Металлы в машиностроении презентация

Обновлено: 04.10.2024

Презентация на тему: " Основными материалами, применяемыми в машиностроении при изготовлении деталей, узлов машин и различных металлических конструкций, являются металлы и сплавы." — Транскрипт:

1 Основными материалами, применяемыми в машиностроении при изготовлении деталей, узлов машин и различных металлических конструкций, являются металлы и сплавы. Металлами называются химические элементы, обладающие следующими характерными признаками: непрозрачностью, хорошей проводимостью тепла и электрического тока, характерным «металлическим» блеском в изломе, а также способностью поддаваться ковке, прокатке, волочению, литью и обработке резанием. Сплавами называются сложные по составу металлические тела, образовавшиеся в результате затвердевания жидкого раствора, состоящие из двух или нескольких металлов и металлоидов. Широкое применение в промышленности получило железо, которое в сплавах с углеродом и другими элементами образует группу черных металлов. В эту группу входят различные марки стали и чугуна. Из цветных металлов широко используются медь (обычно в виде сплавов), магний, алюминий, свинец, олово и др. Металлы и сплавы имеют различные физические, механические, химические и технологические свойства.

2 цвет, плотность, температура плавления (плавкость), теплопроводность, теплоемкость, тепловое расширение, электропроводность, способность намагничиваться.

3 жаростойкость, жароупорность коррозионная стойкость. коррозионная стойкость особенно важна для изделий, работающих в сильно окислительных средах (детали химических машин и приборов). Высокой коррозионной стойкостью обладают специальные нержавеющие, кислотостойкие и жаропрочные стали.

4 Температурой плавления называется температура, при которой металл при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое. Теплопроводность - это свойство металла проводить тепло. Знание теплопроводности металлов важно для обработки их давлением, для термической обработки и т. п. Лучшие проводники электрического тока являются вместе с тем и лучшими проводниками тепла и наоборот. Электропроводностью называется способность металлов и сплавов проводить электрический ток. Металлы с высокой электропроводностью (медь, алюминий) применяют в электромашиностроении, для устройства линий электропередач, а сплавы с высоким электросопротивлением - для ламп накаливания, нагревательных приборов и т. п. Магнитными свойствами обладают только железо и его сплавы и в небольшой степени никель и кобальт. Остальные металлы практически немагнитны.

5 Прочность - это способность металла или сплава сопротивляться разрушению под действием внешних сил. Пластичность - свойство металла или сплава изменять свою форму под действием нагрузки не разрушаясь и сохранять принятую форму после прекращения действия нагрузки. Пластичность металлов дает возможность обрабатывать их давлением (ковать, прокатывать, гнуть, вытягивать). Упругость -отличается от пластичности тем, что после снятия нагрузки материал принимает первоначальную форму. Твердость - свойство металла или сплава сопротивляться проникновению в него другого, более твердого материала. Ударная вязкость - способность металла выдерживать ударную нагрузку, не разрушаясь. Хрупкость - способность металла или сплава разрушаться под действием ударной нагрузки без пластической деформации. Износостойкость - способность поверхностного слоя материала противостоять истиранию под влиянием трения.

Материалы, применяемые в машиностроении

4. Конструкционные и функциональные материалы в машиностроении

Необходимость решения важнейших технических задач, связанных с
экономным расходованием материалов для современной техники,
обусловливает дальнейшее развитие науки о материалах.
Крупными достижениями в науке и практике материаловедения
ознаменовался XX век:
были созданы высокопрочные материалы для деталей и
инструментов;
разработаны композиционные и керамические материалы,
триплекс и ситаллы;
открыты сверхпроводники, применяющиеся в энергетике и других
отраслях техники;
созданы материалы с помощью нанотехнологий;
широкое применение получили полимерные материалы и др.;
совершенствовались способы упрочнения деталей пластическим
деформированием, термической и химико-термической
обработкой.

5. Конструкционные и функциональные материалы в машиностроении

Все конструкционные материалы можно подразделить
на группы:
металлические материалы – к ним относят металлы и
сплавы, в свою очередь подразделяемые на черные
(железо и его сплавы) и цветные (все остальные, кроме
железа, металлы и сплавы на их основе);
неметаллические материалы (резина, пластмассы,
стекло, дерево и т.д.);
композиционные материалы (могут быть на основе
систем металл – металл, металл – неметалл, неметалл
– неметалл).

6. Конструкционные и функциональные материалы в машиностроении

Неметаллы – это более 20 химических элементов
Периодической системы Д.И. Менделеева,
расположенные правее условной линии «бор –
астат», находящиеся в природных условиях в разных
агрегатных состояниях – газы, жидкости, твердые
вещества.
Неметаллы отличаются от металлов по химическим
свойствам: для них характерна способность
присоединять электроны, т.е. они обладают
окислительными свойствами, поэтому легко
взаимодействуют с металлами.

7. Конструкционные и функциональные материалы в машиностроении

Металлами являются более 80 элементов Периодической
системы химических элементов и они обладают такими
характерными для металлов свойствами, как
высокая пластичность, ковкость,
высокие тепло- и электропроводность,
положительный температурный коэффициент электрического
сопротивления (многие металлы обладают сверхпроводимостью
при температурах, близких к абсолютному нулю, т.е. в области
температур –273оС),
хорошая отражательная способность и, как следствие,
характерный металлический блеск,
непрозрачность,
способность к термоэлектронной эмиссии (испускание
электронов при нагревании).

8. Конструкционные и функциональные материалы в машиностроении

Все металлы, за исключением ртути, в обычных
условиях твердые кристаллические вещества,
являющиеся хорошими проводниками теплоты и
электрического тока
Более высокими техническими свойствами обладают
не чистые металлы, а их соединения с другими
металлами и неметаллами – сплавы, которые по
составу и строению бывают разными:
в виде механической смеси кристаллов,
в виде твердого раствора,
в виде интерметаллического соединения,
но сохраняют важнейшие свойства металлов и называются
металлическими материалами.

9. Конструкционные и функциональные материалы в машиностроении

Примерами широко используемых сплавов являются:
чугун и сталь – сплав железа с углеродом (добавки
в стали: Mn, Cr, Ni, Si, P, S);
бронза – сплав меди с оловом (добавки: Zn, Pl, Al,
Mn, P, Si);
латунь – сплав меди с цинком (добавки: Sn, Mn, Al,
Pl, Si);
мельхиор, нейзильбер – сплавы меди с никелем;
дюралюминий – сплав алюминия с медью (3…5%),
марганцем (около 1%), магнием (около 1%);
амальгамы – сплавы металлов, содержащих ртуть.

10. Черные металлы

Черными металлами называют сплавы на
основе железа с содержанием углерода и
других легирующих элементов для
улучшения их физико-механических свойств.
Они наиболее часто применяются в технике.
Так в современном машиностроении доля
деталей из железоуглеродистых сплавов
составляет 80% по массе и 60% по
номенклатуре

11. Черные металлы: чугуны

Чугуны –это железоуглеродистые сплавы с
содержанием углерода в пределах
4,3…2,14%
Кроме углерода в чугуне содержится кремний
Si (до 4,3%) и постоянные примеси в виде
некоторого количества марганца Mn (до 2 %),
фосфора P (до 1,2 %) и серы S (до 0,07 %)
Чугуны обладают хорошими литейными
свойствами

12. Черные металлы: чугуны

Традиционная классификация чугунов – по цвету на изломе
Серые чугуны – с изломом серого цвета, говорившем о
наличии большого количества свободного графита в виде
хлопьев.
Применение: благодаря хорошим литейным и демпфирующим
свойствам (способность поглощать колебания) серые чугуны
нашли широкое применение в станкостроении (станины, стойки,
траверсы, корпусы коробок скоростей и подач, суппорты
металлорежущих станков), в авто- и тракторостроении (картеры
коробок передач, блоки цилиндров, поршневые кольца, диски
сцепления, тормозные барабаны), в химическом и
электромашиностроении, при производстве деталей насосов,
компрессоров и других изделий.

13. Черные металлы: чугуны

Отбеленные чугуны – чугуны с изломом, имеющим
специфический светлый блеск. В таких чугунах
углерод находится в связанном состоянии в виде
цементита Fe3C.
Как правило, они более твердые и хрупкие, чем
серые чугуны и в основном перерабатываются на
сталь – передельный чугун.
Применение: белый чугун используют также в
качестве износостойкого конструкционного
материала. При введении в небольших количествах
марганца, бора, ванадия, молибдена, титана, хрома
образуются сложные и твердые карбиды.

14. Черные металлы: чугуны

Современная классификация – по функциональности
Чугуны общего применения, для машин и механизмов,
работающих в нормальных условиях. Как правило, они
являются изколегированными. Это, кроме вышеперечисленных:
ковкие, которые нашли широкое применение при изготовлении
деталей автомобилей, тракторов, текстильных и
сельскохозяйственных машин, металлорежущих станков
(шестерни, ступицы, тормозные колодки, картеры
дифференциалов, рычаги, звездочки, катки, втулки, детали
рулевого управления и др.), а также в вагоно- и судостроении.
высокопрочные чугуны, которые используются в тяжелом
машиностроении (детали турбин, валки прокатных станов, шаботы
молотов), в автомобильной промышленности (блоки цилиндров,
шестерни главных передач, коленчатые и распределительные
валы, ступицы, поршневые кольца), в сельскохозяйственном и
транспортном машиностроении (сцепки вагонов, ступицы колес,
диски муфт, опорные катки, корпусы плугов, зубья борон), а также
при изготовлении других ответственных деталей.

15. Черные металлы: чугуны

Чугуны специального назначения, для
использования в агрессивных и абразивных
средах, при высоких температурах и т.д.
содержат большое количество легирующих
элементов.
Легированные чугуны:
Износостойкие
чугуны
Коррозионно-стойкие чугуны
Жаростойкие чугуны
Жаропрочные чугуны
Антифрикционные чугуны

16. Черные металлы: углеродистые стали

Стали –это железоуглеродистые сплавы с
содержанием углерода менее 2,14%, а также
естественными примесями в виде некоторого
количества марганца (Mn), фосфора (P) и серы (S)
Таблица 2.1-Группы углеродистых сталей
Тип стали
Содержание
углерода
Свойства
Низкоуглеродистые мягкие
стали
Низкое
0,03 – 0,25 %
Пластичность,
легкость обработки
штамповкой
Конструкционные стали /
цементуемые стали
Среднее
0,15 – 0,40 %
Износостойкость
Углеродистые стали
Высокое
0,4 – 1,2 %
Износостойкость и
прочность

17. Черные металлы: углеродистые стали

Содержание углерода оказывает очень большое влияние на
свойства материалов, а следовательно, и на область их
применения.
Повышение уровня процентного содержания углерода
способствует увеличению твердости и прочности стали на
разрыв.
Марки с низким содержанием углерода часто имеют небольшие
добавки серы или свинца для придания большей
обрабатываемости.
Без добавки этих элементов стали с содержанием углерода
менее 0,3 % склонны к созданию нароста на режущих кромках
инструментов, что снижает срок их службы.
Добавки марганца (примерно до 1 %) способствует улучшению
механических свойств, но при этом снижается
обрабатываемость, особенно сталей с содержанием углерода
более 0,3 %.

18. Черные металлы: легированные стали

Легированные стали – содержащие кроме железа и углерода
еще и легирующие элементы
Таблица 2-Влияние легирующей добавки на обрабатываемость стали
Отрицательный эффект
Положительный эффект
Марганец (Mn)
Свинец (Pl)
Никель (Ni)
Сера (S)
Кобальт (Co)
Фосфор (P)
Ванадий (V)
Углерод 0,3 < (С) < 0,6 %
Углерод (C) < 0,3 %
Углерод (C) > 0,6 %
Молибден (Mo)
Ниобий (Ni)
Вольфрам (W)

19. Черные металлы: низколегированные стали

Твердость < 250 НВ, σв < 400 МПа
Стали с низким содержанием легирующих
элементов (до 2%) – это в основном
высокопрочные конструкционные стали.
При увеличении процента содержания
легирующих добавок пластичность
уменьшается.
Наиболее частой областью применения этой
группы сталей является производство осей,
валов и других элементов конструкций, а
также труб и поковок.

20. Черные металлы: низколегированная сталь после закалки и отпуска

Твердость > 250 НВ, 850 < σв < 1200 МПа
Легированные стали этой группы – это стали,
подвергнутые упрочнению и закалке для придания
им более высокой прочности.
Путем подбора вида термообработки можно получить
требуемые соотношения твердости и прочности.
Типовым применением данной группы сталей
является производство зубчатых колес, шатунов,
рычагов поворота и деталей трансмиссии, а также
деталей станков, штампов, цилиндров и отрезного
инструмента (ножей).

21. Черные металлы: закаленные стали

Инструментальные стали – группа легированных
сталей, содержащая материалы, закаливаемые по
всему объему до высокой твердости. Их основные
характеристики:
Высокая твердость, требуемая при дальнейшей эксплуатации
готового изделия.
Износостойкость, зависящая от твердости.
Хорошая прокаливаемость, отсутствие изменений размеров и
формы после термообработки.
Прочность в большинстве случаев.
Хорошее стружкодробление.
Химический состав:
Большей частью это легированные стали с высоким
содержанием углерода, от 0,4 % до 2,3 %.
Основные легирующие элементы – хром (Cr), вольфрам (W),
молибден (Mo) и ванадий (V).

22. Черные металлы: закаленные легированные стали

Твердость > 49-55 НRc, σв < 1620 МПа
Изделия из них имеют высокую размерную
стабильность и сохраняют твердость в
процессе эксплуатации.
Данные стали относятся к
труднообрабатываемым материалам.
Применение: типичным примером деталей,
изготавливаемых из этой группы сталей,
являются звездочки цепных передач,
зубчатые колеса, кулачки, износостойкие
накладки для землеройных машин и
строительной техники.

23. Черные металлы: легированные стали закаленные и износостойкие

Твердость > 55-63 НRc, σв < 1960 МПа
Термообработка сталей, входящих в эту подгруппу,
выполняется для получения максимальной твердости
по всему объему изделия.
В основном они имеют низкую вязкость и хорошую
износостойкость.
Обычно стали с такой твердостью шлифуются или
обрабатываются точением СТМ (сверхтвердыми
материалами).
Они, также, как и стали из предыдущей подгруппы,
относятся к труднообрабатываемым.
Применяются для изготовления режущего
инструмента, циркулярных пил, ножей, прессформ и
горного инструмента.

24. Черные металлы: нержавеющие стали

Нержавеющие стали – это легированные стали,
использование которых определяется их
коррозионной стойкостью.
Их основным легирующим элементом является хром
(Cr). Хром образует сверхтонкую оксидную пленку на
поверхности.
Как правило, коррозионная стойкость и стойкость к
окислению увеличивается с ростом содержания
хрома.
Другие легирующие элементы, такие как никель и
молибден, добавляются для изменения структуры,
повышения коррозионной стойкости и прочности.

25. Черные металлы: нержавеющие стали

Нержавеющие стали трудно поддаются
обработке резанием, так как
упрочняются при деформировании поверхностного
слоя,
являются плохими проводниками тепла, что приводит
к высоким температурам в зоне резания,
имеют склонность к налипанию на поверхности
режущего инструмента,
ввиду высокой прочности возникают проблемы с
образованием и отводом стружки.

26. Задание к семинару

1. Разобрать базу данных на материалы, применяемые
в машиностроении (Приложение 2).
2. Подготовить к обсуждению следующие вопросы на
тему «Металлы и сплавы с особыми
свойствами»:
Металлы с памятью формы
Радиационно-стойкие материалы
Аморфные металлические сплавы
Сверхпроводящие материалы
Материалы со специальными магнитными свойствами

27. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1.
2.
3.
Лернер, П.С. Послушный металл: Кн. для учащихся ст. классов
сред. шк. / П.С. Лернер. – М.: Просвещение, 1989. – 175 с.
Материаловедение и технология конструкционных материалов:
учебник для студ.в. учеб. заведений / В.Б. Арзамасов, А.Н.
Волчков, В.А. Головин и др.; под ред. В.Б. Арзамасова, А.А.
Черепахина. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 448
с.
Рогов, В.А. Современные машиностроительные материалы и
заготовки: учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений /
В.А. Рогов, Г.Г. Позняк. – М.: Издательский центр «Академия»,
2008. – 336 с.

Материалы, применяемые в машиностроении. Цветные металлы и сплавы

Чистый алюминий - мягкий, легкий по весу металл (менее
одной трети от удельного веса стали, меди или латуни).
Алюминий может быть одновременно прочным, ковким и
пластичным, обладает хорошей стойкостью к коррозии и
является прекрасным проводником тепла и электричества.
Он может многократно подвергаться переработке без
потери своих свойств и качественных характеристик.
Детали сложной формы могут быть получены литьем,
прокаткой или выдавливанием.
Алюминий имеет низкий предел прочности на растяжение,
но легко образует сплавы со многими химическими
элементами – медью, цинком, магнием, марганцем,
литием и кремнием, придающим особые свойства
получаемым сплавам

4. Сплавы на основе алюминия

В основном алюминий выпускается в виде сплавов,
и в зависимости от назначения может иметь
широкий спектр значений прочности на разрыв,
твердости и ковкости.
Наиболее распространенными легирующими
элементами для алюминия являются кремний (Si),
магний (Mg), марганец (Mn), медь (Cu) и цинк (Zn).
Алюминиевые сплавы обычно подразделяют на
деформируемые и литейные.
Далее они делятся на группы термически
неупрочняемых, а также деформационно
упрочняемых материалов

5. Сплавы на основе алюминия: Литейные сплавы

В литейных сплавах добавки кремния, меди,
магния используют для придания им широкого
спектра свойств, таких, как прочность,
коррозионная стойкость и меньший размер зерна.
Они могут быть как термически обработанными,
так и не обработанными, и допускающими литье в
кокиль или в опоку.
Наиболее распространенными литейными
сплавами являются алюмиево-кремниевые сплавы
с содержанием кремния 7 – 12 %.
Выбор сплава зависит от требований к готовому
изделию и выбранного способа литья

6. Сплавы на основе алюминия: Деформируемые сплавы

Существует 2 основных группы
деформируемых алюминиевых сплавов:
Химически чистый алюминий и сплавы,
содержащие марганец и магний. Для этой
группы прочность достигается путем
деформационного упрочнения.
Сплавы, где медь, цинк и кремний являются
важными составляющими. В этой группе
прочность достигается за счет термической
обработки.

7. Сплавы на основе алюминия: Деформируемые сплавы

Химически чистый Al
Твердость < 100 НВ, σв < 350 МПа
Эта группа включат химически чистые марки
алюминия, которые применяются из-за их высокой
электрической проводимости и коррозионной
стойкости.
Процентное содержание алюминия составляет
минимум 99 %.
Применяются для прессования профилей
сложных форм, изготовления декоративных
архитектурных элементов, кровельного листа,
плакированных листов для обшивки фюзеляжей
самолетов, электрического оборудования, зеркал и
упаковки (банки под напитки, фольга и т.д.).

8. Сплавы на основе алюминия

Алюминиевые сплавы с содержанием Si < 0,5 %
Твердость < 150 НВ, σв < 500 МПа
Повышение прочности достигнуто за счет увеличения
содержания легирующих элементов.
Обычно легирующими добавками, повышающими предел
прочности, являются кремний (до 0,5 %), магний (примерно 2 %)
и небольшое количество марганца для придания твердости и
прочности.
Применение: литейные сплавы этой группы используются для
производства блоков цилиндров, деталей коробок передач и в
производстве морских судов.
Применение: деформируемые сплавы применяют в виде
листов-заготовок для кузовов автомобилей, перегородок и на
предприятиях химической промышленности

9. Сплавы на основе алюминия

Алюминиевые сплавы с содержанием 0,5 % < Si < 10 %
Твердость < 120 НВ, σв < 400 МПа
Эту группу образуют высокопрочные сплавы
Большинство сплавов этой группы являются
литейными.
Применение: в производстве радиаторов,
маслобойников, коробок передач, типовых литых
деталей, а деформируемые сплавы – в производстве
труб, пластин, в аэрокосмической промышленности и
в общем машиностроении.

10. Сплавы на основе алюминия

Алюминиевые сплавы с содержанием Si > 10 % , упрочненные
алюминиевые сплавы
Твердость < 120 НВ, σв < 650 МПа
Сплавы этой группы обычно термически упрочняемые, или
имеют высокий уровень легирующих добавок (например,
кремния) для улучшения литейных свойств.
Применение. Типовым применением этих сплавов является
производство деталей в автомобильной промышленности:
втулок, барабанов и зубчатых колес, насосов гидроусилителя
рулевой колонки, высококачественных тормозных дисков.
Они применяются также в авиастроении и оборонной
промышленности, и для изготовления шатунов, зубчатых
колес, головок цилиндров, блоков цилиндров, поршней и т.п.
деталей.

11. Медные сплавы : латуни

Латуни – сплавы меди с цинком (до 50 %) и
добавками алюминия, никеля, кремния и марганца
Различают латуни, обрабатываемые давлением
(ГОСТ 15527-70) и литейные (ГОСТ 17111-870).
Наиболее распространены латуни с содержанием
цинка до 38 %. Они коррозионно-стойкие,
пластичные и в горячем состоянии хорошо
обрабатываются давлением
Содержание меди – 60 – 96 % (Л60, Л96). Добавки
легирующих элементов улучшают механические
свойства и повышают коррозионную стойкость
латуни. Например, марганцово-алюминиевая
латунь (ЛМцА-57-3-1) содержит 55,0…58,5 % меди,
2,5…3,5 % марганца, 0,5…1,5 % алюминия,
остальное – цинк

12. Медные сплавы : бронзы

Бронзы – все остальные сплавы меди
(ГОСТ 5017-74 – оловянные, ГОСТ 18175-78
- безоловянные)
Эти сплавы более прочные и коррозионностойкие по сравнению с медью, обладают
хорошими литейными свойствами, имеют
малый коэффициент трения, что
обеспечивает их применение
Применение: изготовление вкладышей
подшипников, червячных колес, различных
элементов точных измерительных приборов

13. Медные сплавы : бронзы

Оловянная бронза (БрОЦС5-5-5) содержит по 4…6 % олова, цинка и
свинца, остальное – медь.
Алюминиевые бронзы (БрА5, БрАЖМц 10-3-1,5) получили широкое
распространение,поскольку олово дороже и дефицитнее меди
Алюминиевые бронзы с добавками алюминия до 10 % обладают
хорошей жидкотекучестью, в горячем и холодном состоянии хорошо
обрабатываются давлением, а добавки никеля, марганца, железа и
свинца улучшают их механические свойства
Бериллиевые бронзы (БрБ2), в состав которых входят 1,8…2,1 %
бериллия, 0,2…0,5 % никеля, остальное медь, обладают высокой
прочностью и упругостью, что позволяет использовать их для
изготовления пружин и пружинных контактов измерительных
приборов
Бронзы БрОЦС4-4-4, содержащие по 3…5 % олова и цинка, 3,5…4,5
% свинца, обладают высокими антифрикционными свойствами
Кремниевые бронзы, например БрКН1-3, содержат 0,6…1,1 %
кремния, 2,4…3,4никеля и 0,1…0,4 % марганца, обладают высокой
пластичностью и коррозионной стойкостью
Технически чистая медь (ГОСТ 859-78) также применяется в
машиностроении, содержание меди здесь 99,5…99,9%

14. Титановые сплавы

В промышленности применяют в основном титан
двух марок: ВТ1-00 и ВТ1-0
Для легирования титана используют алюминий,
который увеличивает прочность, жаропрочность и
стойкость к окислению при высоких температурах,
но снижает пластичность
При добавлении марганца, хрома и молибдена в
качестве легирующих элементов, примерно вдвое
увеличивается прочность по сравнению с чистым
титаном, но при температуре не выше 430градС.
Такие сплавы хорошо куются, штампуются и
прокатываются, но плохо свариваются
Длительный срок службы титановых изделий
позволяет окупать их повышенную по сравнению
со сталями стоимость

15. Титановые сплавы: основные области применения

химическое, нефтехимическое, молочное производство – емкости,
баки, трубопроводы, теплообменники, реакторы, сосуды,
очистительные сооружения;
машиностроение – корпусные детали, клапаны, золотники, пружины,
коленчатые валы;
добыча топлива, производство ядерных силовых установок конденсаторы, лопатки турбин, изделия, работающие в соленой
морской воде, детали бурильного и нефтяного оборудования;
строительство – крыши, панели, элементы отделки, трубопроводы,
оболочки;
судостроение – опреснители морской воды, глубоководные
спускаемые аппараты, подводные лодки, шельфовые нефтяные
платформы;
захоронение радиоактивных отходов – контейнеры, транспортные
цистерны;
медицинская промышленность – имплантанты, сердечные клапаны,
микрохирургический инструмент, протезы;
производство спортивного инвентаря – ракетки, клюшки, детали
велосипедов и др.

16. Магниевые сплавы

Первичный магний имеет три марки: МГ90, МГ95 и МГ 96 с
содержанием от 99,96 до 99,90% магния
В магниевых сплавах содержится железо, кремний, алюминий, медь,
никель, марганец и хлор в незначительных количествах.
Различают литейные магниевые сплавы и сплавы,
обрабатываемые давлением. По ГОСТ 2856-79 определен состав
магниевых сплавов, предназначенных для фасонного литья, по
ГОСТ 14957-76 – состав сплавов для получения изделий методами
горячей деформации
Магниевые литейные сплавы хорошо обрабатываются резанием,
обладают малой плотностью, высокой удельной прочностью,
способностью к демпфированию (поглощению) колебаний.
Применение:
авиастроении – детали пассажирских кресел, шасси, двигателей и
силовых агрегатов;
транспортном машиностроении – детали двигателей автомобилей, диски
колес, элементы подвески, корпуса лодок и лодочных моторов;
текстильной промышленности – детали ткацких станков и бобины;
радиотехнической и электронной промышленности – детали оптических
приборов, радио- и киноаппаратуры.

17. Магниевые сплавы

Из магниевых деформируемых сплавов изготавливают
следующие изделия:
в авиастроении – детали бортовой аппаратуры, диски колес,
корпуса кресел;
при производстве товаров народного потребления – детали
велосипедов;
в медицине – детали инвалидных колясок, медицинской техники.
Благодаря малой плотности и значительной прочности таких
сплавов существенно снижается масса конструкции: для
корпусных деталей экономия по массе составляет 21, 57 и
111 % по сравнению с алюминиевыми, титановыми и
стальными деталями соответственно.
Для снижения стоимости готовых изделий используют
технологию их получения из гранул. Процесс состоит из
отливки гранул и прессования их в готовое изделие,
например трубу. Возможно также промежуточное
изготовление заготовок с последующей механической
обработкой, прошивкой или прессованием готового изделия.

18. Магниевые сплавы

Таблица 3.1-Свойства магниевых литейных и алюминиевых сплавов
Сплавы
Магниевые
Алюминиевые
Марка
Рабочая
температура, оС
Плотность,
ρ, кг/м3
Удельная
прочность,
σв/ρ
МЛ5
МЛ5пч
150
1810
12,7…13,8
МЛ12
200
1810
12,7…13,8
МЛ10
250
1780
12,9…14,0
АЛ9, АЛ19,
АЛ23
150…300
2600…2800
7,7…17,8

19. Никелевые сплавы: Никелевые литейные жаропрочные сплавы

Широко используются для повышения ресурса и эксплуатационных
характеристик авиационных и ракетных двигателей (Ni – Co – Cr – Al
– Ti – W – Mo).
Применение: для изготовления литьем по выплавляемым моделям
с последующей термической обработкой рабочих лопаток турбин и
цельнолитных роторов.
Сплавы предназначены для работы при температуре 1100градС.
Литье лопаток методом направленной кристаллизации
осуществляют в тонкостенные керамические формы толщиной 6…7
мм, выдерживающие температуру 1750…1780градС. Применение
тонкостенных форм обеспечивает достижение заданного
температурного градиента при литье лопаток с кристаллической
структурой.
Высокотермические плавильные тигли изготавливают с
применением высокоогнеупорных материалов: электрокорунда,
муллита, диоксида магния и специальных спекающих добавок.
Использование таких тиглей позволяет устранить взаимодействие
расплава с рабочей поверхностью, обеспечивая сохранение
исходной чистоты металла.

20. Никелевые сплавы: Никелевые деформируемые жаропрочные сплавы

Применение: используют для изготовления дисков
турбин и последних ступеней компрессоров
газотурбинных двигателей. Для этих целей также
успешно используют сплав (Ni – Cr – Mo – Ti – Al Nb) без содержания кобальта и вольфрама,
который выдерживает рабочую температуру
550…700градС при ресурсе 12 000 часов.
Для изготовления дисков турбины и последних
ступеней компрессора используют также сплавы с
кобальтом, валов компрессора – порошковый
сплав, обладающий более однородной структурой.

21. Никелевые сплавы

Для деталей горячего тракта и жаровых труб современных
газотурбинных двигателей с повышенным ресурсом создан
объемностабильный высокотехнологичный гомогенный
свариваемый сплав ВЖ145 (табл. 3.2).
Детали из этого сплава могут быть в процессе ремонта
восстановлены любыми методами сварки.
Таблица 3.2-Свойства никелевых сплавов
Марка сплава
σ в 800, МПа
σ в 900, МПа
σ в 1000, МПа
ЭП648
420…500
220…230
110…140
ВЖ145
450…480
270…300
150…170
Марка сплава
σ 100 800, МПа
σ 100 900, МПа
σ 100 1000, МПа
ЭП648
140…160
40…50
20…25
ВЖ145
160…170
70…80
30…35
Примечание. В верхнем индексе предела прочности σ указано время
работы в часах, в нижнем индексе – температура в градусах Цельсия

22. Задание к семинару-1

23. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ

Рогов, В.А. Современные
машиностроительные материалы и
заготовки: учеб. пособие для
студентов высш. учеб. заведений /
В.А. Рогов, Г.Г. Позняк. – М.:
Издательский центр «Академия»,
2008. – 336 с.

Основными материалами, применяемыми в машиностроении при изготовлении деталей, узлов машин и различных металлических конструкций, являются металлы и сплавы. - презентация

6 Испытания металлов – это перечень исследований, проводимых на специальном оборудовании, с целью определения комплекса физико-механических свойств металла. Методы испытания металлов можно разделить на две основные группы: механические, определяющие физические свойства, и аналитические, определяющие состав и структуру металла.

7 механических испытаний можно разделить на три основных вида: Испытания на растяжение или сжатие, определяют предел прочности, предел текучести при растяжении и при сжатии, кроме того, параллельно узнают данные пластических характеристик – относительное удлинение и сужение. Испытанию подвергают как специально изготовленные стандартные образцы (ГОСТ ), так и изделия в натурную величину – арматура, прутки или участки труб, если говорить об испытании на сплющивание. Испытания на растяжение

10 Испытание на ударный изгиб или так называемые ударные (динамические) испытания. В результате таких испытаний определяют ударную вязкость металла, испытывают стандартные образцы по ГОСТ Испытание на ударный изгиб

13 Измерение твердости металлов и сплавов. Твердость можно определять и на специальных образцах, и на самом изделии, все зависит от метода измерения твердости. Для Роквелла не нужна особая подготовка поверхности, как и для Бриннеля. А вот для измерения твердости по Виккерсу, нужно готовить специальный шлиф. Измерение твердости металлов

18 Теперь, что касается аналитических испытаний металлов. Их два основных вида: Химический анализ, с его помощью определяют состав и количество элементов, из которых состоит металл или сплав. В зависимости от задач используют различные методы определения содержания элементов. Подробнее можно почитать в других наших статьях. Химический анализ При металлографическом анализе изучают структурное состояние металла. Ведь именно структура металла определяет все его механические свойства.

Презентация по географии Применение металлов и сплавов в промышленности

Применение металлов и сплавов в промышленности

Сплав — это материал, который образуется в результате затвердения расплава двух или нескольких отдельных веществ.

Сплав по сравнению с исходным металлом может быть:
механически прочнее и твёрже,
со значительно более высокой или низкой температурой плавления,
устойчивее к коррозии,
устойчивее к высоким температурам,
практически не менять своих размеров при нагревании или охлаждении и т. д.

Применение железа чугун

Применение железа
чугун

Применение железа сталь

Применение железа
сталь

Применения алюминия

Применение меди латунь бронза

Применение меди
латунь бронза

Применение цинка, свинца, олова

Применение цинка, свинца, олова

Применения никеля, хрома, титана

Применения никеля, хрома, титана

Применение драгметаллов

Краткое описание документа:

Слайд 1. Применение металлов и сплавов в промышленности.

В настоящее время находят практическое применение почти все металлы или в чистом виде, или в виде сплавов друг с другом. Это применение целиком определяется теми или иными свойствами металлов и их сплавов. Чистые металлы делятся: на черные, цветные и драгоценные.

Свойства чистых металлов, как правило, не соответствуют необходимым требованиям,

поэтому практически во всех сферах человеческой деятельности используют не чистые металлы, а их сплавы.

В состав сплавов кроме металлов могут входить также неметаллы, например, такие как углерод или кремний.

Добавляя в определённом количестве примеси других металлов и неметаллов, можно получить многие тысячи материалов с самыми разнообразными свойствами, в том числе и такими, каких нет ни у одного из составляющих сплав элементов.

Чистое железо — сравнительно мягкий металл. При добавлении в железо углерода твёрдость его существенно возрастает. По количеству углерода, а следовательно, и по твёрдости, различают сталь(содержание углерода менее 2 % по массе), чугун ( С — более 2 % ).

