандажи для колес и т. д. Качественные конструкционные углеродистые стали более однородны по составу и содержат меньше (чем стали обыкновенного качества) вредных примесей. По ГОСТу они маркируются так: стали 0,8, 10, 15, 20 и т. д. до 85, где число обозначает содержание углерода в сотых долях процента. Из конструкционных сталей изготовляют мосты, строительные конструкции, перекрытия зданий, крепежные детали (болты, гайки, шайбы, гвозди и т. п.) и др. Инструментальная углеродистая сталь разделяется на сталь качественную, которая обозначается буквой У и цифрой или числом, показывающим содержание углерода в десятых долях процента: У7, У8 и так до У13, и высококачественную сталь. Высококачественная инструментальная сталь обозначается так же, как качественная, но с добавлением буквы А (У7А — У13А). Из инструментальных углеродистых сталей изготавливают молотки, отвертки, зубила, бородки и другие инструменты и ответственные приспособления. Существенным недостатком всех углеродистых сталей является отсутствие у них нужных coweTaHrfft механических свойств. Например, сталь с большим содержанием углерода прочнее и тверже, но зато она имеет меньшую пластичность и вязкость, а это существенный недостаток. Резцы и сверла из углеродистой стали теряют свои режущие свойства уже при температуре 180°С, прокаливаемость (твердость по сечению после закалки) углеродистых сталей невелика и т.д. По этим причинам углеродистые стали не отвечают высоким требованиям ответственного машиностроения и инструментального производства, и поэтому там применяются стали легированные. Легированной сталью называют такой сплав, в котором, кроме железа и углерода, содержатся другие, специально введенные химические элементы, придающие стали особые свойства: упругость, твердость, износоустойчивость, жаропрочность и т. д. По названию элементов, входящих в состав легированных сталей, они так же и называются: ванадиевые, хромистые, хромомолибденовые и другие стали. Легирующие элементы по ГОСТу обозначаются заглавными буквами русского алфави
та: X — хром; Н — никель; Г— марганец, Ф — ванадий; К — кобальт; Т — титан; Ю — алюминий; Д — медь. Содержание химических элементов в стали указывается цифрами и буквами: первые две цифры перед буквами показывают содержание углерода в сотых долях процента; сами буквы — наличие соответствующего лигирующего элемента; цифры после букв — содержание этого элемента в целых процентах. Если имеется буква, но цифра после нее не стоит, то значит данного элемента содержится в сплаве около одного процента. Например, легированная сталь марки 35Х — это сталь хромистая, содержащая 0,35% углерода и хрома примерно 1 %. Сталь 45Г2 содержит 0,45% углерода и марганца 2%. Сталь ЗОХНЗ — 0,30% углерода, хрома 1% и никеля 3%. Если сталь высококачественная, то к ее обозначению в конце добавляется буква А. Например, высококачественная хро-момарганцевокремнистая сталь, содержащая 0,30% угле рода, хрома —1%, марганца—1% и кремния—1%, будет иметь марку ЗОХГСА. Некоторые стали с особыми свойствами имеют и особую маркировку: Ш — шарикоподшипниковая, Р — быстрорежущая, Ж — хрг/мовая нержавеющая, Я — хромоникелевая нержавеющая, Е —"электротехническая. Легированные конструкционные стали имеют более высокие механические характеристики, чем простая углеродистая сталь, поэтому детали, изготовленные из легированных сталей, могут иметь меньшее сечение, а следовательно, и меньший вес, чем такие же детали, изготовленные из обычной стали. А это значит, что замена деталей из обычных сталей легированными позволяет значительно снизить вес машин, увеличить их надежность и долговечность. Широкое применение черных металлов в народном хозяйстве облегчается тем, что металлургическая промышленность выпускает металл в виде стандартных профилей определенной формы и размеров (рис. 27). Конструируя машину или сооружение, инженер обязан при расчете подбирать и указывать в чертеже только тот профиль, который имеется в стандарте. Это упрощает и ускоряет конструирование, облегчает выполнение чертежей, на которых нет нужды вычерчивать весь сложный профиль со многими размерами, а достаточно указать только название Рис. 27. Профили стали, выпускаемые для народного хозяйства: / — круглый; 2 — квадратный; 3 — полосовой; 4 — угловой; 5 — тавровый; 6 — двутавровый; 7 — корытный (швеллер); 8 — рельсовый; 9 — зетовый. профиля и его номер. Например, балка двутавровая № 20; или: швеллер № 12 и т. д.