Металлургия

Черные металлы в конструкциях РЭС


                     МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ


                    РАДИОТЕХНИКИ ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ



                 Индивидуальное задание  по материаловедению

                                   На тему
                      Черные металлы в конструкциях РЭС



                                                         Студента 2-го курса

                                                              Факультета РТС
                                                              Группы РК-1-01
                                                             Якушев Николай.

                                                              Преподователь:
                                                            Ахмадьярова Д.И.



1. Понятие черных металлов.
      В понятие черных металлов входят все металлические материалы
содержащие железо: стали, чугуны и др.
   Черным   металлам   характерны   такие    свойства    как    тепло-    и
электропроводность,   кристаллическая    структура,    магнитные    свойства
(производятся специальные трансформаторные стали, ферриты и др.)

3.  Диаграмма Железо-Графит.

   Образование  стабильной  фазы  графита  в  чугуне  может  происходить  в
результате  непосредственного  выделения  его  из   жидкого   раствора   или
вследствие распада предварительно образовавшегося цементита.
   Процесс образования в чугуне (стали) графита называют графитизацией.
   Диаграмма состояния стабильного равновесия показана на рис.87 (штриховые
линии соответствуют выделению графита, а сплошные – выделению цементита).
   В стабильной  системе  при  температурах,  соответствующих  линии  C'D',
кристаллизуется  первичный  графит.  При  температуре  1153  град  С  (линия
E'C'F') образуется графитная эвтектика: аустенит + графит.
   По линии E'S' выделяется вторичный графит, а при температуре 738 град  С
(линия P'S'K') образуется эвтектоид, состоящий из феррита и графита.



   Вероятность  образования  в  жидкой  фазе   метастабильного   цементита,
содержащего 6,67% С, значительно больше, чем графита, состоящего  только  из
атомов углерода. Графит образуется  при  очень  малой  скорости  охлаждения,
когда степень переохлаждения жидкой фазы невелика.
   Ускоренное   охлаждение    частично    или    полностью    останавливает
кристаллизацию графита и способствует образованию цементита. При  охлаждении
жидкого чугуна ниже 1147 град С образуется цементит.
   В жидком чугуне присутствуют различные включения (графит, SiO2 ,Al2O3  и
др.). Эти частицы облегчают образование  и  рост  графитных  зародышей.  При
наличии готовых зародышей процесс образования графита может протекать и  при
температурах, лежащих ниже 1147 град С. Этому  же  способствует  легирование
чугуна Si, который вызывает процесс графитизации.
   При последующем  медленном  охлаждении  возможно  выделение  графита  из
аустенита и образование эвтектоидного графита в интервале 738-727 град С.


4. Виды термообработки.
   Упрочнению термической обработкой подвергаются до 8-10%  общей  выплавки
стали в стране. В машиностроении объем термического передела  составляет  до
40% стали, потребляемой этой отраслью.
   Основными видами термической  обработки  являются  отжиг,  нормализация,
закалка и отпуск.
   Отжиг  первого  рода  в  зависимости  от  исходного  состояния  стали  и
температуры  его   выполнения   может   включать   процессы   гомогенизации,
рекристаллизации,  снижения  твердости  и  снятия   остаточных   напряжений.
Характерная особенность этого вида отжига  в  том,  что  указанные  процессы
происходят независимо от того, протекают ли в  сплавах  при  этой  обработке
фазовые превращения или нет. Поэтому отжиг первого рода можно проводить  при
температурах выше и ниже температур фазовых превращений  (критических  точек
А1 и А2 на рис. 87)
   Высокий отпуск. После горячей механической обработки  сталь  чаще  имеет
мелкое зерно  и  удовлетворительную  микроструктуру,  поэтому  не  требуется
фазовой перекристаллизации (отжига). Но в следствии  ускоренного  охлаждения
после  прокатки  или  другой  горячей  обработки  легированные  стали  имеют
неравновесную структуру – сорбит, троостит, буйнит или мартенсит  –  и,  как
следствие этого высокую твердость. Для снижения  твердости  сортовой  прокат
подвергают высокому отпуску при 650 – 700 гр С (несколько ниже точки  А1)  в
течение 3 – 15 часов и последующему охлаждению.  При  нагреве  до  указанных
температур  происходит  распад  мартенсита  и/или  бейнита,   коагуляция   и
сфероидизация карбидов в итоге


снижается твердость. Углеродистые стали подвергают высокому  отпуску  в  тех
случаях, когда они предназначаются для обработки резанием, холодной  высадке
или волочения.
   Отжиг для снятия остаточных напряжений. Этот вид  отжига  применяют  для
отливок, сварных изделий, деталей после обработки резанием и др., в  которых
в процессе  предшествующих  технологических  операций  из-за  неравномерного
охлаждения,  неоднородной  пластической  деформации   и   т.   п.   возникли
остаточные напряжения.
   Отжиг второго рода заключается в нагреве стали до температур выше  точек
Ас1 или Ас3, выдержке и, как правило, последующем  медленном  охлаждении.  В
процессе нагрева и охлаждения протекают  фазовые  превращения,  определяющие
структуру и свойства стали. После отжига  сталь  имеет  низкую  твердость  и
прочность при высокой пластичности. В  большинстве  случаев  отжиг  является
подготовительной  термической   обработкой;   отжигу   подвергают   отливки,
поковки, сортовой и фасонный прокат, трубы, горячекатаные листы и т. д.


5. Кодирование черных металлов.
   Углеродистые конструкционные стали.
   Стали обыкновенного качества (ГОСТ 380 – 88). Углеродистую сталь
обыкновенного качества изготовляют следующих марок:

Марка    Ст0        Ст1        Ст2         Ст3         Ст4        Ст5
  Ст6


С, %       0,23       0,06-       0,09-       0,14-       0,18-      0,28-
     0,28
                             0,12         0,15        0,22        0,27
  0,37        0,49
Mn,%       ----       0,25-       0,25         0,3-        0,4-         0,5-
         0,5
                              0,5            0,5         0,65        0,7
     0,8           0,8
   Буквы <<Ст>> в  марке стали обозначают <<сталь>>, цифры – условный номер
марки (с увеличением номера возрастает содержание углерода), кроме того,
ГОСТ предусматривает стали с повышенным содержанием марганца (0,8-1,1%) –
Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст5Гпс.
   В зависимости от условий и степени раскисления различают стали:
   1. спокойные "сп" (Ст1сп, Ст2сп и тд.);
   2. полуспокойные "пс" (Ст1пс, Ст2пс и тд.);
   3. кипящие "кп" (Ст1кп, Ст2кп и тд.).
   Стали обыкновенного качества, особенно кипящие  ,  наиболее  дешовые.  В
процессе выплавки они наименее очищаются от вредных примесей. Массовая  доля
серы должна быть не более 0,05%, фосфора не более 0,04%, а  азота  не  более
0,08%.
   С повышением условного номера марки стали возрастает предел прочности  и
текучести и снижается пластичность.


   Качественные углеродистые стали. Эти стали (ГОСТ 1050-74)  выплавляют  с
соблюдением более строгих  условий  в  отношеняи  состава  шихты  и  ведения
плавки  и  разливки.  К  ним  предъявляют  более   высокие   требования   по
химическому составу и структуре.
   Качественные углеродистые стали маркируют цифрами 08, 10, 15, 20, …, 85,
которые указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.
   Низкоуглеродистые стали (содержание углерода не более 0,25%)  05кп,  08,
07кп, 10, 10кп обладают невысокой прочностью и  высокой  пластичностью.  Эти
стали без  термической  обработки  применяют  для  малонагруженных  деталей.
Тонколистовую,  холоднокатаную  сталь  используют  для  холодной   штамповки
изделий.
   Среднеуглеродистые стали (0,3-0,5% С) 30,35,40,45,50,55 применяют  после
нормализации, улучшения и  поверхностной  закалки  для  самых  разнообразных
деталей во всех отраслях машиностроения.
   Стали с высоким содержанием углерода (0,6-0,85 %  С)  60,  65,70,  80,85
обладают повышенной  прочностью,  износостойкостью  и  упругими  свойствами;
применяют их после закалки и отпуска и поверхностной  закалки  для  деталей,
работающих в условиях трения при наличии  высоких  статических  вибрационных
нагрузок.


6. Влияние легирующих элементов.

   Влияние кремния и марганца. Содержание кремния  в  углеродистой,  хорошо
раскисленной стали в качестве примеси обычно не превышает 0,37%, а  марганца
– 0,8%. Кремний,  дегазируя  металл,  повышает  плотность  слитка.  Кремний,
остающийся после раскисления в  твердом  растворе,  сильно  повышает  предел
текучести. Это снижает способность стали к вытяжке  и  особенно  к  холодной
высадке. В связи с этим в сталях, предназначенных для холодной  штамповки  и
холодной высадки, содержание кремния должно быть сниженным.

   Марганец заметно повышает прочность, практически не снижая пластичности
и резко уменьшая красноломкость стали, т.е. хрупкость при высоких
температурах, вызванную влиянием серы.
   Легирование хромистой стали ванадием 0.1 – 0.2% улучшает механические
свойства, такие стали менее склонны к перегреву.
   Содержание малибдена в стали повышает ее термоустойчивость.
   Примеси титана в стали повышает ее прочностные характеристики.
   Примеси алюминия  - влияют на магнитные свойства.



7. Применение черных металлов в РЭС.
   В РЭС технологической переработке подвергают металлические  материалы  в
виде:
    - листа для изготовления шасси, панелей, кожухов, корпусов, отражателей
      антенн;
    - прута для изготовления для изготовления  деталей  стаканчатой  формы,
      винтов, гаек, заклепок и др.
    - профильного проката для  изготовления  этажерок,  рам,  направляющих,
      каркасов, ферм, консолей и т.д.
    - проката трубчатой формы для изготовления волноводных каналов
    - порошков для  изготовления  деталей  небольших  размеров:  вкладышей,
      экранов, шайб, деталей коробчатой формы, магнитов.
    -  Чушки  для  изготовления  различных  деталей   литьем:   радиаторов,
      волноводных каналов, деталей коробчатой формы.
   По  химическому  составу  металлические  материалы  делят  на  черные  и
   цветные. Черные металлические материалы – это железо и его  сплавы.  Для
   конструкционных деталей используют сплавы на основе железа. Они  делятся
   на стали (содержание С менее 2,14%) и твердые сплавы.
    - сталь  углеродистая  общего  назначения  для  изготовления  заклепок,
      крепежа, ручек, рычагов, элементов замка, штырей, шпилек;
    - сталь  углеродистая  качественная  конструкционная  для  изготовления
      заклепок,  крепежа,  деталей  коробчатой  формы  получаемых  глубокой
      вытяжкой;
    - сталь рессорно-пружинная для изготовления пружинных деталей;
    - сталь легированная конструкционная для изготовления  зубчатых  колес,
      крепежа, пружин, валов, осей, втулок;
    -    сталь    рессорно-пружинная    легированная    для    изготовления
      высококачественных пружин;
    - сталь повышенной и высокой обрабатываемости резанием для изготовления
      болтов, гаек, осей, валиков, шпилек;
    - сталь подшипниковая для изготовления элементов подшипников и  деталей
      повышенной  износоустойчивости,  например,  элементов  осей,  петель,
      подвижных втулок;
    -  сплавы   специального   назначения:   коррозионные,   быстрорежущие,
      термостойкие и др.
   В РЭС не применяют чугуны так как они тяжелые и очень хрупкие. Сплавы из
   цветных  металлов  дороги,  и  как  самые  дешевые  и   распространенные
   применяют сплавы на основе железа.


смотреть на рефераты похожие на "Черные металлы в конструкциях РЭС "