Реферат: Черные металлы в конструкциях РЭС
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.
