Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Классификация машиностроительных материалов

14.11.2018

Материаловедение — наука о строении материалов, способах управления их составом и структурой, о влиянии состава и структуры на свойства материалов.

Материалы — это сложные или простые вещества, их смеси, гетерогенные композиции природного или искусственного происхождения, используемые или пригодные к использованию для решения практических задач.

В технике материалы подразделяют на конструкционные и инструментальные.

Конструкционными называют материалы, применяемые для изготовления деталей машин, изделий и конструкций, которые должны обладать определенным уровнем прочности, надежности и долговечности. При эксплуатации детали и конструкции из этих материалов должны противостоять внешним воздействиям, имеющим механическую, тепловую и химическую природу или их сочетание. Конструкционные материалы являются основными материалами в машиностроительном производстве.

Инструментальные материалы предназначены для использования в технологических циклах изготовления деталей и изделий, для обработки конструкционных материалов при операциях формообразования, механической обработки резанием, при обработке давлением, сварке и др., а также для изготовления измерительных инструментов.

В машиностроении от правильного выбора материалов, в том числе новых, зависит решение технических задач, связанных с повышением работоспособности и надежности конструкций и механизмов, уменьшением их массы и экономией средств.

Конструкционные материалы могут быть классифицированы по нескольким признакам.

По области применения конструкционные материалы подразделяют на машиностроительные, строительные и материалы с особыми свойствами — так называемые функциональные материалы, например, используемые в приборостроении или атомной энергетике.

Материалы, применяемые в машиностроении и приборостроении, можно классифицировать в соответствии с различными признаками: химический состав, свойства, способы получения, назначение и т. п.

Наиболее общей является классификация материалов по их химической природе: металлические, неметаллические и композиционные материалы (рис. 1.1).

Основную группу конструкционных материалов представляют металлические материалы — металлы и сплавы. Их относят к неорганическим веществам. Металлы и сплавы подразделяют на черные и цветные. Черные металлы — это железо и сплавы на его основе: стали и чугуны; цветные металлы — это алюминий, титан, медь, магний, никель, олово, свинец и сплавы на их основе. К цветным относят также тугоплавкие сплавы — на основе хрома, ванадия, молибдена, ниобия, тантала и вольфрама.

Неметаллические материалы могут быть как неорганическими, так и органическими. К органическим относят пластмассы на основе углеродных полимеров, резины, органическое стекло. Неорганические материалы — это техническая керамика, стекла, интерметаллические соединения типа металл — металл. Техническая керамика включает соединения различных элементов с кислородом (оксиды), углеродом (карбиды), азотом (нитриды), а также графит.

Композиционные материалы (композиты) сочетают в себе свойства нескольких материалов. Композиты получают в результате искусственного объединения двух или более разнородных компонентов с четкой границей между ними. Композиционные материалы могут состоять как из одинаковых по химической природе материалов (металл — металл, неметалл — неметалл), так и из сочетания металлических и неметаллических материалов.

По назначению конструкционные материалы классифицируют в соответствии с условиями работы деталей, выполненных из этих материалов. В машиностроении эти условия отличаются значительным разнообразием. Такие детали, как поршни двигателей, карданные валы, клапана двигателей, пружины, подшипники качения и скольжения, подвергаются при эксплуатации воздействию различных внешних факторов — механическим нагрузкам, температуре, влиянию внешней среды.

В зависимости от условий работы изделий их материал должен отвечать определенным требованиям к свойствам: статической и циклической прочности, пластичности, жаропрочности, хладостойкости, износостойкости, коррозионной стойкости, жаростойкости и другим свойствам.

Виды механической нагрузки влияют на выбор материалов с различным уровнем характеристик:

• статической прочности (пониженной, средней, высокой);

• циклической прочности (выносливости);

• циклической контактной прочности;

• износостойкости;

• ударной вязкости.

При одновременном воздействии механической нагрузки и повышенной температуры используют жаропрочные материалы. С учетом температуры эксплуатации применяют материалы

• хладостойкие (климатические температуры);

• криогенные (температуры сжиженных газов);

• жаростойкие (повышенные температуры).

При агрессивном воздействии внешней среды используют коррозионно-стойкие материалы.

Инструментальные материалы по применению подразделяют на материалы

• для механической обработки резанием;

• для обработки давлением (прокатка, штамповка, прессование, волочение и т. п.);

• для измерительных инструментов.

С учетом технологии изготовления машиностроительные материалы на металлической основе подразделяют на литейные, деформируемые, гранулированные и порошковые. В случае применения литейных материалов основную форму и размеры изделия получают методом литья. При использовании деформируемых материалов для изготовления основной формы и размеров изделия необходимо несколько технологических этапов: литье, горячая и холодная деформация, а также механическая обработка резанием.

Гранулированные материалы получают из гранул, порошковые — из порошков с применением технологий порошковой металлургии: спекания, брикетирования, прессования и других видов деформации. Гранулы — это частицы или неразделимый конгломерат размером 1...10 мм. Порошок — это совокупность частиц твердого вещества, имеющих размеры 0,001...1 мм, находящихся во взаимном контакте и не связанных между собой в единое тело.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: