Технология конструкционных материалов

ТЕХНОЛОГИЯ 
КОНСТРУКЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛОВ

Под редакцией В.Б. Арзамасова, А.А. Черепахина

Рекомендовано методическим советом Учебно-методического центра 
по профессиональному образованию Департамента образования 
города Москвы в качестве учебного пособия для студентов 
образовательных учреждений среднего 
профессионального образования

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Москва                                        2018

ИНФРА-М

УДК 621(075.32) 
ББК 34.4я723 
 
Т38

Т38 
 
Технология конструкционных материалов : учеб. пособие / В.Б. Арзамасов, А.А. Черепахин, В.А. Кузнецов, А.В. Шлыкова, В.В. Пыжов  ; под 
ред. В.Б. Арзамасова, А.А. Черепахина. — М. : ФОРУМ : ИНФРА-М, 
2018. — 272 с. — (Среднее профессиональное образование).

ISBN 978-5-00091-423-6 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-012461-2 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-105569-4 (ИНФРА-М, online)

Рассмотрены современные и перспективные технологические способы получения и переработки конструкционных материалов, изготовления заготовок и деталей машин литьем, методами пластической деформации, сваркой, резанием и другие способы, применяемые в единичном, 
серийном и массовом производствах. При этом основной упор сделан 
на описание основных схем обработки, технологические особенности, 
технологические возможности способа и технологические требования, 
предъявляемые к заготовкам. Даны практические рекомендации по выбору способа и режима обработки.
Учебное пособие рекомендуется для студентов машиностроительных 
специальностей.

УДК 621(075.32) 
ББК 34.4я723 

Р е ц е н з е н т ы:
Ю.В. Максимов, доктор технических наук, профессор;
А.Н. Бодров, кандидат технических наук, доцент, директор ГОУ СПО 
«Политехнический колледж № 31»;
О.А. Быковец, руководитель отдела обеспечения стандартов и интеграции профессионального образования Учебно-методического центра 
по профессиональному образованию Департамента образования города Москвы 

ISBN 978-5-00091-423-6 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-012461-2 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-105569-4 (ИНФРА-М, online)
© Коллектив авторов, 2008
© ФОРУМ, 2008

Ïðåäèñëîâèå

Êóðñ «Òåõíîëîãèÿ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ» — êîì
ïëåêñíàÿ äèñöèïëèíà, ðàññìàòðèâàþùàÿ ñïîñîáû ïåðåðàáîòêè
ìàòåðèàëîâ, íà÷èíàÿ îò ïîëó÷åíèÿ çàãîòîâêè è çàêàí÷èâàÿ ãîòîâûì èçäåëèåì.  êíèãå ðàññìîòðåíû ðàñïðîñòðàíåííûå â ïðîìûøëåííîñòè íàèáîëåå ïðîãðåññèâíûå ìåòîäû ôîðìîîáðàçîâàíèÿ ïîâåðõíîñòåé äåòàëåé ìàøèí ëèòüåì, îáðàáîòêîé äàâëåíèåì, ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêîé ðåçàíèåì è èíûìè ìåòîäàìè.

 ãë. 1 «Êîíñòðóêöèîííûå ìàòåðèàëû» ïðèâåäåíà êëàññèôè
êàöèÿ ñîâðåìåííûõ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ. Ðàññìîòðåíû
ðàçíîâèäíîñòè, ñâîéñòâà è ìàðêèðîâêà ÷åðíûõ (ñòàëè è ÷óãóíû)
è öâåòíûõ (íà îñíîâå òèòàíà, ìàãíèÿ, àëþìèíèÿ, ìåäè è íèêåëÿ)
ñïëàâîâ; êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ ñ ìåòàëëè÷åñêîé è íåìåòàëëè÷åñêîé ìàòðèöåé; ïîðîøêîâûõ ìàòåðèàëîâ.

 ãë. 2 «Îñíîâû ìåòàëëóðãè÷åñêîãî ïðîèçâîäñòâà» ðàññìîò
ðåíû îñíîâíûå ìåòàëëóðãè÷åñêèå ïðîöåññû è ñïîñîáû ïðîèçâîäñòâà ÷óãóíà è ñòàëè; îñíîâíûå ñïîñîáû ïðÿìîãî âîññòàíîâëåíèÿ æåëåçà; ñîâðåìåííûå ñïîñîáû ïðîèçâîäñòâà öâåòíûõ ìåòàëëîâ (ìåäè, àëþìèíèÿ, ìàãíèÿ è òèòàíà).

 ïîñëåäóþùèõ ãëàâàõ («Îñíîâû ëèòåéíîãî ïðîèçâîäñòâà»;

«Îñíîâû îáðàáîòêè ìåòàëëîâ äàâëåíèåì»; «Îñíîâû ñâàðî÷íîãî
ïðîèçâîäñòâà»; «Îáðàáîòêà ìàòåðèàëîâ ðåçàíèåì»; «Îáðàáîòêà
ïîâåðõíîñòè ïîâåðõíîñòíûì ïëàñòè÷åñêèì äåôîðìèðîâàíèåì»;
«Ýëåêòðîôèçè÷åñêèå è ýëåêòðîõèìè÷åñêèå ìåòîäû îáðàáîòêè çàãîòîâîê»; «Èçãîòîâëåíèå èçäåëèé èç ïîðîøêîâûõ è êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ») ðàññìîòðåíû òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû ñîîòâåòñòâóþùåãî ìåòîäà ïåðåðàáîòêè êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ;
îñíîâíûå ñïîñîáû ïåðåðàáîòêè. Îñíîâíûå ñïîñîáû ïåðåðàáîòêè
ðàññìîòðåíû ïî îïðåäåëåííîé ñõåìå: òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû ñïîñîáà; îñíîâíûå ñõåìû ðåàëèçàöèè ñïîñîáà; ïðèìåíÿåìîå òåõíîëîãè÷åñêîå îáîðóäîâàíèå, îñíàñòêà, èíñòðóìåíò è ðàñõîäíûå ìàòåðèàëû; òåõíîëîãè÷åñêèå ðåæèìû è ïîêàçàòåëè ñïîñîáà; òåõíîëîãè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå ê çàãîòîâêå.

Ó÷åáíîå ïîñîáèå ñîçäàíî êîëëåêòèâîì ïðåïîäàâàòåëåé êà
ôåäðû «Òåõíîëîãèÿ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ» ÌÃÒÓ «Ìîñ

êîâñêèé àâòîìåõàíè÷åñêèé èíñòèòóò». Ãë. 1 íàïèñàíà ïðîô.,
ä-ðîì òåõí. íàóê Â. Á. Àðçàìàñîâûì, ãë. 2 è 3 — êàíä. òåõí. íàóê,
äîö. À. Â. Øëûêîâîé, ãë. 4 — êàíä. òåõí. íàóê, äîö. Â. Â. Ïûæîâûì, ãë. 5, 6 è 9 — êàíä. òåõí. íàóê, äîö. À. À. ×åðåïàõèíûì, ãë. 7
è 8 — ïðîô., ä-ðîì òåõí. íàóê Â. À. Êóçíåöîâûì.

Ó÷åáíîå ïîñîáèå íàïèñàíî â ñîîòâåòñòâèè ñ òðåáîâàíèÿìè

Ãîñóäàðñòâåííûõ îáðàçîâàòåëüíûõ ñòàíäàðòîâ ñðåäíåãî ïðîôåññèîíàëüíîãî îáðàçîâàíèÿ ïî ñïåöèàëüíîñòÿì 1202, 1205, 1713,
ââåäåííûõ â äåéñòâèå ñ 01.09.02.

4
Ïðåäèñëîâèå

Ãëàâà 1
ÊÎÍÑÒÐÓÊÖÈÎÍÍÛÅ ÌÀÒÅÐÈÀËÛ

Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ äåòàëåé ìàøèí òðåáóþòñÿ ìàòåðèàëû ñ

ðàçëè÷íûìè ñâîéñòâàìè, ñïîñîáíûå ðàáîòàòü â ðàçíûõ óñëîâèÿõ:
âûñîêèõ íàãðóçêàõ, ïîëîæèòåëüíûõ è îòðèöàòåëüíûõ âíåøíèõ
òåìïåðàòóðàõ, çà÷àñòóþ â àãðåññèâíûõ èëè àáðàçèâíûõ ñðåäàõ.
Ïðàâèëüíûé âûáîð ìàòåðèàëà äåòàëè ïðè êîíñòðóèðîâàíèè, âûáîð îïòèìàëüíûõ ñïîñîáîâ òåõíîëîãè÷åñêîé ïåðåðàáîòêè (îò çàãîòîâèòåëüíûõ îïåðàöèé äî ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè), ïîâåäåíèå èçäåëèÿ â ðàçíûõ óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè îïðåäåëÿþòñÿ
ñâîéñòâàìè âûáèðàåìûõ ìàòåðèàëîâ. Ñâîéñòâà êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ çàâèñÿò îò èõ ïðèðîäû è âíóòðåííåãî ñòðîåíèÿ.
Âëèÿíèå
õèìè÷åñêîãî
ñîñòàâà
ìàòåðèàëà
íà
åãî
âíóòðåííåå

ñòðîåíèå è ñâîéñòâà ïîäðîáíî ðàññìàòðèâàåòñÿ â êóðñå «Ìàòåðèàëîâåäåíèå».

1.1. Ìåòàëëè÷åñêèå êîíñòðóêöèîííûå ìàòåðèàëû

×åðíûå ìåòàëëû è ñïëàâû

Ê ÷åðíûì ìåòàëëàì è ñïëàâàì îòíîñÿòñÿ æåëåçî è ñïëàâû íà

åãî îñíîâå (ñòàëü è ÷óãóí). Âñëåäñòâèå íèçêèõ ýêñïëóàòàöèîííûõ
ñâîéñòâ òåõíè÷åñêîå æåëåçî â ìàøèíîñòðîåíèè íå ïðèìåíÿåòñÿ.
Ñòàëü — ìíîãîêîìïîíåíòíûé ñïëàâ ñ ñîäåðæàíèåì óãëåðîäà äî
2,14 %. ×óãóí — ñïëàâ ñ ñîäåðæàíèåì óãëåðîäà áîëåå 2,14 %.

Ñòàëè êëàññèôèöèðóþò ïî õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó, êà÷åñòâó è

íàçíà÷åíèþ.

Ïî õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó ñòàëè äåëÿò íà óãëåðîäèñòûå è ëåãè
ðîâàííûå.  çàâèñèìîñòè îò ñîäåðæàíèÿ óãëåðîäà ðàçëè÷àþò íèçêîóãëåðîäèñòûå (ìåíåå 0,3 % Ñ), ñðåäíåóãëåðîäèñòûå (0,3...0,7 % Ñ)
è âûñîêîóãëåðîäèñòûå (áîëåå 0,7 % Ñ). ñòàëè

Ëåãèðîâàííûå ñòàëè â çàâèñèìîñòè îò ââåäåííûõ îñíîâíûõ

ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ áûâàþò: õðîìèñòûå, êîáàëüòîâûå, ìàð

ãàíöîâèñòûå, õðîìîíèêåëåâûå è äð.  çàâèñèìîñòè îò ñóììàðíîãî ñîäåðæàíèÿ ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ ðàçëè÷àþò íèçêîëåãèðîâàííûå (ìåíåå 5 %), ñðåäíåëåãèðîâàííûå (5...10 %) è âûñîêîëåãèðîâàííûå (áîëåå 10 %) ñòàëè.

Ïî íàçíà÷åíèþ ñòàëè ïîäðàçäåëÿþò íà êîíñòðóêöèîííûå

(ìåíåå 0,7 % Ñ) è èíñòðóìåíòàëüíûå (áîëåå 0,7 % Ñ). Â ñâîþ
î÷åðåäü, â çàâèñèìîñòè îò êîíêðåòíîãî ïðèìåíåíèÿ ðàçëè÷àþò
êîíñòðóêöèîííûå ñòàëè îáùåãî è ñïåöèàëüíîãî íàçíà÷åíèé,
ñòàëè ñ îñîáûìè ôèçè÷åñêèìè èëè õèìè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè,
èíñòðóìåíòàëüíûå ñòàëè äëÿ ðåæóùèõ è èçìåðèòåëüíûõ èíñòðóìåíòîâ, æàðîñòîéêèå è æàðîïðî÷íûå ñòàëè è ìíîãèå äðóãèå.

 Ðîññèè ïðèíÿòà áóêâåííî-÷èñëîâàÿ ñèñòåìà ìàðêèðîâêè

ñòàëåé.

Óãëåðîäèñòûå êà÷åñòâåííûå êîíñòðóêöèîííûå ñòàëè èìåþò

ñëåäóþùóþ ìàðêèðîâêó: ñòàëü , ãäå — ñîäåðæàíèå óãëåðîäà â
ñîòûõ äîëÿõ ïðîöåíòà. Íàïðèìåð: ñòàëü 10 ñîäåðæèò 0,1 % Ñ;
ñòàëü 45 — 0,45 % Ñ. Óãëåðîäèñòûå êà÷åñòâåííûå èíñòðóìåíòàëüíûå ñòàëè ìàðêèðóþòñÿ áóêâîé «Ó» è öèôðîé, óêàçûâàþùåé ñîäåðæàíèå óãëåðîäà â äåñÿòûõ äîëÿõ ïðîöåíòà. Íàïðèìåð: ñòàëü Ó8
ñîäåðæèò 0,8 % Ñ; ñòàëü Ó12 — 1,2 % Ñ. Êîíñòðóêöèîííûå ëåãèðîâàííûå ñòàëè èìåþò ñëåäóþùóþ ìàðêèðîâêó: ñòàëü ñËii, ãäå
ñ — ñîäåðæàíèå óãëåðîäà â ñîòûõ äîëÿõ ïðîöåíòà; Ëi — îáîçíà÷åíèå ëåãèðóþùåãî êîìïîíåíòà (àçîò — À, àëþìèíèé — Þ,
áîð — Ð, âîëüôðàì — Â, âàíàäèé — Ô, êîáàëüò — Ê, êðåìíèé —
Ñ, ìîëèáäåí — Ì, ìàðãàíåö — Ã, ìåäü — Ä, íèêåëü — Í, ðåäêîçåìåëüíûå ìåòàëëû — ×, ñåëåí — Å, òèòàí — Ò, ôîñôîð — Ï,
õðîì — Õ, öèðêîíèé — Ö); i — ñîäåðæàíèå ëåãèðóþùåãî êîìïîíåíòà â ïðîöåíòàõ (åñëè ïîñëå îáîçíà÷åíèÿ ëåãèðóþùåãî êîìïîíåíòà ÷èñëî íå ñòîèò, òî åãî ñîäåðæàíèå ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî 1 %).  êîíöå ìàðêèðîâêè ìîæåò ñòîÿòü áóêâåííîå îáîçíà÷åíèå êà÷åñòâà ñòàëè è îáîçíà÷åíèå ìåòîäà ïîâûøåíèÿ êà÷åñòâà
(À — âûñîêîêà÷åñòâåííàÿ ñòàëü, Ø — ýëåêòðîøëàêîâûé ïåðåïëàâ; ÂÄ — âàêóóìíî-äóãîâîé ïåðåïëàâ; ÂÈ — âàêóóìíî-èíäóêöèîííàÿ âûïëàâêà). Íàïðèìåð: ñòàëü 30Õ3ÌÔ — êà÷åñòâåííàÿ
ñòàëü, 0,3 % Ñ, 3 % Cr, 0,2...0,3 % Ìî, 0,06...0,12 % V. Íåêîòîðûå
ñòàëè ñîäåðæàò äîïîëíèòåëüíóþ áóêâó ïîñëå ñëîâà «ñòàëü», îáîçíà÷àþùóþ åå ãðóïïó èëè òèï. Íàïðèìåð: Ø — ïîäøèïíèêîâàÿ
ñòàëü (â ýòèõ ñòàëÿõ óêàçûâàþòñÿ äåñÿòûå äîëè ïðîöåíòà ñîäåðæàíèÿ ëåãèðóþùåãî êîìïîíåíòà), À — àâòîìàòíàÿ ñòàëü, ñâ — ñâàðî÷íàÿ ñòàëü (óìåíüøåííîå ñîäåðæàíèå ñåðû è ôîñôîðà).

6
Ãëàâà 1. Êîíñòðóêöèîííûå ìàòåðèàëû

Êà÷åñòâåííûå óãëåðîäèñòûå ñòàëè (ÃÎÑÒ 1050—88). Ïî ñî
äåðæàíèþ
óãëåðîäà
ðàçäåëÿþò
íà
íèçêîóãëåðîäèñòûå
(ìåíåå

0,25 % Ñ), ñðåäíåóãëåðîäèñòûå (0,3...0,55 % Ñ) è âûñîêîóãëåðîäèñòûå (0,6...0,85 % Ñ) ñòàëè.

Íèçêîóãëåðîäèñòûå ñòàëè îáëàäàþò íåâûñîêîé ïðî÷íîñòüþ è

âûñîêîé ïëàñòè÷íîñòüþ. Ñòàëü 05 — ñòàëü 10 ïðèìåíÿþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ìàëîíàãðóæåííûõ äåòàëåé, ñòàëü 15...25 — äëÿ îòâåòñòâåííûõ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé è äåòàëåé, óïðî÷íÿåìûõ öåìåíòàöèåé. Ñðåäíåóãëåðîäèñòûå ñòàëè ïî ñðàâíåíèþ ñ íèçêîóãëåðîäèñòûìè èìåþò áîëåå âûñîêóþ ïðî÷íîñòü, íî áîëåå íèçêóþ
ïëàñòè÷íîñòü; ëó÷øå îáðàáàòûâàþòñÿ ðåçàíèåì. Ñòàëü 30 —
ñòàëü 55 ïðèìåíÿþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ íåáîëüøèõ äåòàëåé èëè
äëÿ äåòàëåé, íå òðåáóþùèõ ñêâîçíîé ïðîêàëèâàåìîñòè. Âûñîêîóãëåðîäèñòûå ñòàëè (ñòàëü 60 — ñòàëü 65) îáëàäàþò ïîâûøåííîé
ïðî÷íîñòüþ, èçíîñîñòîéêîñòüþ è óïðóãîñòüþ. Èç íèõ èçãîòàâëèâàþò äåòàëè, ðàáîòàþùèå ïðè âûñîêèõ ñòàòè÷åñêèõ è äèíàìè÷åñêèõ íàãðóçêàõ.

Íèçêîëåãèðîâàííûå êîíñòðóêöèîííûå ñòàëè (ÃÎÑÒ 19282—73) —

øèðîêî èñïîëüçóþò â àâòî-, òðàêòîðîñòðîåíèè. Ñòàëè ëåãèðîâàííûå Cr, Cr—Mn, Cr—Si—Mn, Cr—Ni, Cr—Mo, Cr—W—V
ïðèìåíÿþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ êîëåí÷àòûõ âàëîâ, çóá÷àòûõ êîëåñ,
øàòóíîâ, ãèëüç öèëèíäðîâ. Ñòàëè ëåãèðîâàííûå Cr, Cr—Va,
Cr—Ni, Cr—Mg, Cr—Mg—Ni îáëàäàþò âûñîêîé òâåðäîñòüþ è èçíîñîóñòîé÷èâîñòüþ ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ, âûñîêîé ïðî÷íîñòüþ è
âÿçêîñòüþ. Èç ýòèõ ñòàëåé èçãîòàâëèâàþò êóëà÷êîâûå ìóôòû, êóëà÷êè, çóá÷àòûå êîëåñà, ïîðøíåâûå ïàëüöû, âòóëêè, êîëåí÷àòûå
è ðàñïðåäåëèòåëüíûå âàëû. Àâòîìàòíûå ñòàëè (ñòàëü À12 — ñòàëü
ÀÑ14ÕÃÍ) èñïîëüçóþò ïðè îáðàáîòêå çàãîòîâîê íà ìåòàëëîðåæóùèõ ñòàíêàõ ñ àâòîìàòè÷åñêèì öèêëîì. Îáû÷íî, ïðè òî÷åíèè
ñòàëåé ïîëó÷àòñÿ ñëèâíàÿ ñòðóæêà â âèäå íåïðåðûâíîé ëåíòû,
êîòîðóþ òðóäíî óáèðàòü ïðè àâòîìàòè÷åñêîì öèêëå ñòàíêà.  àâòîìàòíûõ ñòàëÿõ ïðèñóòñòâóþò õðóïêèå âêëþ÷åíèÿ MnS, âûçûâàþùèå äðîáëåíèå ñòðóæêè. Ýòè ñòàëè èñïîëüçóþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ìåòèçîâ (áîëòîâ, ãàåê, øïèëåê, âèíòîâ), âòóëîê.

Ïîäøèïíèêîâûå ñòàëè (ñòàëü ØÕ6 — ñòàëü ØÕ15ÑÃ) âûïóñ
êàþò ïî ÃÎÑÒ 801—78* è èñïîëüçóþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïîäøèïíèêîâ êà÷åíèÿ, õðàïîâûõ ìåõàíèçìîâ, ðîëèêîâ, ïàëüöåâ ìàøèí.

Ðåññîðíî-ïðóæèííûå ñòàëè (ëåãèðîâàíèå: Si, Si—Mn, Cr—Si,

Cr—Mn, Cr—V, Cr—Mn—V, W—Si, Ni—Si), èçãîòàâëèâàåìûå ïî
ÃÎÑÒó 801—78, èìåþò âûñîêèé ïðåäåë óïðóãîñòè è ïðåäåë âûíîñëèâîñòè. Èç ýòèõ ñòàëåé èçãîòàâëèâàþò ïðóæèíû è ðåññîðû.

1.1. Ìåòàëëè÷åñêèå êîíñòðóêöèîííûå ìàòåðèàëû
7

 ÷óãóíå óãëåðîä íàõîäèòñÿ â ñâÿçàííîì è â ñâîáîäíîì ñî
ñòîÿíèè. ×óãóí îáëàäàåò âûñîêîé òâåðäîñòüþ, íèçêèì ïðåäåëîì
ïðî÷íîñòè íà ðàñòÿæåíèå. Íàëè÷èå ñâîáîäíîãî ãðàôèòà îáóñëîâëèâàåò õîðîøèå äåìïôèðóþùèå ñâîéñòâà ÷óãóíîâ.  ìàøèíîñòðîåíèè ÷àùå âñåãî ïðèìåíÿþò îòëèâêè èç ñåðîãî, âûñîêîïðî÷íîãî è (ðåæå) êîâêîãî ÷óãóíà.

×óãóí, ñîäåðæàùèé òîëüêî ñâÿçàííûé (â âèäå Fe3C) óãëåðîä,

íàçûâàþò áåëûì (ðèñ. 1.1, à). Áåëûå ÷óãóíû îáëàäàþò áîëüøîé
òâåðäîñòüþ è õðóïêîñòüþ, ÷òî íå ïîçâîëÿåò ïðèìåíÿòü èçäåëèÿ
èç íèõ â ìàøèíîñòðîåíèè.

Ñåðûé ÷óãóí ñîäåðæèò ñâîáîäíûé óãëåðîä â âèäå ïëàñòèíîê

(ðèñ. 1.1, á). Ïî ÃÎÑÒó 1412—85* ñåðûé ÷óãóí îáîçíà÷àåòñÿ áóêâàìè Ñ× è ÷èñëîì, ïîêàçûâàþùèì óìåíüøåííûé â 10 ðàç
ïðåäåë
ïðî÷íîñòè
íà
ðàñòÿæåíèå
â
ÌÏà,
íàïðèìåð,
Ñ×21

(â 210 ÌÏà). ×óãóíû ìàðîê Ñ×10 è Ñ×15 îáëàäàþò íàèìåíüøèì ïðåäåëîì ïðî÷íîñòè íà ðàñòÿæåíèå, èõ ïðèìåíÿþò äëÿ ìàëîîòâåòñòâåííûõ äåòàëåé. Íàèáîëüøåé ïðî÷íîñòüþ îáëàäàåò ÷óãóíû ìàðîê Ñ×21—Ñ×35. Èõ èñïîëüçóþò äëÿ èçäåëèé, ðàáîòàþùèõ ïðè âûñîêèõ íàãðóçêàõ èëè â óñëîâèÿõ ïîâûøåííîãî èçíîñà.

Âûñîêîïðî÷íûé ÷óãóí ñîäåðæèò ñâîáîäíûé óãëåðîä â âèäå øà
ðîâèäíûõ âêëþ÷åíèé (ðèñ. 1.1, â), êîòîðûå çíà÷èòåëüíî ìåíüøå
îñëàáëÿþò ìåòàëëè÷åñêóþ îñíîâó, ÷åì ïëàñòèíêè. Ïîýòîìó ýòîò
÷óãóí îáëàäàåò áîëüøèì ïðåäåëîì ïðî÷íîñòè íà ðàñòÿæåíèå. Ïî
ÃÎÑÒó 7293—85* ìàðêà âûñîêîïðî÷íîãî ÷óãóíà ñîñòîèò èç áóêâ
Â× è ÷èñëà, â 10 ðàç ìåíüøåãî çíà÷åíèÿ åãî ïðî÷íîñòè (Â× 100,
â 1000 ÌÏà). Íàïðèìåð: Â× 100 èìååò â 1000 ÌÏà. ÃÎÑÒ
7293—85* ïîçâîëÿåò äîáàâëÿòü â ìàðêèðîâêå ïîêàçàòåëü îòíîñèòåëüíîãî óäëèíåíèÿ. Íàïðèìåð: Â× 70-2 èìååò â 700 ÌÏà,

8
Ãëàâà 1. Êîíñòðóêöèîííûå ìàòåðèàëû

Ðèñ. 1.1. Ðàçíîâèäíîñòè ÷óãóíîâ: à — áåëûé; á — ñåðûé; â — âûñîêîïðî÷íûé;

ã — êîâêèé

%. Âûñîêîïðî÷íûå ÷óãóíû ïðèìåíÿþò â ìàøèíîñòðîåíèè
äëÿ îòâåòñòâåííûõ èçäåëèé (êîðïóñà ïîäøèïíèêîâ, êîëåí÷àòûå
âàëû, ãîëîâêè áëîêîâ öèëèíäðîâ).

Êîâêèé
÷óãóí
ñîäåðæèò
ñâîáîäíûé
õëîïüåâèäíûé
ãðàôèò

(ðèñ. 1.1, ã). Êîâêèé ÷óãóí ïîëó÷àþò äëèòåëüíûì îòæèãîì òîíêîñòåííûõ (äî 50 ìì) îòëèâîê èç áåëîãî ÷óãóíà. Êîâêèé ÷óãóí íå
êóþò, íî îí äîñòàòî÷íî ïëàñòè÷åí è çàíèìàåò ïðîìåæóòî÷íîå
ïîëîæåíèå ìåæäó ñåðûì è âûñîêîïðî÷íûì ÷óãóíàìè. Ïî ÃÎÑÒó
1215—79 êîâêèé ÷óãóí îáîçíà÷àåòñÿ äâóìÿ öèôðàìè: ïðåäåëîì
ïðî÷íîñòè íà ðàñòÿæåíèå (ÌÏà/10) è îòíîñèòåëüíûì óäëèíåíèåì (%), íàïðèìåð Ê× 35-10 (â350 ÌÏà, 10 %).  ìàøèíîñòðîåíèè êîâêèé ÷óãóí èñïîëüçóþò êàê çàìåíèòåëü ñòàëè ïðè èçãîòîâëåíèè çóá÷àòûõ êîëåñ, çâåçäî÷åê, çâåíüåâ öåïåé.

Öâåòíûå ìåòàëëû è ñïëàâû

Öâåòíûå ìåòàëëû â ÷èñòîì âèäå îáû÷íî ïðèìåíÿþò ðåäêî,

÷àùå èñïîëüçóþò ðàçëè÷íûå ñïëàâû. Èç ÷èñëà ñïëàâîâ öâåòíûõ
ìåòàëëîâ â ìàøèíîñòðîåíèè íàèáîëüøåå çíà÷åíèå èìåþò ëåãêèå
ñïëàâû àëþìèíèÿ, ìàãíèÿ è òèòàíà, à òàêæå ìåäü è åå ñïëàâû,
ñïëàâû íà îñíîâå íèêåëÿ, ñïëàâû äëÿ ïîäøèïíèêîâ (áàááèòû),
ìàòåðèàëû äëÿ ïîëóïðîâîäíèêîâ è âûñîêîïðî÷íûå ñïëàâû íà
îñíîâå òóãîïëàâêèõ ìåòàëëîâ.

Ñïëàâû íà îñíîâå òèòàíà, öèíêà è ìàãíèÿ îòíîñÿòñÿ ê ãðóïïå

ñïåöèàëüíûõ ñïëàâîâ. Ïîýòîìó îíè èìåþò îðèãèíàëüíóþ áóêâåííî-÷èñëîâóþ ìàðêèðîâêó. Íà ïåðâîì ìåñòå ñòàâÿò áóêâåííîå
îáîçíà÷åíèå âèäà ñïëàâà (ÂÒ èëè ÎÒ — òèòàíîâûå, ÌË — ìàãíèåâûå ëèòåéíûå, ÌÀ — ìàãíèåâûå äåôîðìèðóåìûå, Ö — öèíêîâûå), íà âòîðîì ìåñòå ñòîèò ïîðÿäêîâûé íîìåð ñïëàâà. Íàïðèìåð: òèòàíîâûå ñïëàâû ÂÒ5, ÎÒ4; ìàãíèåâûå ñïëàâû ÌÀ10,
ÌË12.

Ñïëàâû íà îñíîâå ìåäè è àëþìèíèÿ èìåþò äâîéñòâåííóþ

ìàðêèðîâêó — ñîâðåìåííóþ è òðàäèöèîííóþ. Ñîâðåìåííàÿ ìàðêèðîâêà ïîõîæà íà ìàðêèðîâêó ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé: íà ïåðâîì
ìåñòå ñòîèò áóêâåííîå îáîçíà÷åíèå ñïëàâà (Ë — ëàòóíü, Áð —
áðîíçà, Í — ìåäíî-íèêåëåâûå ñïëàâû, ÀË — àëþìèíèåâûé ëèòåéíûé, ÀÊ èëè Ä, èëè ÀÂ, èëè  — àëþìèíèåâûå äåôîðìèðóåìûå, Á — áàááèòû). Äàëåå ñòîèò áóêâåííîå îáîçíà÷åíèå ëåãèðóþùåãî êîìïîíåíòà è åãî ñðåäíåå ïðîöåíòíîå ñîäåðæàíèå. Ëåãèðóþùèé êîìïîíåíò îáîçíà÷àåòñÿ ïî ïåðâûì áóêâàì åãî ðóññêîãî

1.1. Ìåòàëëè÷åñêèå êîíñòðóêöèîííûå ìàòåðèàëû
9

íàçâàíèÿ (À — àëþìèíèé, Æ — æåëåçî, Ê — êðåìíèé, Ìö — ìàðãàíåö, Í — íèêåëü, Î — îëîâî, Ñ — ñâèíåö). Íàïðèìåð: ÀÌã6 —
àëþìèíèåâûé ñïëàâ, 6 % Mg. Òåõíè÷åñêàÿ äîêóìåíòàöèÿ è òåõíè÷åñêàÿ ëèòåðàòóðà, èçäàííàÿ äî 2002 ã., â îñíîâíîì èñïîëüçóåò
òðàäèöèîííóþ ìàðêèðîâêó, ïîýòîìó â äàëüíåéøåì ïðè ðàññìîòðåíèè àëþìèíèåâûõ è ìåäíûõ ñïëàâîâ ïðèâåäåì òðàäèöèîííóþ
ìàðêèðîâêó.

Òèòàí — ìåòàëë ñåðîãî öâåòà, ìàëîé ïëîòíîñòè, âûñîêîé

óäåëüíîé ïðî÷íîñòè è êîððîçèîííîé ñòîéêîñòè. Îí îáëàäàåò
íèçêîé æàðîñòîéêîñòüþ è íèçêèìè àíòèôðèêöèîííûìè ñâîéñòâàìè. Íèçêèé ìîäóëü óïðóãîñòè òèòàíà (â 2 ðàçà íèæå, ÷åì æåëåçà) çàòðóäíÿåò èçãîòîâëåíèå èç íåãî æåñòêèõ êîíñòðóêöèé.

Òèòàíîâûå ñïëàâû ïî ñðàâíåíèþ ñ òåõíè÷åñêèì òèòàíîì îá
ëàäàþò áîëåå âûñîêîé ïðî÷íîñòüþ ïðè íîðìàëüíûõ è ïîâûøåííûõ òåìïåðàòóðàõ.

Òèòàíîâûå ñïëàâû ïðèìåíÿþò â àâèàñòðîåíèè, àâòîìîáèëå
ñòðîåíèè, ðàêåòíîé òåõíèêå, ñóäîñòðîåíèè, â õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè. Èç òèòàíîâûõ ñïëàâîâ èçãîòàâëèâàþò îáøèâêó
ñâåðõçâóêîâûõ ñàìîëåòîâ, äåòàëè ðåàêòèâíûõ àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé (äèñêè è ëîïàòêè êîìïðåññîðîâ), äåòàëè âîçäóõîçàáîðíèêîâ, êîëåñíûå äèñêè, êîðïóñà ðàêåò âòîðîé è òðåòüåé ñòóïåíåé, áàëëîíû äëÿ ñæàòûõ è ñæèæåííûõ ãàçîâ, îáøèâêó êîðïóñîâ
ìîðñêèõ ñóäîâ, ïîäâîäíûõ ëîäîê è ò. ï.

Ìàãíèé — ìåòàëë ñåðåáðèñòîãî öâåòà, èìåþùèé íèçêóþ

ïëîòíîñòü. Ìàãíèé õîðîøî îáðàáàòûâàåòñÿ ðåçàíèåì, îäíàêî
òåìïåðàòóðà âîñïëàìåíåíèÿ ìàãíèÿ íà âîçäóõå ðàâíà 623 C, ïîýòîìó ìàãíèé ïîæàðîîïàñåí.

Ìàãíèåâûå ñïëàâû â ãîðÿ÷åì ñîñòîÿíèè ëåãêî êóþòñÿ, ïðîêà
òûâàþòñÿ è îáðàáàòûâàþòñÿ ðåçàíèåì. Ê èõ íåäîñòàòêàì ñëåäóåò
îòíåñòè ñëåäóþùèå èõ ñâîéñòâà: íèçêàÿ êîððîçèîííàÿ ñòîéêîñòü;
íèçêàÿ òåìïåðàòóðà âñïûøêè íà âîçäóõå. Ìàëàÿ ïëîòíîñòü è âûñîêàÿ óäåëüíàÿ ïðî÷íîñòü ìàãíèåâûõ ñïëàâîâ îïðåäåëè èõ øèðîêîå ïðèìåíåíèå: â àâèàöèîííîé ïðîìûøëåííîñòè (êîðïóñà ïðèáîðîâ, íàñîñîâ, îáòåêàòåëè, äâåðè êàáèí); â ðàêåòîñòðîåíèè
(êîðïóñà ðàêåò, îáòåêàòåëè, ñòàáèëèçàòîðû, êîðïóñà áàêîâ); â àâòîìîáèëåñòðîåíèè (êîðïóñà êîðîáîê ñêîðîñòåé, êîëåñíûå äèñêè); â ïðèáîðîñòðîåíèè (êîðïóñà ïðèáîðîâ). Äåôîðìèðóåìûå
ìàãíèåâûå ñïëàâû òàêæå ïðèìåíÿþòñÿ äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ñèëüíî
íàãðóæåííûõ äåòàëåé (îáøèâêè ñàìîëåòîâ, äåòàëè ãðóçîïîäúåìíûõ ìàøèí, òêàöêèõ ñòàíêîâ). Âûñîêîïðî÷íûå ëèòåéíûå ñïëàâû

10
Ãëàâà 1. Êîíñòðóêöèîííûå ìàòåðèàëû

èñïîëüçóþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ êîðïóñîâ êîìïðåññîðîâ, ôåðì øàññè ñàìîëåòîâ.

Äëÿ àëþìèíèÿ è åãî ñïëàâîâ õàðàêòåðíà óäåëüíàÿ ïðî÷íîñòü,

áëèçêàÿ ê çíà÷åíèÿì äëÿ ñðåäíåëåãèðîâàííûõ ñòàëåé. Àëþìèíèé è åãî ñïëàâû õîðîøî ïîääàþòñÿ ãîðÿ÷åé è õîëîäíîé äåôîðìàöèÿì, òî÷å÷íîé ñâàðêå, à ñïåöèàëüíûå ñïëàâû ìîæíî ñâàðèâàòü ïëàâëåíèåì è äðóãèìè ìåòîäàìè ñâàðêè.

Òðàäèöèîííàÿ ìàðêèðîâêà àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ âêëþ÷àåò â

ñåáÿ: áóêâåííîå îáîçíà÷åíèå âèäà ñïëàâà (Ä — äþðàëþìèí,
 èëè À — âûñîêîïðî÷íûé ñïëàâ, ÀÊ — êîâî÷íûé ñïëàâ,
ÀË — ëèòåéíûé ñïëàâ); ïîðÿäêîâûé íîìåð ñïëàâà. Ïðè íåîáõîäèìîñòè â êîíöå ìàðêèðîâêè ìîæåò íàõîäèòüñÿ áóêâåííîå îáîçíà÷åíèå ñîñòîÿíèÿ ïîñòàâêè (Ì — ìÿãêèé, Ò — òåðìè÷åñêè îáðàáîòàííûé, Í — íàãàðòîâàííûé, Ï — ïîëóíàãàðòîâàííûé).

Âñå ñïëàâû íà àëþìèíèåâîé îñíîâå ìîæíî ðàçäåëèòü íà äå
ôîðìèðóåìûå, ëèòåéíûå è ñïåöèàëüíûå.

Ê
äåôîðìèðóåìûì
ñïëàâàì
îòíîñÿòñÿ
ñïëàâû
ñèñòåì:

Al—Cu—Mg
—
äþðàëþìèíû
(Ä1,
Ä16,
Ä18,
Ä19,
ÂÄ17);

Al—Cu—Mg—Fe—Ni — æàðîïðî÷íûå ñïëàâû (ÀÊÖ4-1); AL—
—Mg—Si—Cu
—
êîâî÷íûå
ñïëàâû
(ÀÊ6,
ÀÊ8)
è
Al—Zn—

—Mg—Cu — âûñîêîïðî÷íûå ñïëàâû (B95, B93, B96Ö1).

Äþðàëþìèíû ïðèìåíÿþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ëîïàñòåé âîç
äóøíûõ âèíòîâ, ñèëîâûõ ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèé ñàìîëåòîâ, êóçîâîâ àâòîìîáèëåé (Ä1, Ä16), äëÿ äåòàëåé, ðàáîòàþùèõ ïðè íàãðåâå äî 200...250 C (Ä19, ÂÄ17). Ñïëàâ ÀÊÖ-1 èñïîëüçóþò äëÿ
èçãîòîâëåíèÿ äåòàëåé ðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé (êðûëü÷àòêè íàñîñîâ, êîëåñà, êîìïðåññîðû, äèñêè, ëîïàòêè). Ñïëàâû ÀÊ6, ÀÊ8
ïðèìåíÿþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ñëîæíûõ øòàìïîâîê, òàêèõ êàê
êðûëü÷àòîê âåíòèëÿòîðîâ äëÿ êîìïðåññîðîâ ðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé, êîðïóñíûõ àãðåãàòíûõ è êðåïåæíûõ äåòàëåé. Ñïëàâû ñèñòåìû B95, B93, B96Ö1 îòëè÷àþòñÿ âûñîêèì âðåìåííûì ñîïðîòèâëåíèåì (600...700 ÌÏà), íî ïðè ýòîì íå ÿâëÿþòñÿ æàðîïðî÷íûìè. Ìàêñèìàëüíàÿ ðàáî÷àÿ òåìïåðàòóðà èçäåëèé èç ýòèõ ñïëàâîâ
ïðè äëèòåëüíîé ýêñïëóàòàöèè íå ìîæåò ïðåâûøàòü 100...120 C.

Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ôàñîííûõ äåòàëåé ïðèìåíÿþò ëèòåéíûå

àëþìèíèåâûå ñïëàâû ñèñòåì: Al—Si èëè Al—Si—Mg — ñèëóìèíû (ÀË2, ÀË4, ÀË9, ÀËÇ4). Ñïëàâû ÀË2, ÀË4, ÀË9, ÀËÇ4 îòëè÷àþòñÿ âûñîêèìè ëèòåéíûìè ñâîéñòâàìè è ãåðìåòè÷íîñòüþ èçãîòîâëåííûõ èç íèõ îòëèâîê. Îíè ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ èçãîòîâëåíèÿ
ãåðìåòè÷íûõ
åìêîñòåé
(ÀË2),
êîðïóñîâ
êîìïðåññîðîâ,

êàðòåðîâ äâèãàòåëåé âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ (ÀË4, ÀË9), êðóïíûõ

1.1. Ìåòàëëè÷åñêèå êîíñòðóêöèîííûå ìàòåðèàëû
11