Реферат: Металлохозяйственные товары
1.2. Железо и его сплавы.
Железо - один из наиболее распространенных в природе металлических элементов. Технически чистое железо - серебристо-белый тугоплавкий пластичный металл с довольно высокими прочностью и твердостью. Однако из-за высокой стоимости очистки металла от примесей применение железа в производстве товаров народного потребления ограничено. Используют, главным образом, железоуглеродистые сплавы стали и чугуны. Стали содержат углерода не более 2,14 %, а чугуны свыше 2,14 %.
Стали по химическому составу подразделяют на углеродистые и легированные. Углеродистые стали, кроме углерода, содержат в небольших количествах только неизбежные примеси кремний, марганец, серу и фосфор. В легированные стали входят, кроме того, добавки цветных металлов хрома, никеля, молибдена, ванадия, вольфрама и др. Химический состав существенно влияет на свойства стали и ее применение в производстве товаров народного потребления. Так, по мере увеличения концентрации углерода возрастают твердость и хрупкость стали. Поэтому практическое использование находят только стали, содержащие не более 1,3% углерода, так как при большем количестве его хрупкость металла возрастает настолько, что снижается надежность изделий в эксплуатации.
Кремний - повышает твердость и улучшает упругие свойства металла. Из стали, содержащей до 2 % кремния, изготовляют пружины и рессоры.
Марганец - увеличивает твердость и прочность стали, ее износостойкость. Поэтому из марганцевой стали изготовляют пилы особо высокого качества, хорошо сопротивляющиеся истиранию.
Сера и фосфор - вредные примеси. Сера вызывает красноломкость (растрескивание металла при механической обработке в горячем состоянии), ухудшает пластичность, снижает коррозионную стойкость стали. Фосфор обусловливает хладноломкость стали, т. е. растрескивание при механическом воздействии в условиях пониженной температуры.
Хром - увеличивает твердость и износостойкость стали. При содержании хрома более 13 % сталь приобретает стойкость к коррозии. Из такой, сравнительно недорогой, нержавеющей стали изготовляют ножи и столовые приборы.
Никель - упрочняет сталь, повышает ее ударную вязкость и снижает хладноломкость. При совместном введении значительного количества хрома и никеля сталь приобретает жаропрочность и высокую коррозионную стойкость в кислой среде. Поэтому хромоникелевые стали применяют для изготовления посуды и столовых приборов.
Молибден, ванадий и вольфрам - придают стали высокую твердость и красностойкость, т. е. способность сохранять твердость при нагреве докрасна. Эти так называемые быстрорежущие стали используют для изготовления металлорежущих инструментов и резцов. Углеродистые стали, в зависимости от содержания углерода, подразделяют на конструкционные (углерода не более 0,75 %) и инструментальные (углерода 0,7-1,3 %). Конструкционные стали используют для изготовления посуды, приборов для окон и дверей, крепежных изделий, нагревательных и осветительных приборов и т. д. Инструментальные стали находят применение в производстве инструментов, ножей, ножниц и др. В зависимости от содержания вредных примесей (серы и фосфора), различают углеродистые стали обыкновенного качества, качественные и высококачественные. Для стали обыкновенного качества содержание вредных компонентов либо совсем не ограничивается (группа А), либо концентрация каждого из них должна быть не более 0,07 % (группы Б и В). В качественных сталях содержание серы и фосфора не должно превышать 0,04 %. Особенно сильно ограничено содержание серы (не более 0,02 %) и фосфора (не более 0,03 %) в сталях высококачественных, из которых изготовляют детали, подвергаемые термической обработке.
Очень вредное влияние на свойства стали оказывает кислород, он вызывает красноломкость, снижает пластичность и вязкость металла. Поэтому в процессе получения сталь раскисляют добавками марганца, кремния, алюминия.
По степени раскисления различают сталь спокойную (сп ), полуспокойную (пс ) и кипящую (кп ). Спокойная сталь раскислена полностью, полуспокойная несколько меньше, а кипящая не полностью, и при разливке из нее выделяется окись углерода (сталь «кипит»).
Спокойная сталь - плотная, однородная по составу, отличается высокими механическими свойствами. Полуспокойная сталь по строению и свойствам занимает промежуточное положение между спокойной и кипящей сталью.
В кипящей стали много мелких раковин, что снижает её прочностные показатели, зато выше выход металла, который дешевле; мелкие раковины при прокатке завариваются. Кроме того, кипящая сталь отличается высокой пластичностью, так как содержит минимальное количество кремния и марганца (кипящую сталь раскисляют только алюминием). Поэтому, для изготовления изделий из листовой стали методом холодной штамповки (стальная посуда, корпуса бытовой газовой аппаратуры, керосинок, керогазов, холодильников и др.), предпочтительнее кипящая сталь, а для изготовления деталей, подвергающихся при эксплуатации значительным нагрузкам (инструменты, ножи, детали бытовых машин и т. д.), применяют спокойную или полуспокойную сталь.
Свойства материала существенно влияют на качество и цену изделий, поэтому в стандартах на металлохозяйственные товары указываются рекомендуемые для их производства марки металла. В маркировке стали отражаются основные признаки ее классификации, определяющие свойства металла.
В маркировке конструкционных сталей обыкновенного качества буквами Б или В (группа А в обозначении марки не указывается) указывают группы. Буквы Ст. в марке означают «сталь », цифры от 0 до 6 - условный номер марки, которому соответствуют либо определенные механические свойства (группа А ), либо химический состав (группа Б ), либо то и другое (группа В ). Для обозначения степени раскисления в марке стали, после номера добавляют индексы сп , пс , кп . Если индекса нет, то сталь данной марки выпускается только спокойной.
Качественные конструкционные стали маркируют двузначными числами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. К марке кипящей стали добавляют индекс кп (08 кп). При повышенном содержании марганца (0,71 %) в конце марки ставят букву Г (65Г).
Инструментальные углеродистые стали маркируют буквой У и числом (от 7 до 13), показывающим среднее содержание углерода в десятых долях процента. В марке высококачественных сталей должна быть буква А (У7А, УЯА и т. Л.)
Легированные стали подразделяют по назначению на конструкционные, инструментальные и с особыми свойствами. Конструкционные стали применяют для изготовления ответственных деталей машин, когда требуется сочетание высокой прочности, твердости и износостойкости с пластичностью и вязкостью. Из легированных инструментальных сталей изготовляют такие металлообрабатывающие инструменты, как сверла, ножовочные полотна, напильники, метчики, плашки. К сталям с особыми свойствами относят коррозионно-стойкие (нержавеющие), жаропрочные, износостойкие и т.п. Для товаров народного потребления (посуды, ножей, столовых приборов, лезвий для безопасных бритв и т. д.) используют, главным образом, нержавеющие стали.
Для маркировки легированных сталей применяют буквенно-цифровой шифр. В начале марки помещают число, обозначающее среднее содержание углерода в десятых долях процента (однозначное число) или сотых долях процента (двузначное число). Если перед маркой число не стоит, то это означает, что сталь содержит углерода 1 % или более. Вид легирующих компонентов обозначают буквой: Х -хром, Н -никель, Т -титан, Ф- ванадий, М -молибден, В -вольфрам, Г -марганец, С -кремний и т. д. После каждой буквы указывают содержание в процентах соответствующего элемента. Если содержание какого-либо легирующего элемента менее 11,5%, число не проставляют. В конце марки высококачественной стали ставят букву А . Это означает, что в составе стали вредных примесей (серы и фосфора) не более чем по 0,03 %. В марке стали качественной, содержащей несколько больше серы и фосфора, нет буквы А .
Расшифруем марки легированных сталей, наиболее часто используемых в производстве товаров.
12Х13, 20Х13, ЗОХ13, 40Х13 - качественные хромистые коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали, содержащие соответственно 0,12; 0,2; 0,3; 0,4 % углерода и 12-14 % хрома.
12Х18Н9, 17Х18Н9 - качественные хромоникелевые стали, содержащие 0,12; 0,17 % углерода, 17-18% хрома и 8-10 % никеля.
9ХС - качественная инструментальная хромо-кремниевая сталь с содержанием в среднем 0,9 % углерода, около 1 % хрома и 1 % кремния.
Некоторым многокомпонентным сталям присвоены марки, которые представляют собой условное обозначение. Например, марки быстрорежущих инструментальных сталей состоят из буквы Р и числа, указывающего примерное содержание основного легирующего компонента вольфрама (Р9, Р18).
Чугун – сплав железа с углеродом (содержание больше 2,14%) и другими элементами. Вырабатывают чугун выплавкой из железных руд в доменных печах.
Чугуны по назначению подразделяют на передельные, литейные, высокопрочные, ковкие, легированные. Для изготовления товаров народного потребления используют главным образом серый литейный чугун. Изделия из чугуна дешевле аналогичных изделий из стали или цветных металлов. Однако чугун хрупкий, что необходимо иметь в виду при хранении, транспортировании и эксплуатации чугунных изделий. Маркировка серого литейного чугуна состоит из букв и чисел: СЧ 00, СЧ 12-28, СЧ 38-60. Буквы обозначают «серый чугун», первое число - предел прочности при растяжении, а второе - при изгибе в кгс/мм. Механические свойства чугуна марки СЧ 00 стандартом не нормируются. Из серого чугуна изготовляют посуду, замки, мясорубки, печные приборы, радиаторы центрального отопления и т. д.
1.4. Цветные металлы и их сплавы.
Из цветных металлов в производстве товаров народного потребления наиболее часто применяют алюминий, медь, цинк и их сплавы. Кроме того, используют никель, хром, олово, серебро, золото и платину.
Алюминий - белый серебристый металл с малой плотностью, высокой коррозионной стойкостью к атмосферным воздействиям и пресной воде, нетоксичный, пластичный, с высокой тепло- и электропроводностью. Вместе с тем алюминий по прочности и жесткости уступает черным металлам. Кроме того, он не стоек в кислой и щелочной среде.