Каталог файлів

ДІАГРАМА СТАНУ ЗАЛІЗОВУГЛЕЦЕВИХ СТАЛЕЙ

Компоненти і фази системи залізо – вуглець

Компонентами залізовуглецевих сплавів є два хімічні елементи — залізо та вуглець.

Залізо — сріблясто-білий метал з температурою плавлення 1539 °С і густиною 7,87-103 кг/м3. Йому властива добра пластичність, невисока міцність і низька твердість.

Вуглець може перебувати в сплавах у цементиті Fе3С, у твердих розчинах проникнення, а також у вигляді графіту.

До фаз системи залізо-вуглець належать: рідкий розчин Р, ферит Ф, аустеніт А і цементит Ц.

Рідкий розчин Р — однорідна рідина, що складається із заліза та вуглецю. Рідкий розчин існує як окрема фаза над лінією ліквідує, а між лініями ліквідус та солідус він перебуває у рівновазі з кристалічною фазою (феритом, аустенітом або цементитом).

Ферит Ф — твердий розчин проникнення вуглецю в ?-залізі. Максимальна розчинність вуглецю у фериті становить 0,02 %. Така незначна розчинність пояснюється малими розмірами порожнин в об'ємноцентрованому кубі заліза проти розмірів атома вуглецю.

Аустеніт А — твердий розчин проникнення вуглецю в ?-залізі з максимальною розчинністю 2,14 % С. Атом вуглецю може перебувати в центрі ГЦК. Аустеніт не магнітний, досить пластичний і має твердість за Брінеллем в межах 170 ... 220.

Цементит Ц — хімічна сполука заліза з вуглецем Fе3С,

яка відповідає концентрації вуглецю 6,67 %. Твердість цементиту дуже висока (800 НВ), його температура плавлення становить 1260 °С.

Перліт П – механічна суміш (евтектоїд) ферриту та цементиту, яка утворюється при евтектоїдному розпаді аустеніту (0,8% С).

Ледебурит Л (4,3% С) – механічна суміш (евтектика) аустеніту або перліту та цементиту. Нижче 727 оС аустеніт перетворюється у перліт, при цьому утворюється суміш перліту та цементиту.Діаграма стану залізо - вуглець

Діаграма стану залізо-вуглець охоплює залізовуглецеві сплави, які містять від 0 до 6,67 % С. Сплави з концентрацією вуглецю, що перевищує 6,67 %, практично не використовуються через їхні незадовільні механічні властивості.

Діаграму залізо — вуглець характеризує структурні перетворення, які відбуваються в залізовуглецевих сплавах при їх охолодженні. По лінії ліквідус АСD маємо початок, а на лінії солідус АЕСF — кінець кристалізації. Тут на ділянці АС лінії ліквідує рідкий розчин переходить в аустеніт, а на ділянці СD — у цементит первинний Ц1. Кристалізація аустеніту закінчується на ділянці АE лінії солідус.

При температурі 1147 °С (лінія ЕСF) з рідкого розчину Р концентрації складу точки С (4,3 % С) утворюється дрібна механічна суміш – ледебурит.

Отже, на лінії солідус закінчується первинна кристалізація і нижче від цієї лінії починається вторинна кристалізація. Вторинна кристалізація зумовлена поліморфізмом заліза та температурною зміною розчинності вуглецю в аустеніті. На лінії GS аустеніт перетворюється у ферит.

Розчинність вуглецю в аустеніті і фериті залежить від температури. Зі зниженням температури від 1147 °С (точка Е) до 727 °С (точка S) максимальна розчинність вуглецю в аустеніті зменшується від 2,14 до 0,8 %. Вуглець виділяється із ?-заліза з утворенням вторинного цементиту ЦІІ. Таке перетворення називають евтектоїдним (розпад твердого розчину). В результаті цього розпаду утворюється дуже дрібна двофазова феритно-цементитна структура фериту і цементиту, яка називається перлітом П. Це перетворення завершується по лінії PSK.