Благодаря ценным свойствам, дешевизне и хорошим литейным характеристикам чугун применяют для изготовления различных деталей и предметов. Сделанные чугунные предметы смогут выдержать достаточно серьезные нагрузки. Именно по этой причине из чугуна делают корпуса машин и основания станков. Чугун всегда применялся для изготовления деталей и предметов тяжелой промышленности. Его использовали в металлургии и станкостроении. В автомобильной промышленности из чугуна изготавливают блоки цилиндров, тормозные колодки, узлы тракторов

Такие сплавы железа, как стали, отличаются высокой прочностью и твёрдостью. Их можно ковать, прессовать, сваривать. Сталь является самым востребованным металлом. Она широко применяется в машиностроении, но без нее не обойтись в медицине и в быту.

Для изготовления металлических строительных конструкций и сооружений используют прокатные стальные профили: равнополочный и неравнополочный уголки, швеллер, двутавр и тавр. В качестве крепежных изделий из стали применяют заклепки, болты, гайки, винты и гвозди.

Хотя сплавы из алюминия не так распространены, как материалы, названные выше, некоторые их достоинства делают их незаменимыми для некоторых операций. Прежде всего, сплавы из алюминия отличает экономичность, легкость в обработке и легкодоступность. К достоинствам алюминиевых сплавов относится их безвредность и экологичность, благодаря чему их можно использовать даже для хранения и перевозки пищевых продуктов, стойкость к появлению коррозии, высокая отражательная способность, а также немагнитность. Наиболее часто алюминиевые сплавы применяются в пищевой промышленности, машиностроении, авиастроении. Кроме этого, они необходимы для создания высоковольтных линий.

Медь- металл розово-красного цвета, обладающий пластичностью, прочностью, высокими тепло- и электропроводностью. Применяется в электротехнике для изготовления проводов, шнуров, токоведущих деталей, контактов, для химической аппаратуры — теплообменники и холодильники.

Из сплавов меди в электротехнической промышленности и в приборостроении наиболее широкое применение находят латунь и бронза.

Латунь – содержит до 50 % цинка, обладает прочностью, пластичностью, стойка к коррозии. Латуни незаменимы при изготовлении приборов, деталью которых являются запорные краны. Такие приборы используются в сетях подачи газа и воды.

Бронза – сплав меди с оловом, кремнием, свинцом, Это коррозионно-стойкий металл, обладающий высокими механическими свойствами. Применяют ее для изготовления санитарно-технической арматуры, а также для изготовление пружин и пружинящих контактов.

Цинк — это коррозионно-стойкий металл, применяемый в качестве антикоррозионного покрытия при оцинковывании стальных изделий в виде кровельной стали, болтов. Используется в качестве материала для отрицательного электрода в аккумуляторах для компьютеров. Его соединения являются пигментами в получении красок, сернистый цинк с сернистым кадмием – для покрытия телевизионных трубок и экранов.

Свинец — это тяжелый, легкообрабатываемый, коррозионно-стойкий металл, применяемый для зачеканивания швов раструбных труб, герметизации деформационных швов, изготовления специальных труб. Свинец мягкий ковкий синевато-серый металл. Используемый для пластин аккумуляторов, в сернокислом производстве – для коррозионностойкой химической аппаратуры, для оболочек электрических кабелей, защиты от радиоактивных излучений, в производстве антидетонаторов бензина, красок (красных – сурик, желтых – глет).

Титан по внешнему виду похож на сталь, прочен, пластичен, имеет исключительную химическую стойкость. Легкие и прочные титановые сплавы широко используются в технике, химической промышленности ( трубопроводы, насосы, реакторы). Используют в авиа- и ракетостроении , при строительстве подводных лодок, в морском судостроении для изготовлении обшивки корпусов судов ,обладающих высокой прочностью и стойкостью в морской воде.

Никель – металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком, на воздухе не изменяется. Сплавы никеля с железом, хромом, медью обладают механической прочностью, антикоррозионными, магнитными, жаропрочными свойствами. Применяется как конструкционный материал при изготовлении химической аппаратуры и ядерных реакторов.

Хром – серо-стального цвета твердый металл, не окисляется на воздухе. Используется для изготовления жаропрочных, нержавеющих, кислотоупорных сталей, используемых для химической аппаратуры, подводных лодок. Соединения хрома применяются как красители, окислители и дубители кож.

Применение в чистом виде драгоценных металлов в ювелирном деле не всегда оправдано и целесообразно из-за их дороговизны, физических и химических особенностей.

Для придания ювелирным изделиям из золота большей твёрдости и износостойкости используются сплавы с другими металлами.

Самая лучшая добавка — это серебро (понижает температуру плавления) и медь (повышает твёрдость). Чистое золото используют очень редко, так как оно слишком мягкое, легко деформируется и царапается.

Применяются сплавы в ювелирном деле, в производстве химической аппаратуры, в электроконтактах, нагревателях.

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 3 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Читайте также: