Текст 4. Материалы в машиностроении
Наука о металлах позволила создать современные материалы, которые дали возможность построить самые совершенные машины, освоить космическое пространство и т. д.
В машиностроении чистые металлы почти не применяют, а используют их сплавы. Металлы и сплавы подразделяют на черные (железо и сплавы железо — углерод) и цветные (медь, алюминий, цинк, свинец, олово и др.).
При внимательном рассмотрении таблицы Менделеева можно заметить, что три четверти ее химических элементов, из которых состоят все вещества в природе, составляют металлы. А вот таких хорошо известных металлов, как чугун и сталь, бронза и латунь, в таблице Менделеева нет. Основные элементы чугуна и стали — железо и углерод.
Сплавы применяются в машиностроении также потому, что чистые металлы получить значительно труднее, кроме того, сплавы обладают лучшими специальными качествами, чем чистые металлы. Известно, что сталь прочнее железа, латунь и бронза прочнее меди, а алюминиевые сплавы прочнее чистого алюминия. Большинство металлов и сплавов обладают способностью, не разрушаясь, изменять свою форму под воздействием внешних сил, т. е. пластичны.
Металлов — десятки, сплавов — десятки тысяч. Каждый год, каждый месяц создаются все новые и новые сплавы, а многие старые сплавы постепенно перестают применяться, заменяются новыми.
Чтобы разобраться в этом огромном количестве сплавов, их, прежде всего, нужно классифицировать. Единой классификации металлов и сплавов нет, потому что классифицировать их можно по разным признакам.
Наиболее проста и очевидна классификация по основному компоненту:
железо и сплавы железа и углерода (стали и чугуны);
медь и медные сплавы (бронзы и латуни);
никель и никелевые сплавы;
алюминий и алюминиевые сплавы (силумины и дуралюмины);
магний и магниевые сплавы;
титан и титановые сплавы;
цинк и цинковые сплавы;
олово и оловянные сплавы;
свинец и свинцовые сплавы.
Таких групп может быть столько, сколько существует простых металлов. Железо и железоуглеродистые сплавы (стали и чугуны) часто называют черными металлами, отрасль металлургии, которая занимается получением чугуна и стали, называют черной металлургией. К черным металлам относят также хром и марганец, поскольку эти металлы чаще всего и к тому же в огромных количествах применяются в черной металлургии в качестве добавок к сталям и чугунам: хром — в качестве реагирующего элемента, а марганец — в качестве легирующего и раскислителя.
Все остальные металлы и их сплавы относятся к цветным металлам, отрасль металлургии, занимающаяся их получением, называется цветной металлургией.
Металлы и сплавы можно классифицировать по назначению: конструкционные металлы и сплавы; инструментальные сплавы.
Из конструкционных металлов и сплавов изготовляют детали машин, механизмов и приборов: станины, валы, пружины, шестерни, шатуны, рычаги, храповики, сердечники трансформаторов, обмотки электрических машин и многие другие детали. Иногда конструктивные металлы и сплавы называют также машиностроительными.
Из инструментальных сплавов изготавливают различные инструменты: резцы, фрезы, метчики, сверла, молотки, а также штампы и измерительные инструменты (калибры и скобы).
Металлы и сплавы можно классифицировать по технологии получения заготовок: простые металлы и сплавы более пригодны для ковки и прокатки. Такие металлы и сплавы называются деформируемыми. Основное технологическое свойство деформируемых сплавов — высокая пластичность. Из числа деформируемых сплавов можно назвать стали, латуни, некоторые бронзы, дуралюмины. Другие сплавы более пригодны для изготовления из них фасонных отливок. Это — литейные сплавы.
Основное технологическое свойство литейных сплавов — высокие литейные свойства: высокая жидкотекучесть, небольшая линейная и объемная усадка. Типично литейные сплавы: чугуны, силумины, оловянная бронза. Есть много сплавов, которые одновременно относятся к деформируемым и литейным. Таковы многие латуни, бронзы и некоторые стали.
Каждый сплав состоит из нескольких элементов. Все элементы, находящиеся в сплаве, можно разделить нанужные и ненужные. Нужные элементы — это те, которые непременно должны быть в сплаве и без которых сплав не имеет необходимых свойств. Такие элементы принято называть компонентами. Остальные или ненужные элементы называют примесями. Компоненты целенаправленно вводят в сплав, а примеси в большинстве случаев попадают как крайне нежелательные элементы, являясь неизбежными спутниками исходных шихтовых (смесь сырых материалов) металлов, топлива, кирпичной футеровки (внутренняя защитная облицовка) металлургических печей и т. д.
Достарыңызбен бөлісу: |