Залізовуглецеві сплави з концентрацією вуглецю до 2,14 % називають сталями. За структурою у рівноважному сталі розрізняють доевтектоїдні, евтектоїдні та заевтектоїдні сталі.

Доевтектоїдні сталі містять до 0,8 % вуглецю і мають феритно-перлітну структуру у вигляді світлих зерен фериту і темних зерен перліту.

Евтектоїдна сталь містить 0,8 % вуглецю, її структура - зерна перліту, що складаються здебільшого із пластинок цементиту та фериту. Пластинки цементиту порівняно тонші й світліші.

Заевтектоїдні сталі містять від 0,8 до 2,14 % вуглецю. В структурі цих сталей є зерна перліту темного кольору і тонка світла мережа вторинного цементиту по границях зерен перліту.

Залізовуглецеві сплави з концентрацією вуглецю від 2,14 до 6,67 % називають чавунами. Якщо весь вуглець у чавунах пе­ребуває у вигляді хімічної сполуки Fe3C, то такі чавуни називають білими. В структурі білих чавунів наявний ледебурит, що утворився на лінії ECF під час евтектичної реакції. Чавуни, розташовані зліва від точки С, по закінченні первинної кристалізації мають структуру первинного аустеніту та ледебуриту, а відповідно чавуни справа від точки С — структуру первинного цементиту і ледебуриту. Під час охолодження в інтервалі температур від 1147 °С (лінія ЕСF) до 727 °С (лінія PSK) гранична розчинність вуглецю в аустеніті зменшується від 2,14 % до 0,8 % з утворенням вторинного цементиту.

За структурою білі чавуни поділяються на:

– евтектичні (4,3 % С) з структурою - ледебурит;

– доевтектичні (2,14...4,3 % С), структура : перліт + вторинний цементит + ледебурит;

– заевтектичні (4,3…6,67 % С), структура: первинний цементит + ледебурит. 

ЛЕГОВАНІ ІНСТРУМЕНТАЛЬНІ СТАЛІ

Це вуглецеві інструментальні сталі, леговані хромом (Х), вольфрамом (В), ванадієм (Ф), кремнієм (С), нікелем (Н), марганцем (Г), молібденом (М) та іншими легуючими елементами. Цифри попереду марки сталі вказують на вміст вуглецю в десятих долях % (інколи вміст вуглецю вказується в сотих долях %), цифри після відповідних літер вказують на вміст легуючих елементів у %. При відсутності цифри вміст вуглецю, або легуючих елементів становить близько 1 %. Так в сталі 9ХС близько 0,9 % вуглецю та близько 1 % хрому і 1 % кремнію. Термообробка включає гартування при температурі 810…870○С та низькотемпературний відпуск. Структура після термообробки – легований мартенсит, карбіди та залишковий аустеніт. Після термічної обробки леговані інструментальні сталі мають твердість 62…65 HRC і теплостійкість 250…350 ○С.

Сталі 9ХС та 95ХГСВФ використовують для виготовлення мітчиків, плашок, дрібних свердл, зенкерів, розверток, дрібних фрез. Сталь ХВ5 після термообробки має твердість 70 HRC, але її теплостійкість становить 150 ○С. Тому інструменти з цієї сталі рекомендуються для обробки високоміцних матеріалів на низьких швидкостях різання. Сталь ХВГ має високу здатність до гартування і використовується для виготовлення протяжок, довгих мітчиків та довгих розверток. Сталі Х12, Х12М, Х6ВФ мають високу зносостійкість і використовуються для виготовлення дрібних фрез, інструментів для обробки отворів, мітчиків і плашок. Для виготовлення мітчиків і плашок використовуються також сталі 11Х, 11ХФ. Сталі Х, В2Ф, 13Х використовуються для виготовлення слюсарних інструментів.

Швидкорізальні інструментальні сталі

Основним легуючим елементом цих сталей є вольфрам (6…18 %). Також ці сталі мають 0,7…1,55% вуглецю та 3…4,6% хрому. Додатково швидкорізальні сталі легують молібденом (М), кобальтом (К), ванадієм (Ф), титаном (Т), цирконієм (Ц). Швидкорізальні сталі позначаються літерою Р (рапід – швидкорізальний). Цифра попереду літери Р вказує на вміст вуглецю в десятих долях %, а цифра після літери Р вказує на вміст вольфраму у %. Вміст інших легуючих елементів вказується також у %, а вміст азоту (А) вказується в сотих долях %. Хром є обов’язковим легуючим елементом швидкорізальної сталі, але його вміст в марці не вказується. Так сталь Р6М5 містить близько 1 % вуглецю, 6 % вольфраму, 5 % молібдену та від 3 % до 4,6 % хрому. Точний хімічний склад та властивості швидкорізальних сталей визначається з довідників.

Термічна обробка швидкорізальних сталей залежить від марки сталі і складається з відпалу з повільним нагріванням до 800…860 ○С та гартування з повільним нагріванням до 840…860 ○С і швидким нагріванням до 1200…1300○С. Нагрівання можна проводити в розплавлених соляних ваннах. Охолодження проводиться в мінеральному маслі. Структура сталі складається із високолегованого мартенситу, первинних карбідів, що не перейшли в твердий розчин під час нагрівання, та залишкового аустеніту.

Для поліпшення структури сталі проводять 2…3-х разовий відпуск при 550…560 ○С, в результаті чого залишковий аустеніт переходить в мартенсит. Твердість сталі зростає. З метою повного розпаду аустенітної структури та утворення мартенситної структури сталі можна проводити обробку швидкорізальних інструментів холодом при -75...-80 ○С. Твердість швидкорізальних сталей після термообробки становить 63…67 HRC, а теплостійкість підвищується до 615…650 ○С.

Із сталей Р9, Р12, Р18, Р6М3, Р6М5, Р9М тощо виготовляються інструменти для обробки кольорових сплавів, чавунів, конструкційних вуглецевих та легованих сталей. Для обробки корозійностійких, жаростійких, високоміцних сталей і сплавів застосовуються інструменти, виготовлені із сталей Р9К5, Р9К10, Р9Ф5, Р12Ф3, Р6М5К5, Р9М4К8, Р6М5Ф2К8, Р12Ф4К5, Р12Ф3К10М3. 

ВУГЛЕЦЕВІ СТАЛІ

Вуглецеві сталі – це багатокомпонентні сплави заліза з вуглецем, марганцем, кремнієм, фосфором, сіркою та іншими компонентами.

Вплив постійних домішок на властивості сталі

Вуглець у сталях перебуває в складі фериту і цементиту. Ферит має невисоку міцність, малу твердість і добру пластичність, але зі збільшенням кількості вуглецю частка фериту у сталі поступово зменшується, а частка високотвердого і малопластичного цементиту зростає. Така зміна у співвідношенні фаз фериту й цементиту збільшує міцність та твердість і зменшує її пластичність та ударну в'язкість. Міцність зростає доти, поки частка вуглецю не досягне 0,8...0,9 %. Подальше збільшення вуглецю спричинює зменшення міцності, що призводить до руйнування під час навантаження крихкої сітки вторинного цементиту навколо перлітних зерен.

Поруч з механічними властивостями змінюються також і властивості технологічні. Зокрема з ростом кількості вуглецю в сталі її зварюваність і оброблюваність різанням погіршуються. Сталі добре зварюються, якщо кількість вуглецю в них не перевищує 0,25 %.

Марганець, як відомо, використовують в металургії з метою дезоксидації та десульфідизації рідкого металу. При цьому частина марганцю у вигляді МnО і МnS потрапляє в шлак, який згодом зливають, а інша — залишається в металі у складі фериту i цементиту. Розчинений у фериті марганець спотворює кристалічну решітку, внаслідок чого помітно підвищується міцність сталі, хоч пластичність змінюється мало.

Кремній застосовують для дезоксидації. Він утворює з феритом твердий розчин, спотворена гратка якого збільшує міцність і знижує пластичність сталі.

Фосфор розчиняється у фериті і хоч підвищує міцність, проте зменшує пластичність та ударну в'язкість сталі. Спад ударної в'язкості стає причиною холодноламкості, тобто схильності сталі до крихкого руйнування при низьких температурах.

Сірка не розчиняється в залізі, входить до складу хімічної сполуки FeS. Низька температура плавлення сполуки спричинює червоноламкість — схильність сталі до крихкого руйнування під час гарячої обробки тиском. Тому сталь з підвищеною концентрацією сірки не рекомендують для гарячої обробки тиском. Сірка, як і фосфор, є шкідливою домішкою.

Негативний вплив сірки істотно пом'якшує марганець, оскільки він утворює хімічну сполуку МnS з температурою плавлення 1620 °С. В межах температур гарячої обробки тиском (800...1200 °С) МnS пластичний і не сприяє крихкому руйнуванню, але сульфіди марганцю при нормальній температурі можуть стати центрами зародження тріщин під повторно-змінними навантаженнями.

Кисень, азот і водень у сталях можуть перебувати у складі оксидів і нітридів, у твердому розчині ?-заліза та у газоподібному стані в мікропорожнинах. Неметалеві вкраплення знижують ударну в'язкість і втомну міцність.

Розчинність кисню, азоту та водню в ?-залізі незначна й істотно зменшується зі зниженням температури. Це призводить до виділення в пограничних зонах оксидів чи нітридів. Що стосується водню, то він не утворює із залізом хімічних сполук і може протягом тривалого часу поступово виділятись зі сталі. Як наслідок — окремі властивості сталі поліпшуються. Якщо водню багато, то він утворює в мікропорожнинах високий тиск, що призводить до виникнення внутрішніх тріщин — флокенів. Флокени трапляються в усіх сталях, однак їх найбільше в сталях, що містять хром. Що більша міцність сталі, то флокени небезпечніші. Шкідливий вплив газів можна зменшити, дегазуючи рідкий метал перед розливанням.

Класифікація вуглецевих сталей

Вуглецеві сталі класифікують за структурою, способом виробництва, ступенем дезоксидації, якістю та призначенням.

За структурою вуглецеві сталі поділяють на доевтектоїдні, евтектоїдні, та заевтектоїдні.

За способом виробництва розрізняють сталі, виплавлені в кисневих конвертерах, в електропечах і в мартенівських печах.

Залежно від ступеня дезоксидації сталі поділяють на спокійні, напівспокійні й киплячі. Всі вони за однакової масової частки вуглецю мало відрізняються статичною міцністю, проте мають різні пластичні властивості, зумовлені неоднаковою масовою часткою кремнію, яка найбільша в спокійній сталі (0,15...0,30 %) і найменша в киплячій (до 0,05 %). Через найменшу кількість кремнію, розчиненого у фериті, кипляча сталь найпластичніша.

За якістю розрізняють сталі звичайної якості, якісні та високоякісні. Критерієм якості сталей є масові частки шкідливих домішок — фосфору і сірки.

Відповідно до призначення сталі поділяють на конструкційні з масовою часткою вуглецю до 0,65 % та інструментальні з масовою часткою вуглецю в межах від 0,65 до 1,35 %. Конструкційні сталі використовують для виготовлення деталей машин, металевих конструкцій та будівельних споруд. З інструментальних сталей виробляють різальні, вимірювальні інструменти та штампи.

Сталі вуглецеві конструкційні звичайної якості

Вуглецеві сталі звичайної якості є найдешевшими серед сталей. Вони мають підвищену масову кількість фосфору (до 0,07 %) і сірки (до 0,06 %). Марки цих сталей позначають літерами и цифрами. Літери Ст означають „сталь", цифри - умовний номер марки (від 0 до 6) залежно від хімічного складу, літери кп, пс, сп - ступінь дезоксидації (кп - кипляча, пс – напів-спокійна, сп - спокійна). Хімічний склад можна визначити з довідників.

При підвищеному вмісті в сталі марганцю в марці після цифри записують літеру Г, наприклад Ст3Гсп.

Якщо для виплавлення сталей звичайної якості використовують значну кількість скрапу, то в їхньому складі допускається масова частка міді до 0,40%, хрому та нікелю – до 0,35%.

Сталі звичайної якості постачають замовникам у вигляді листів та прокатаних напівфабрикатів стандартного профілю. Ці профілі й листи попередньо розрізують до заданих розмірів, після чого з них виготовляють різні металоконструкції або прості заготовки, призначені переважно для малонавантажених де­талей. Заготовки складнішої форми отримують куванням або штампуванням.

Застосовуючи термічну обробку (в тому числі й зміцнювальну), можна змінювати в певних межах структуру та властивості сталей звичайної якості.

Сталі конструкційні вуглецеві якісні

Сталі конструкційні вуглецеві якісні відрізняються від сталей звичайної якості меншою масовою часткою фосфору (не більше ніж 0,035 %), сірки (не більше ніж 0,040 %), а також меншими частками неметалевих вкраплень і газів. Металургійний завод, що виплавляє ці сталі, гарантує не лише хімічний склад, але й механічні властивості.

Марки конструкційних вуглецевих якісних сталей позначають двозначними числами (що означають середню масову частку вуглецю у сотих частках відсотка) і літерами кп (кипляча сталь) або пс (напівспокійна). Спокійні сталі маркують без індексу сп. Наприклад, сталь 45 — спокійна; вона має в середньому 0,45 % вуглецю.

Зі збільшенням у сталі кількості вуглецю від 0,08 до 0,60 % її міцність ?в у нормалізованому стані зростає від 320 до 680 МПа, а відносне видовження ? зменшується від 33 до 12 %. Із маломіцних сталей марок 05, 08, 10 завдяки високій пластичності виготовляють вироби холодним штампуванням, Зі сталей марок 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 виготовляють різноманітні деталі (в тому числі і відповідальні), що вимагають нормалізації або поверхневого гартування.

Недоліком вуглецевих сталей є мала прогартовуваність.

Різновидністю конструкційних вуглецевих сталей є автоматні сталі, які використовуються для виготовлення малонавантажених деталей на верстатах-автоматах. Ці сталі мають підвищену оброблюваність, для чого часто підвищують вміст сірки (до 0,3%), фосфору (до 0,15%) і марганцю (0,70 – 1,55%). Такі сталі маркують літерою А та цифрами, які показують середній вміст вуглецю (А12, А20). Якщо сталь призначена для виготовлення виливків, то в кінці її марки записують літеру Л (25Л, 45Л), а у марках якісних сталей, призначених для виготовлення котлів, що працюють під тиском, після двохзначного числа пишуть літеру К (12К, 22К).

Сталі вуглецеві інструментальні

Сталі інструментальні нелеговані (вуглецеві) бувають якісні і високоякісні. Масова частка шкідливих домішок у якісних сталях не більше ніж 0,030 % фосфору й не більше ніж 0,028% сірки, а у високоякісних сталях - не більше ніж 0,025 % фосфору й не більше ніж 0,018% сірки.

Марки інструментальних вуглецевих сталей позначають літерою У (вуглецева) і числами, що означають масову частку вуглецю у десятих долях відсотка (У7, У12). В сталі У7 маємо в середньому 0,7 % вуглецю, а в сталі У12 — 1,2 %. За підвищеної кількості марганцю у сталі після числа дописують літеру Г (У8Г). Високоякісні сталі позначають літерою А (У8А, У12А).

Інструменти для різання металів працюють в умовах високого тиску, температури й тертя. Щоб ефективно їм протистояти, ці матеріали повинні мати високу твердість, зносостійкість, теплостійкість і міцність. 

ВИРОБНИЦТВО ЧАВУНУ

Чавун – це сплав заліза з вуглецем (2,14 – 6,67%). Крім заліза і вуглецю в чавуні завжди є кремній, марганець, фосфор та сірка. Чавун використовується для виготовлення відливків та переробки в сталь. 

