Краткие сведения о материалах и их обозначениях

В современном машиностроении применяют материалы металлические и неметaаллические.

Развитие науки и техники требует создания все новых и новых видов материалов, удовлетворяющих строго определенным условиям — прочности, вязкости, тепло-, жаро-, хладо-, морозо- и коррозионной стойкости, магнитным, оптическим, электрическим, физико-химическим и др.

От правильного выбора материалов для составных частей изделия зависят его качество, надежность, длительность работоспособности, стоимость.

Назначая материалы, конструктор должен учитывать условия, в которых будет работать изделие: в условиях холодного климата или тропического (ГОСТ 15151—69**), в вакууме или в условиях высоких и сверхвысоких давлений, в агрессивной среде или нет и т. д., а также стремиться к минимальной металлоемкости изделия, максимальному использованию полимеров и т. д.

Химический состав и физико-механические свойства материалов, области их применения и условные обозначения устанавливают Государственные стандарты. Студенты знакомятся с ними в курсе «Материаловедение».

Здесь же приведены краткие сведения о материалах в объеме, необходимом для понимания их условных обозначений, приводимых в чертежах, а при необходимости — их выбора, например, при выполнении эскизов или чертежей деталей, если в заданиях нет сведений о материалах.

Чугуны разделяют на серый, ковкий и легированный со специальными свойствами. Наиболее распространены отливки из серого чугуна, выпускаемого по ГОСТ 1412—85 (СТ СЭВ 4560—84), марок 10, 15, 18, 20, 25, 30, 35. Чем больше число, тем чугун тверже и прочнее на растяжение и изгиб. Так, чугун марок 10 и 15 применяют для слабо нагруженных деталей (крышки, кожухи, корпуса подшипников и т. п.); марок 20...35 — для станин металлорежущих станков, зубчатых колес и т. п. Для ответственных деталей и сложной конфигурации (коленчатые валы, корпуса насосов, поршневые кольца и т. п.) применяют высокопрочный чугун марок 35..100 по ГОСТ 7293—85.

Примеры обозначений: СЧ 25 ГОСТ 1412—85; В450 ГОСТ 7293—85 (слова «серый чугун» или «высокопрочный» не пишут).

Ковкий чугун применяют для изделий, работающих в условиях динамических нагрузок (муфты, шкивы, тормозные колодки, рукоятки, соединительные части трубопроводов и т. п.). Выпускается по ГОСТ 1215—79** двух классов: ферритовый (Ф) марок 30-6, 33-8 и т. д. и перлитовый (П) марок 45-7, 50-5 и т. д. Первое число показывает временное сопротивление разрыву;

второе — относительное удлинение; чем больше число, тем выше твердость.

Примеры обозначений: Отливка КЧЗО-6 Ф ГОСТ 1215—79; Отливка КЧ60-3 П ГОСТ 1215-79.

Марки легированных чугунов и рекомендации по их применению см. в ГОСТ 7769—82**.

Стали подразделяют на углеродистые и легированные.

Сталь углеродистую обыкновенного качества изготовляют по ГОСТ 380—88* семи марок, от 0-й до 6-й (чем выше число, тем сталь тверже, но более хрупкая).

Сталь всех марок и групп (исключая марку 0) в зависимости от степени раскисления изготовляют кипящей (кп), полуспокойной (пс) и спокойной (сп).

Примеры обозначений: СТЗпс ГОСТ 380—88 — сталь марки 3, полуспокойная;

Ст4кп ГОСТ 380—88 — сталь марки 4, кипящая;

СтЗ ГОСТ 380—88 — обозначение, когда не требуется указания качественной характеристики стали (в частности, на учебных чертежах).

В обозначении стали пс с повышенным содержанием марганца после номера марки ставят букву Г, например: СтЗГ пс ГОСТ 380—88.

Во всех приведенных примерах слово «сталь» не пишут, т. е. не пишут «Сталь СтЗ...» и т. п.

Из стали марок 0 и 1 изготовляют неответственные малона-груженные детали — кожухи, прокладки, трубы и т. п.; из стали марки 3 — заклепки, гайки, шайбы, прокатные стали (швеллеры, двутавры и др.); из стали марок 5 и 6 — более ответственные детали (валы, оси, шпонки, червяки, зубчатые колеса).

Сталь углеродистую качественную конструкционную изготовляют по ГОСТ 1050—88** с гарантированными химическим составом и механическими свойствами марок 08, 10, 15, 20 и т. д.

Числа означают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Чем больше число, тем прочнее сталь. Пример обозначения: Сталь 45 ГОСТ 1050—88х.

Из стали марок 10, 15, 20 изготовляют болты, винты, гайки; из марок 45...60 — ответственные детали, такие, как коленчатые валы, шестерни, поршни.

Кроме недорогих углеродистых сталей широко используют конструкционную сталь повышенной и высокой обрабатываемости резанием, изготавливаемую по ГОСТ 1414—75*. (Эту сталь называют автоматной, так как из нее изготавливают на станках-автоматах неответственные болты, гайки, винты и другие аналогичные детали.) Пример обозначения: Сталь А12 ГОСТ 1414—75.

Легированные стали. В качестве легирующих элементов в них применяют: хром (X), кремний (С), марганец (Г), никель (Н), медь (Д), молибден (М), титан (Т), фосфор (П), алюминий (Ю), ванадий (Ф), вольфрам (В), кобальт (К), бор (Р), цирконий (Ц), ниобий (Б), редкоземельные элементы (Ч). Примеры: 12Х2Н4А ГОСТ 4543—71, высококачественная хромоникелевая сталь, содержащая 0,12 % углерода, 2 % хрома, 4 % никеля (применяют, в частности, для поршневых пальцев автомобильного двигателя); ШХ15 ГОСТ 801—78* — шарикоподшипни-ковая хромистая (1,5 %) сталь; 65Г ГОСТ 14959—79* — рессорно-пружинная сталь с повышенным содержанием углерода (0,65%) и марганца (применяют для пружинных шайб).

Первые две цифры в обозначении указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, а цифры после букв — примерное содержание легирующих элементов в процентах. Отсутствие цифр означает, что сталь содержит менее 1,5% этого элемента.

Буквы в конце: А — высококачественная сталь (с пониженным содержанием серы и фосфора), Ш (ставится через тире) — особо высококачественная, Л — литейная сталь. Букву Ш в начале обозначения ставят у шарикоподшипниковых сталей (содержание хрома в них указывают в десятых долях процента).

Во всех приведенных примерах предполагалось, что деталь не требует изготовления ее из сортового материала определенного профиля, размеров и качественной характеристики. В противном случае запись должна содержать сведения о сортаменте (в числителе) и материале (в знаменателе), например: 

где ГОСТ 8560—78* — стандарт на сортамент стали калиброванной шестигранной, с диаметром вписанного круга 8 мм, с полем допуска А 10 из стали марки 45, категории 5, с качеством поверх-ности группы В по ГОСТ 1051—73, термически обработанная (Т).

, где ГОСТ 8240—89 — стандарт на сортамент швеллеров, 20 — размер высоты швеллера, ГОСТ 535—88** — стандарт на прокат сортовой стали обыкновенного качества, марки 3, полуспокойной, категории 2. Проволока 1,6—10 ГОСТ 17305—71, 1,6 —диаметр проволоки, ГОСТ 17305—71* — стандарт на сортамент, 10 — марка стали по ГОСТ 1050—88 (без ссылки на него, так как это оговорено в стандарте на сортамент проволоки).

Труба 80X2,8 ГОСТ 3262—75 — труба водогазопроводная обычной точности изготовления, неоцинкованная, без резьбы, внутреннего диаметра 80 мм, с толщиной стенки 2,8 мм. Марка материала не указана, так как она определена в стандарте на сортамент таких труб.

Размеры, содержащиеся в ссылках на сортамент, на изображении можно указывать только как справочные (размер толщины листа на рис. 7.82, как указанный в ссылке на сортамент в графе 3 основной надписи).

Из сплавов цветных металлов в машиностроении наибольшие значения имеют легкие алюминиевые, магниевые и титановые сплавы, а также медь и ее сплавы.

Алюминиевые сплавы, предназначенные для литья, обозначают АЛ1, АЛ2 и т. д., для ковки — АК1, АК2 и т. д., обрабатываемые давлением — Д1, Д2 и т. д. (дюралюминий). Сплав алюминия с кремнием (Si) называют силумином — СИЛ-00, СИЛ-0 и т. д. Примеры обозначений:

АЛ9 ГОСТ 2685—75 (для отливки тонких сложной формы деталей);

АК8 ГОСТ 4784—74 (для поковок);

Д16 ГОСТ 4784—74 (для штамповки высокопрочных и легких деталей).

Цифры 9, 8, 16 указывают номер сплава.

Бронзы подразделяют на оловянные (олово — дорогой, дефицитный материал) и безоловянные. Примеры обозначения:

БрОЦСНЗ-7-5-1 ГОСТ 613—79 — бронза оловянная литейная;

БрАЖМЦ 10-3-1,5 ГОСТ 1628—78 — бронза алюминиевая;

БрБНТ1,7 ГОСТ 18175— 78 — бронза бериллиевая (применяют для пружин и пружинящих деталей).

В приведенных примерах буквы обозначают: О — олово, Ц — цинк, С — свинец, Н — никель, Ф — фосфор, А — алюминий, Ж — железо, Мц — марганец, Б — бериллий, Т — титан; цифры — среднее содержание элементов в %, например бронза ОЦСНЗ-7-5-1 содержит 3% олова, 7% цинка, 5% свинца, 1 % никеля, остальное — медь.

Латуни — сплавы меди с цинком — дешевле бронз, хорошо обрабатываются. Из них изготавливают трубки, проволоку, листы, прутки и т. д. Пример обозначения:

ЛС59-1 ГОСТ 15527—70, содержит 50% меди, 1 % свинца, остальное — цинк.

Баббиты — оловянные и свинцовые антифрикционные сплавы.

Примеры обозначения:

Б16 ГОСТ 1320—74 (применяют в общем машиностроении);

Б88 ГОСТ 1320—74 (применяют в ответственных конструкциях). Числа указывают содержание олова в процентах.

Баббиты используют только в качестве заливки во вкладышах подшипников скольжения и т. п. деталях.

Пресс-материал АГ-4 применяют для изготовления прессованием различных деталей и электроизоляции; выпускают по ГОСТ 20437—89Е марок В, BI0, С (стеклолента) и НС. Пример обозначения.:

Пресс-материал АГ-4 в ГОСТ 20437—89. При необходимости указывают желательный цвет.

Стекло органическое конструкционное выпускают по ГОСТ 15809—70* Е с толщиной листов от 0.8 до 24 мм. Пример обозначения: СОЛЗХ400Х500 ГОСТ 15809—70, где СОЛ — стекло органическое листовое, толщиной 3, шириной 400 и длиной 500 мм.

Текстолит конструкционный выпускают по ГОСТ 5—78*Е, электротехнический- по ГОСТ 2910—74*Е. Примеры обозначений:

Текстолит ПТК-20 сорт 1 ГОСТ 5—78, где ПТК — марка (ис-пользуемая, в частности, для изготовления бесшумных шестерен), 20 —диаметр стержня.

Текстолит А-10,0 ГОСТ 2910—74, где А — марка, 10,0 — толщина листа.

Гетинакс применяют для изготовления втулок подшипников, маховичков, трубок и т. д. По ГОСТ 2718—74*Е выпускают семи марок, используемых в зависимости от влажности, температуры и других условий среды. Пример обозначения:

Гетинакс 1 12,0 ГОСТ 2718—74, где 12,0 —толщина листа.

Паронит и прокладки из него выпускают по ГОСТ 481—80* семи марок: ПОН (общего назначения, для прокладок между неподвижными металлическими деталями (см. рис. 11.5); ПМБ (маслобензостойкий) и др. Пример обозначения:

Паронит ПОН 0,8X300X400 ГОСТ 481—80, где 0,8 —толщина, 300 — ширина и 400 — длина листа в мм.

Фторопласт используют для изготовления прокладок, шлангов, манжет, вкладышей подшипников и других изделий. Выпускают по ГОСТ 10007—80*Е марок: С —для специзделий, П — для электроизоляции, О — общего назначения, Т — для толстостенных изделий и трубопроводов. Пример обозначения:

Фторопласт — 4 Л ГОСТ 10007—80.

Пластины резиновые (I) и резинотканевые (II) выпускают по ГОСТ 7338—77* для вырезки из них прокладок для уплотнения неподвижных соединений марок МС (маслостойкая), МБС (масло- и бензостойкая) и др. Пример обозначения:

Пластина 1 лист МС-М-ЗХ200Х 250 ГОСТ 7338—77, где М — мягкая, 3X200X250 — размеры в мм.

Войлок технический и детали из него для машиностроения—тонкошерстный (ГОСТ 288—72*), полугрубошерстный (ГОСТ 6308—71*) и грубошерстный (ГОСТ 6418—81*). Примеры обозначений:

Войлок ТС7 ГОСТ 288—72, где Т — тонкошерстный, С — сальниковый, 7 — толщина в мм.

Кольцо СТ75-50-7 ГОСТ 288—72, где числа означают размеры кольца в мм.