Конструкционные материалы

1. Конструкционные материалы

2. Конструкционные материалы, материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую

нагрузку.
Определяющими параметрами Конструкционные
материалы являются механические свойства, что
отличает их от других технических материалов
(оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных,
декоративных, абразивных и др.).

3. К основным критериям качества Конструкционных материалов относятся параметры сопротивления внешним нагрузкам: прочность,

вязкость, надежность,
ресурс и др. Длительный период в своём развитии
человеческое общество использовало для своих нужд
(орудия труда и охоты, утварь, украшения и др.)
ограниченный круг материалов: дерево, камень, волокна
растительного и животного происхождения, обожжённую
глину, стекло, бронзу, железо. Промышленный переворот
18 в. и дальнейшее развитие техники, особенно
создание паровых машин и появление в конце 19 в.
двигателей внутреннего сгорания, электрических машин
и автомобилей, усложнили и дифференцировали
требования к материалам их деталей, которые стали
работать при сложных знакопеременных нагрузках,
повышенных температурах и др.

4.

• Конструкционные материалы
подразделяются: по природе материалов — на
металлические, неметаллические и
композиционные материалы, сочетающие
положительные свойства тех и др. материалов;
по технологическому исполнению — на
деформированные (прокат, поковки, штамповки,
прессованные профили и др.), литые,
спекаемые, формуемые, склеиваемые,
свариваемые (плавлением, взрывом,
диффузионным сращиванием и т.п.); по
условиям работы — на работающие при низких
температурах, жаропрочные, коррозионно-,
окалино-, износо-, топливо-, маслостойкие и
т.д.; по критериям прочности — на материалы
малой и средней прочности с большим запасом
пластичности, высокопрочные с умеренным
запасом пластичности.

5. Основой Конструкционных материалов стали металлические сплавы на основе железа (чугуны и стали), меди (бронзы и латуни), свинца

и олова.

6.

7. Стали

• Сталь углеродистая обыкновенного
качества (Ст 0,1,2,3,4,5,6,7,8)
• Условные обозначения: Ст .. ГОСТ 380-2005
• Область применения: ненагруженные детали
(прокладки, ограждения кожухи). Детали,
требующие повышенной прочности (валы,
бойки молотков, коленчатые валы, муфты,
пластинки цепей, установочные винты).
Болты, шайбы, рычаги, штуцеры, валики.

8. Сталь углеродистая обыкновенного качества

9.

• Сталь углеродистая качественная
конструкционная:
(10,15,20,25,30,35,40,45; 15Л..45Ллитейная сталь).
• Условные обозначения: Сталь .. 1050-88
• Область применения: Детали с высокой
пластичностью (шайбы отгибные,
заклепки, трубки, болты, гайки, втулки,
пальцы, оси, упоры, фрикционные
диски, зубчатые колеса, штоки). Детали,
требующие высокой прочности и
средней вязкости (вылы, шпонки ,
болты, гайки, штоки). Отливки общего
назначения.

10. Сталь углеродистая качественная конструкционная

11.

12.

13.

• Сталь легированная
конструкционная:
(10Х,15Х,20Х,25Х,30Х)
• Условные обозначения:Сталь..
ГОСТ4543-71
• Область применения: Втулки, пальцы,
толкатели, валики, валы, зубчатые
колеса, шпиндели, ответственные болты.
Крупные ответственные детали
(коленчатые валы, шатуны, цилиндры,
червяки). Детали, работающие при
знакопеременных нагрузках (рычаги,
валы, сварные конструкции). Отливки
ответственного назначения.

14.

15.

• Сталь рессорно-пружинная
углеродистая и легированная (55 ГС, 65
ГС и др.)
• Условные обозначения: Сталь … ГОСТ
14959-79
• Область применения: Детали от которых
требуются высокие упругие свойства и
износостойкость: шайбы пружинные.
Цанги, пружины, рессоры, упорные кольца.
• Сталь инструментальная углеродистая
(У7, У8, У9 и др.)
• Условные обозначения:
Сталь .. ГОСТ 1435-99
Область применения: центры станков,
втулки, пуансоны.

16. Сталь рессорно-пружинная углеродистая и легированная

17.

18. Сталь инструментальная углеродистая

19.

20.

• Сталь повышенной обрабатываемости
резанием (автоматная) (А11, А12, А20,
А40 и др.)
• Условные обозначения: Сталь .. ГОСТ
1414-75
Область применения: Болты, винты,
шпильки, шайбы, оси, кольца. Ходовые
винты металлорежущих станков.
Сталь электротехническая (Э11, Э12, Э13
и др.)
Условные обозначения: Сталь .. ГОСТ
21427.1-83
Область применения: сердечники
трансформаторов.

21. Сталь повышенной обрабатываемости резанием

22.

23. Сталь электротехническая

24.

25. Чугуны

• Отливки из серого чугуна с пластичным
графитом: (СЧ 10, СЧ 15, и др.)
• Обозначения: СЧ.. ГОСТ 1412-85
• Область применения: Неответственное литье(
крышки, патрубки, станины). Корпуса и крышки
подшипников, стаканы, блоки, барабаны,
шкивы.
• Отливки из ковкого чугуна: КЧ30-6, КЧ30-8 и
др.)
• Обозначения: КЧ… ГОСТ 1215-79
• Область применения: небольшие детали
работающие в условиях динамических нагрузок
(кулачки, тормозные рычаги)

26. Отливки из серого чугуна с пластичным графитом

27. Отливки из ковкого чугуна

28.

• Отливки из высокопрочного чугуна с
шаровидным графитом: (ВЧ35, ВЧ40 и
др.)
• Обозначения: ВЧ.. ГОСТ 7293-85
• Применение: Детали любого сечения
обладающие прочностью стальных (
суппорты, планшайбы, станины
прокатных станов и прессов, барабаны)

29. Отливки из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом

30.

31. Цветные металлы и сплавы

При конструировании , когда главным требованием, предъявляемым к
Конструкционным материалам, стала высокая удельная прочность,
широкое распространение получили древесные пластики (фанера),
малолегированные стали, алюминиевые и магниевые сплавы.
Дальнейшее развитие авиационной техники потребовало создания
новых жаропрочных сплавов на никелевой и кобальтовой основах,
сталей, титановых, алюминиевых, магниевых сплавов, пригодных для
длительной работы при высоких температурах. Совершенствование
техники на каждом этапе развития предъявляло новые, непрерывно
усложнявшиеся требования к Конструкционным материалам
(температурная стойкость, износостойкость, электрическая
проводимость и др.). Например, судостроению необходимы стали и
сплавы с хорошей свариваемостью и высокой коррозионной
стойкостью, а химическому машиностроению — с высокой и
длительной стойкостью в агрессивных средах. Развитие атомной
энергетики и химической промышленности связано с применением
Конструкционных материалов, обладающих не только достаточной
прочностью и высокой коррозионной стойкостью в различных
теплоносителях, но и удовлетворяющих новому требованию — малому
поперечному сечению захвата нейтронов.

32.

33.

• Бронзы литейные оловянные: (Бр01Ц1С2,
Бр05Ц05С5 и др.)
• Обозначение: Бр.. ГОСТ 613-79
• Применение: Венцы червячных колес, втулки
подшипников, корпуса насосов.
• Бронзы литейные безоловянные: (БрА9ЖЗЛ,
БрА10МЦЛ и др.)
• Обозначение: Бр..ГОСТ 493-79
• Применение: Фасонное литье, трубы, корпуса,
венцы небольших червячных колес.
• Бронзы безоловянные, обрабатываемые
давлением: (БрАЖ9-4, БрБ2 и др.)
• Обозначения: БрА9МЦ2 ГОСТ 18175-78*
• Применение: детали с антифрикционными
свойствами( гайки ходовых винтов, втулки,
шайбы).

