www.mexanik.ru

ПРЕДИСЛОВИЕ

Научно-технический прогресс в машиностроении неразрывно связан с созданием новых конструкционных материалов. Революционную роль в электронике сыграли полупроводниковые материалы и жидкие кристаллы, в авиации и ракетостроении — композиционные материалы, в радиотехнике — сверхпроводники и аморфные сплавы.

Для повышения качества, надежности и экономичности изделий машиностроения при снижении их материалоемкости разрабатываются высокоэффективные методы повышения прочностных свойств, коррозионной стойкости, тепло- и хладостойкости сплавов; расширяется производство новых полимерных и композиционных материалов с заданным комплексом свойств; используются эффективные методы обработки материалов и изделий с целью существенного улучшения их свойств.

Возникает задача создания экономно-легированных сплавов, композиционных материалов и методов поверхностного упрочнения деталей машин. Поверхностные слои во многом определяют работоспособность деталей машин, поэтому износостойкость и коррозионная стойкость деталей полностью зависят от состояния их поверхности. Применением износостойких покрытий стремятся решить проблему экономии вольфрама в инструментальных сталях, а также повысить работоспособность деталей из конструкционных сталей. Ионная имплантация снижает точечную коррозию и повышает износостойкость подшипников качения. Задача создания высокожаростойких и жаропрочных сплавов для новой техники неразрывно связана с разработкой надежных защитных покрытий. Поверхностное легирование приводит к экономии дефицитных металлов, так как в этом случае их требуется меньше, чем при объемном легировании сплавов, с целью получения указанных специфических свойств.

Важнейшей характеристикой материалов, применяемых для изделий авиационной и космической техники, а также для изделий других отраслей машиностроения, является удельная прочность, т. е. отношение временного сопротивления к произведению плотности на ускорение свободного падения. Если для улучшенной стали 40Х удельная прочность равна 13 км, то для титанового сплава после термической обработки она увеличивается до 31 км, а для алюминия, армированного борным волокном, — до 43 км. Таким образом, повышение удельной прочности приводит к значительному сокращению материалоемкости изделий.

Порошковая металлургия иногда позволяет уменьшить потери металла при изготовлении деталей в 10 раз. Кроме того, возможность широкого варьирования состава порошковых сплавов позволяет получать специфические свойства, которые недостижимы при использовании традиционных способов изготовления изделий.

Порошковые быстрорежущие стали — однородный мелкозернистый материал без карбидной ликвации. По сравнению со сталями обычного передела порошковые быстрорежущие имеют более высокие твердость и теплостойкость. Металлорежущий инструмент, изготовленный из этих сталей, имеет в 1,5—2 раза большую стойкость. Порошковый бериллий после прокатки в листы находит применение в авиации и ракетостроении. Использование бериллия для обшивки сверхскоростных самолетов решает проблему жесткости конструкции и уменьшения массы. Бериллий является также перспективным материалом для ракетных двигателей с небольшой тягой. Благодаря сочетанию высоких теплоемкости и теплопроводности бериллиевое сопло не разрушается при рабочей температуре 3000 °С в течение 60—80 с.

Объемное или поверхностное упрочнение сталей является обязательной технологической операцией в современном машиностроении, которая приводит к значительному улучшению комплекса свойств. Применение термического упрочнения проката из низколегированных сталей или контролируемой прокатки на металлургических заводах способствует значительному сокращению последующего расхода стали (примерно на 30 %) на предприятиях машиностроительного комплекса и в строительстве.

Рассмотренные в справочнике конструкционные материалы предназначены для изготовления деталей машин и приборов, инженерных сооружений и изделий, которые в основном несут механические нагрузки, а в некоторых случаях находятся под воздействием агрессивной окружающей среды и температуры.

Выбор материалов для деталей машин и приборов определяется эксплуатационными, технологическими и экономическими требованиями. Имея первостепенное значение, эксплуатационные требования к свойствам материалов часто играют определяющую роль, хотя технологические и экономические требования тоже важны, приобретая особое значение в условиях массового производства.

Отличительной особенностью справочника является классификация материалов по основным эксплуатационным (служебным) характеристикам с учетом назначения. Принятая классификация поможет конструкторам и технологам лучше ориентироваться в выборе материалов для деталей машин, приборов и приспособлений. Вспомогательным пособием к справочнику может служить учебник «Материаловедение» [1], составленный по тому же классификационному признаку, Ряд материалов, обладая универсальностью применения, относится к нескольким классификационным группам, поэтому в справочнике сделаны ссылки на соответствующие группы.

В гл. I справочника кратко рассмотрены конструкционные углеродистые и легированные стали. Краткость связана с тем, что в 1981 г. вышло третье, значительно дополненное издание справочника «Машиностроительные стали» [2], в котором стали систематизированы не по химическому составу, а по назначению и эксплуатационным свойствам. Поэтому при выборе сталей для деталей машин рекомендуется пользоваться также указанным справочником.

В гл. II представлены традиционные материалы с повышенными технологическими свойствами — это чугуны и сплавы на основе меди.

Материалы триботехнического назначения приведены в гл. III. От правильного выбора и качества этих материалов во многом зависит надежность деталей машин.

Материалы с высокими упругими свойствами (гл. IV) необходимы для многих отраслей современного машиностроения и приборостроения.

В гл. V рассмотрены материалы малой плотности и высокой удельной прочности, которые применяются в основном для изделий авиационной и ракетной техники. Это сплавы на основе алюминия, магния, титана, а также композиционные и неметаллические материалы.

В гл. VI приведены материалы специального назначения, стойкие к воздействию температуры и внешней рабочей среды. Коррозионно-стойкие и жаростойкие материалы и покрытия необходимы для ответственных деталей новой техники. Свойства теплостойких и жаропрочных материалов во многом определяют ресурс и параметры современных энергетических установок и двигателей. Радиационно-стойкие материалы необходимы для атомного машиностроения.

В гл. VII рассмотрены материалы с особыми физическими свойствами, которые имеют важное значение для электромашиностроения, электронной техники и современного приборостроения. Это сверхпроводники и полупроводники, аморфные, лазерные и другие материалы.

Инструментальные материалы (гл. VIII) играют решающую роль при разработке прогрессивных технологических процессов и повышении производительности труда.

В справочнике приведены основные группы материалов (как стандартных, так и нестандартных) с указанием их свойств, что позволит конструкторам и технологам на научно-технической, а не эмпирической основе выбирать материалы и назначать рациональные технологические процессы их обработки.

Справочник будет полезен для ИТР предприятий машиностроительного и приборостроительного комплекса, а также для научных работников НИИ и КБ, аспирантов и студентов старших курсов втузов.


[1]. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений / Б.Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г. Ф. Косолапов и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1986. 384 с.
[2]. Журавлев В. Н., Николаева О. И. Машиностроительные стали: Справочник. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение. 1981, 391 с.


Назад, на страницу описания