Справочник по конструкционным материалам (Арзамасов Б.Н., Соловьева Т.В. - Справочник по конструкционным материалам)

НО КОНСТ К ИОННЫМ мате иалам Под редакцией Б.Н. Арзамасова, Т.В. Соловьевой Москва Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана 2005 ББК 34.43 УДК 669 С74 Федеральная целевая программа кКультура России» (подпрограмма «Поддержка полиграфии и книгоиздания России») Рецензенты: д-р техн. наук, проф.

В.В. Крымов'„д-р техн. наук А.Г. Братухин; канд. гехи, наук В.А. Поклад Авторы: Б.Н. Арзамасов, Т.В. Соловьева, С.А. Герасимов, Г.Г. Мухин, В Н. Зикеев, О.М. Ховова, А.Г. Рахпгпцгг, В.Н. Глущенко, Е.В. Рябченко, Э.Ч. Гиии, И.С. Гершмвн, Н.А. Буше, А.П.

Семенов, Н.В. Васильев, Ж.П. Пастухова, Г'.Б. Сзроганов, В.И. Силаева, И.Н. Фридляндер, А.А. Зябрев, А.Б. Арзамасов, Ю.А. Пучков, Е.А. Ульянин, Т.А. Панайоти, В.И. Третъяков, В.И. Солонин, В.И. Макарова, В.Н. Симонов, В.Б. Арзамасов, Ю.А. Быков, Л.М. Соколенко, И.В. Кириллов, Г.И. Эскин, Е.И. Панов, В.Ф. Моисеев, В.И. Кучерявый Справочник по ионструкцнонным материалам: Справочник / Б.Н. АрзамаС74 сов, Т.В. Соловьева, С.А.

Герасимов и лр.; Под ред. Б.Н. Арзамасова, Т.В. Соловьевой. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005.— 640 с.: ил. 1ЗВН 5-7038-2651-9 Приведены сведения о составах, свойствах н назначении современных конструкционных материалов. Впервые классификация материалов и их описание представлены по основным эксплуатационным (служебным) требованиям, предъявляемым к деталям машин. Согласно этим требованиям материалы распределены по группам, каждая из которых определяется комплексом стандартных и нестандартных свойств, от которых зависит реализация эксплуатационных характеристик.

Нетрадиционная классификация справочного материала поможет конструкторам и технологам иа научио-технической основе выбирать материалы лля деталей машин, приборов н приспособлений, а также назначать рациональные технологические процессы их обработки. Для широкого круга инженерно-технических работников машиностроительной и приборостроительной промышленности; может быть полезен студенгам втузов. ББК 34.43 УДК 669 О Б.Н. Арзамасов, Т.В. Соловьева, С.А. Герасимов н др., 2005 © Оформление.

Издательство МГТУ им. Н. Э, Баумана, 2005 ! ШЧ 5-7038-2651-9 ПРЕДИСЛОВИЕ В справочнике представлены главным образом конструкционные материалы, предназначенные для изготовления деталей машин и приборов, инженерных сооружений и изделий, которые в основном несут механические нагрузки, а в некоторых случаях находятся под воздействием окружающей среды и температуры. Выбор материалов для деталей машин и приборов определяется эксплуатационными, технологическими и экономическими требованиями. Эксплуатационные требования к свойствам материалов часто играют определяющую роль, хотя технологические и экономические требования тоже важны, особенно в условиях массового производства.

Отличительная особенность предлагаемого справочника — классификация материалов по основным эксплуатационным характеристикам с учетом назначения. Принятая классификация поможет конструкторам и технологам лучше ориентироваться в выборе материалов для деталей машин и приборов. Такая же классификация принята в учебнике «Материаловедение», изданном в издательстве МГТУ им. Н.Э. Баумана и пользующемся большим спросом у читателей. Поэтому данный справочник является хорошим дополнением к учебнику.

Он поможет студентам в решении материаловедческих задач при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также будет способствовать более глубокому усвоению курса «Материаловедение». В написании справочника принимали участие преподаватели высшей школы, научные сотрудники промышленных и исследовательских организаций„крупные специалисты в области материаловедения, Авторы благодарны всем, кто способствовал выходу в свет данного издания,- ФГУП ММПП «Салют», кафедре «Металловедение» МГТУ им. Н Э. Баумана и Издательству МГТУ им. Н.Э. Баумана. 1. КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ Конструкционные стали в общем объеме производства предприятий черной металлургии занимают более 90 %.

В зависимости от области применения конструкционные стали подразделяют на две основные группы: для строительных металлоконструкций и длл деталей машин. Одновременно конструкционные стали подразделяют по уровню легированности на углеродистые, низколегированные и легированные. 1.1. Углеродистые стали 1.1.1.

Углероднетые еталн обыкновенного качества Производят стали в виде горячекатаного проката". листового (ГОСТ 14637 — 89), а также сортового и фасонного (ГОСТ 535-88), применяемого в основном для изготовления строительных конструкций и неответственных деталей машин. Согласно ГОСТ 380-94, выпускают стали следующих марок: СгО, Ст! (кп, пс, сп), Ст2 (кн, пс, сп), Ст3 (кп, пс, сп), Ст4 (кн, пс, сп), Ст5 (пс, сп), Ст5Гпс, Стб (пс, сп). По степени раскисления стали подразделяют на кипящие (кп), полуспокойиые (пс) и спокойные (сп).

Химический состав сталей приведен в табл. 1.1, а их механические свойства — в табл. 1.2. Таблица 1.!. Химический светав углеродистых сталей ебыкиевеииеге качества (ГОСТ МЭ-94), % (мае.) В! в сипя ~ 0,23 0,06-0,12 0,09-0,15 0,06 0,05 0,05 О,О7 0,04 0,04 Сто Ст! Ст2 0,05 0,05 О,! 2-0,30 0,12-0,30 0,25-0,5 0,25-0,5 О,! 2-0,30 0,12-0,30 0,15-0,35 0,07 0,07 0,04 0,04 0,04 0,05 0,05 0,05 Стэ Ст4 Ст5 0,15-0,35 0,04 0,04 0,04 Стб СтЗГ Ст5Г 0,05 0,05 0,05 Примечания: 1. В сталях Ст! — Ст6 допускается не более 0,3% Си 0,3%%;0,3 % Си; 0,08 % Ав; 0,01 % И. 2. В сталях, выплавляемых из керченских руд, допускается до 0,15 % Ав и 0,05 % Р.

3. В сталях, выплавляемых в электропечах, допускается не более 0,012 % !Ч. 0,14-0,22 0,18-0,27 0,28-0,37 0,38-0,49 0,14-0,22 0,28-0,37 0,3-0,65 0,4-0,7 0,5-0,8 0,5-0,8 0,8-1,1 0,8-!,1 0,05-0,17 0,05-0,17 0,05-0.17 0,05-0,17 0,05-0,17 0,05-0,! 7 0,05-0,17 0,05-0,17 Таблнна 1.2. Механические свейетвв листевеге проката из углерелистыя сталей ебыииевеииеге качества Изгнбне130 прни,мм а„МПа, прн а, мм бе, %, прн а, мм От 20 до н„МПв я 20 Я 20 я 20 >20 не менее 4=За 23 20 35 310-410 34 31 Ст1пс, Ст!сп 195 205 30 29 320-410 330-430 215 225 33 32 Ст2кп Ст2пс, Ст2сп И О ела=0,5а Ф 0,5а 27 26 Ы= 1,5а е( 1,5а 360-460 370-480 235 245 215 225 СтЗкп СтЗпс, СтЗсп 205 205 26 26 с1=0,5а И=1,5а И=2а 370-490 390-570 СтЗГпс СтЗГсп 245 245 23 23 400 — 510 410-530 255 265 235 245 И=За 22 21 Ст4кп Ст4пс, Ст4сп 25 24 И=2а И=За 20 Ст5нс, Ст5сп И=За е1=4а 450-590 285 265 20 17 Ст5Гпс 315 Стбпс, Стбсп !5 Примечание.

Здесьа-толщинвлнста;Ф -диаметроправки. соответственно 161. Прокат из СтЗпс и СтЗсп имеет гарантируемую ударную вязкость прн температурах испытания до — 20 С (табл. 1.3). Хладостойкость горячекатаных сталей СтЗсп и СтЗкп, определенная по температуре порога хладноломкости 15е 1температуре перехода нз вязкого состояния в хрупкое, прн котором в изломе доли вязкой и хрупкой составляющих равны между собой), составляет — 10 С и +50 С соответственно. После нормализации этих сталей г~е снижается до -30 С и +10 С Таблица /З. Ударная вязкость иреиата из углеродистых сталей ебыииаваииеге качества КСЦ Мда/и, ие менее, 2 прис с +20 5-9 10-25 26-40 0,39 0,29 СтЗпс СтЗсп 5-9 10-25 0,108/0,49 0,98/0,29 0,49 0,29 Ср й н фасоиимй Вдоль 0,88/- 0,78/0,39 0,69/0,29 49/- 0,29 Поперек 0,108/0,49 0,98/0,29 0,88/— 0„49 0,29 Поперек 5-9 0,98/- Сортовой и фасонный 10-25 26-40 0,88/- 0,69/- П р и м е ч а и и е.

В числителе — ударная вязкость а горячекатаном состоянии, а знаменателе— после механического старения. 1.1.2. Углероднстыс качественные сталн Из углеродистых качественных сталей производят сортовой и калиброванный со специальной отделкой поверхности прокат в основном для изготовления деталей машин. Прокат изготавливают из сталей следующих мерок: 08, 1О, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58 (55 пп) и 60; диаметром или толщиной до 250 мм. Химический состав качественных сталей (табл.

1.4) по сравнению со сталями обыкновенного качества отличается меньшим содержанием вредных примесей серы и фосфора, а также примесей хрома, никеля, меди. Механические свойства проката в нормализованном состоянии приведены в табл. 1.5; после закалки и отпуска — в табл. 1.6. 5-9 10-30 31-40 5-9 10-30 31-40 5-9 10-25 26-40 0,78/0,39 0,69/0,29 0,49/- 0,78/- 0,59/- 0,39/- Таба~ща 1.4. З(имический сестав упмредистых качественных сталей (ГОСТ 1059-88), ЭЬ (мас.) Сг, ме более 8! Мп о,ю 0,15 0,17-0,37 О,П-О,З7 О,П-О,З7 0,35-0,65 0,35-0,65 0,05-0,12 О,О7-О,И 08 ю 0,25 0,35-0,65 0,12-0,19 15 0,35-0,65 0,50-0,80 0,50-0,80 0,47-0,55 0,25 50 0,50-0,80 з; О,2О 0,52-0,60 0,55-0,63 0,17-0,37 о,ю-о,зо О,П-О,З7 0,25 0,15 0,25 58 (55 пп) 0,50-0,80 0,57-0,65 Примечание.

Сталнтакжссодсризт,%:0,0408;<0,035Р;~О,ЗОМн~О,ЗОСн. Табепгга г'.5. Мекаиические свойства листовочке и сертевеге иреката из углередистык качсствеииык сталей в иермализеваиием сестениии, ие менее Нормы относлтса к крокету дламстром (толщиной) до з' 80 мм; для крокета диаметром (тапцнной) > 80 мм донускается снвкеннс 8~ на 2 56 н пг на 5 '~е. 20 25 30 З5 40 45 О,!7-0,24 0,22-0,30 0,27-0,35 0,32-0,40 0,37-0,45 0,42-0,50 0,17-0,37 0,17-0,37 О,П-О,З7 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,50-0,80 0,50-0,80 0,50-0,80 О,5О-О,ВО 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Тобтца!Ы Механические свейства сертевеге преиата из углеродистых качественных сталей в закаленном и етиущеиием ееетеяиии, ие менее ' Охламдение в воде.