34.

Бронзы оловянные
Бронзы безоловянные

35. Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением

36.

37.

Латуни литейные: (ЛЦ40С, ЛЦ30АЗ и др.)
Обозначения: ЛЦ… ГОСТ 17711-93
Применение: корпуса кранов, тройники, втулки.
Латуни, обрабатываемые давлением: (Л68, Л63 и
др.)
Обозначения: Л… ГОСТ 15527-2005
Применение: шпиндели, втулки кранов, гайки,
коррозионностойкие детали.
Медь: (М0, М1, М2 и др.)
Обозначения: М.. ГОСТ 859-2001
Применение: Детали обладающие высокой
электропроводностью( гайки, болты, контакты).
Сплавы алюминиевые литейные: (АК7, АМ5 и
др.)
Обозначение: А … ГОСТ 1583-93
Применение: корпуса приборов, детали
карбюраторов и арматура двигателей.

38. Латуни литейные

39. Латуни литейные, обрабатываемые давлением

40. Медь

41.

• Сплавы алюминиевые, обрабатываемые
давлением: (АК4, АМг7 и др.)
• Обозначение: А.. ГОСТ 4784-97
• Применение: лопатки компрессоров,
крыльчатки, детали двигателей.
• Сплавы титановые: (ВТ5, ВТ9 и др.)
• Обозначение: ВТ.. ГОСТ 19807-91
• Применение: Детали, обладающие
антикоррозионной стойкостью, работающие в
широком температурном диапазоне.
• Сплавы магниевые литейные: (МЛ5, МЛ9 и
др.)
• Обозначение: МЛ… ГОСТ 2856-79
• Применение: Несиловые детали (несущие
корпуса, крышки).

42. Сплавы титановые

43. Сплавы магниевые литейные

44.

45. Неметаллические материалы

46.

• Гетинакс электротехнический листовой.
• Обозначение: Гетинакс V-1 12 ГОСТ 2718-74
• Применение: панели, детали крепления
токоведущих деталей.
• Конструкционный текстолит (ПТК, ПТК-1, ПТ)
• Обозначение: Текстолит ПТК… ГОСТ 5-78
• Применение: зубчатые колеса, втулки,
прокладки, панели, ролики. Вкладыши
подшипников прокатных станков.
• Стеклотекстолит конструкционный: (КАСТ-Р,
КАСТ и др.)
• Обозначение: Стеклотекстолит КАСТ.. ГОСТ
10292-74
• Применение: Детали с повышенной тепло и
влаго стойкостью. Фланцы, крышки, втулки.

47.

Гетинакс электротехнический листовой
Текстолит
конструкционный

48.

49.

50. Стеклотекстолит конструкционный

51.

52.

• Стекло органическое конструкционное: (СОЛ,
СТ-1 и др.)
• Обозначение: СОЛ.. ГОСТ 10667-90
• Применение: Детали, применяемые в
приборостроение и агрегатостроении. Прозрачные
детали.
• Пьезоэлектрическая керамика.
• Обозначение: Пьезоэлектрическая керамика ОСТ
11.0444-87
• Применение: каркасы катушек, плат, изоляционных
коробок.
• Прессовочный материал: (АГ-4 и др.)
• Обозначение: Пресс-материал АГ-..ГОСТ 20437-89Е
• Применение: Детали сложной формы, получаемые
в пресс формах, обладающие
электроизоляционными свойствами.

53.

Стекло органическое

54. Прессовочный материал

55.

• Фторопласт-3,4.
• Обозначение: Ф..-ГОСТ 13744-87
• Применение: Детали, обладающие
высокими диэлектрическими
свойствами, работающие при высоких
температурах.
• Пластины резиновые и
резинотканевые
• Обозначение: Пластина 1,лист ОМБ
М=3=1
• Применение: Прокладки кранов,
клапаны, уплотнения.

56. Фторопласт

57.

• Припои.
• Оловянно-свинцовый припой: (ПОС, ПОСК и др.)
• Обозначения: Припой ПОС .. ГОСТ14.2910-77
• Применение: лужение и пайка электроаппаратуры.
• Серебряные припои: (ПС, ПСмО и др.)
• Обозначение: Проволока ПС… ГОСТ 19738-74
• Применение: лужение и пайка деталей из меди.
• Клеи: (Клей БФ-2 и др.)
• Обозначения: БФ-..12172-74
Клей ВВ резиновый ГОСТ 2199-78
Применение: цветные металлы, нержавеющие стали,
пластмасса, фибра.
Лаки
Обозначения: №447 ГОСТ 6244-70
Применение: пропитка обмоток катушки.

58. Серебряные припои

59. Клеи

60. Лаки

61.

Неметаллические Конструкционные материалы включают пластики, термопластичные полимерные
материалы (см. Полимеры), керамику, огнеупоры, стекла, резины, древесину. Пластики на основе
термореактивных, эпоксидных, фенольных, кремнийорганических термопластичных смол и фторопластов,
армированные (упрочнённые) стеклянными, кварцевыми, асбестовыми и др. волокнами, тканями и лентами,
применяются в конструкциях самолётов, ракет, в энергетическом, транспортном машиностроении и др.
Термопластичные полимерные материалы — полистирол, полиметилметакрилат, полиамиды, фторопласты, а
также реактопласты используют в деталях электро- и радиооборудования, узлах трения, работающих в
различных средах, в том числе химически активных: топливах, маслах и т.п.
Стекла (силикатные, кварцевые, органические), триплексы на их основе служат для остекления судов,
самолётов, ракет; из керамических материалов изготовляют детали, работающие при высоких температурах.
Резины на основе различных каучуков, упрочнённые кордными тканями, применяются для производства
покрышек или монолитных колёс самолётов и автомобилей, а также различных подвижных и неподвижных
уплотнений.
Развитие техники предъявляет новые, более высокие требования к существующим Конструкционные
материалы, стимулирует создание новых материалов. С целью уменьшения массы конструкций летательных
аппаратов используются, например, многослойные конструкции, сочетающие в себе лёгкость, жёсткость и
прочность. Внешнее армирование металлических замкнутых объёмов (шары, баллоны, цилиндры)
стеклопластиком позволяет значительно снизить их массу в сравнении с металлическими конструкциями. Для
многих областей техники необходимы Конструкционные материалы, сочетающие конструкционную прочность
с высокими электрическими, теплозащитными, оптическими и другими свойствами.
Т. к. в составе Конструкционные материалы нашли своё применение почти все элементы таблицы
Менделеева, а эффективность ставших уже классическими для металлических сплавов методов упрочнения
путём сочетания специально подобранного легирования, высококачественной плавки и надлежащей
термической обработки снижается, перспективы повышения свойств Конструкционные материалы связаны с
синтезированием материалов из элементов, имеющих предельные значения свойств, например предельно
прочных, предельно тугоплавких, термостабильных и т.п. Такие материалы составляют новый класс
композиционных Конструкционные материалы В них используются высокопрочные элементы (волокна, нити,
проволока, нитевидные кристаллы, гранулы, дисперсные высокотвёрдые и тугоплавкие соединения,
составляющие армировку или наполнитель), связуемые матрицей из пластичного и прочного материала
(металлических сплавов или неметаллических, преимущественно полимерных, материалов). Композиционные
Конструкционные материалы по удельной прочности и удельному модулю упругости могут на 50—100%
превосходить стали или алюминиевые сплавы и обеспечивают экономию массы конструкций на 20—50%.

62.

• При синтезировании композиционных К.
м., создании сплавов и материалов с
ориентированной структурой используются
достижения материаловедения.