Основним способом отримання чавуну є плавка в доменній печі. Для цього використовують залізні та марганцеві руди, флюси, паливо і повітря.

Залізні руди складаються з хімічних сполук заліза та породи. Найбільш поширеними залізними рудами є магнітний залізняк Fe3O4, червоний залізняк Fe2O3, бурий залізняк 2Fe2O3·3Н2О і шпатовий залізняк FeСO3. Руди містять 30 – 60 % заліза.

Флюси застосовуються для оплавлення тугоплавкої пустої породи і золи з утворенням легкоплавких шлаків, які легко витікають з доменної печі. Флюси також частково переводять в шлак сірку. Шлаки легші за метал, тому захищають його від атмосфери печі. Флюси поділяють на основні та кислі. До основних флюсів відносяться вапняк CaCO3 та доломіт CaMg(CO3)2. До кислих флюсів відноситься кварцовий пісок.

В якості палива в доменному процесі використовується кокс. Кокс отримують сухою перегонкою коксівного вугілля без доступу повітря при температурі 900 - 1050 С.

Продукти доменного виробництва.

Головним продуктом доменного виробництва є чавун, а побічними – шлак та доменний газ. Чавуни, що виплавляються в доменній печі поділяють на переробні, ливарні та феросплави.

У переробному або білому чавуні значна частина вуглецю знаходиться у вигляді сполуки Fe3С, яка робить чавун дуже твердим та крихким. Переробний чавун призначений для отримання сталі, він містять до 1% марганцю, 4,0…4,5% вуглецю, 0,6…0,8 кремнію, 0,3% фосфору, 0,07% сірки.

Ливарний або сірий чавун має підвищений вміст кремнію (до 4%). Частина вуглецю знаходиться у вигляді вільного графіту. Використовується для отримання відливок.

Шлак складається з оксидів кремнію, кальцію, алюмінію, магнію, марганцю і заліза та сульфідів металів. На 1 т чавуну утворюється 

0,3 – 0,6 т шлаку. Використовується при виробництві цементу, шлакоблоків, шлаковати, бруківки тощо.

Доменний газ після очищування використовується в повітрянагрівачах, коксових батареях, котлах тощо. При виробництві 1 т чавуну утворюється до 3000 м3 газу. 

МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУКТУРИ МЕТАЛІВ

Методи дослідження структури — макро- і мікроскопічний аналіз, рентгеноструктурний аналіз та інші — широко використовують не лише в наукових, але й у заводських лабораторіях, оскільки здебільш існує надійний зв'язок між структурою та властивостями металів. На підставі структурних досліджень і механічних випробовувань можна зробити висновок про придатність обстежуваного матеріалу для тих чи інших умов експлуатації.

Макроскопічний аналіз полягає у дослідженні будови металу неозброєним оком або при невеликих збільшеннях до 30 разів. Будову металу, яку виявляють при цьому, називають макроструктурою. Макроструктуру можна спостерігати на поверхні виробів, на зламах і на шліфах. Макроскопічний аналіз застосовують для виявлення макродефектів: порожнин і тріщин, хімічної та структурної неоднорідності металу, форми та розмірів кристалів у литому металі тощо. Перевагою макроаналізу є можливість швидко обстежити досліджувану поверхню з метою отримати попередні дані про будову металу. Водночас, внаслідок невеликих збільшень, макроаналіз не дає змоги виявити всі особливості будови металу. На підставі даних макроаналізу часто роблять висновок про недоцільність застосування технологій, які мають вплив на формування макроструктур, що погіршують механічні властивості металу.

Мікроскопічним аналізом називають дослідження будови металу за допомогою мікроскопа; будова металу, яку вивчають під мікроскопом, є мікроструктурою. Для мікроскопічних досліджень широко використовують оптичні та електронні мікроскопи.

Під час мікроаналізу вивчають тонку будову матеріалу: форму та розміри зерен і фаз у сплаві, їх відносний розподіл, а також виявляють неметалеві вкраплення (оксиди, сульфіди) чи мікродефекти (дислокації, мікропорожнини, мікротріщини). Зокрема, за мікроструктурою знаходять в сплаві частку певного хімічного елемента, наприклад вуглецю у сталі.

Об'єктом мікроскопічних досліджень є мікрошліф, тобто зразок із шліфованою, полірованою і здебільшого протравленою хімічним реактивом поверхнею.

За допомогою оптичного металографічного мікроскопа досліджують структуру при збільшенні від 50 до 2000 разів, тобто з його допомогою можна розрізнити елементи структури розміром до 0,2 мкм (200 нм).

Дуже дрібні частинки структури вивчають завдяки електронному мікроскопу, де зображення створюється за допомогою швидкого потоку електронів. При цьому спостерігаються частинки структури розміром до 2...5 нм. Електронний мікроскоп на противагу оптичному забезпечує значну глибину різкості зображення при збільшеннях до 100 000 разів.

Розташування атомів у кристалах і відстані між ними визначають шляхом рентгеноструктурного аналізу з використанням рентгенівських променів. Якщо в напрямку потоку цих променів поставити фотопластинку, то посилені промені залишать на ній кільцеві плями, розшифровуючи які, можна встановити тип кристалічної ґратки і величину її параметрів. Рентгенівськими променями визначають також дефектність, деформацію кристалічної ґратки та орієнтацію зерен. 

АНТИФРИКЦІЙНІ СПЛАВИ

Антифрикційні матеріали призначені для виготовлення підшипників (опор) ковзання, які часто використовуються в сучасних машинах і приладах завдяки їх стійкості до вібрацій, безшумній роботі та незначним габаритам.

Основними функційними властивостями підшипникового матеріалу є антифрикційність і стійкість до втоми. Антифрикційність — це здатність матеріалу забезпечувати низький коефіцієнт тертя ковзання з метою досягнення високої зносостійкості як самого підшипника, так і спряженого сталевого чи чавунного вала.

Бабітами називають м'які антифрикційні сплави на основі олова або свинцю. Їх маркують літерами "Б", якщо вони на основі олова, "БС" — містять олово і свинець, "БК" — свинець та кальцій, "БН" — олово й домішки нікелю, а також числами, що відповідають вмісту олова у відсотках.

За хімічним складом бабіти поділяють на олов'яні (Б88, Б83), олов'яно-свинцеві (Б16, БС6) та свинцеві (БКА, БК2).

Через великий вміст високовартісного олова такі бабіти використовують для відповідальних підшипників, які працюють при великих швидкостях і високих (Б88) та середніх (Б83, Б83С) навантаженнях (парових турбін, турбокомпресорів, дизельних двигунів суден, опор гребних гвинтів тощо). Через низький опір втомі товщина шару бабіту підшипника не перевищує 1 мм.

Олов'яно-свинцеві бабіти містять не більше 17% олова. М'якою основою у них є твердий розчин олова, сурми та міді у свинці. Бабіт Б16 крихкіший за Б83, тому замінює його у спокійних умовах роботи: у підшипниках електровозів, паровозів, парових машин, гідротурбін тощо. Найдешевшим з бабітів є бабіт БС6; його застосовують у підшипниках нафтових двигунів, металообробних верстатів, а також для ударно-навантажених підшипників автотракторних двигунів. Ще дешевшими с свинцеві бабіти з кальцієм і натрієм (БКА, БК2). Ці бабіти використовують у підшипниках трамваїв і залізничних вагонів, у гірничодобувних машинах тощо.

Замінником високовартісних бабітів є алюмінієвий сплав АСМ (3,5...6,5% Sb, 0,3...0,7% Мg, решта — Аl).

До антифрикційних сплавів з м'якою основою належать також олов'янисті та олов'янисто-цинково-свинцевисті бронзи. Це, наприклад, бронзи БрО1ОФ1, БрО10Ц2, БрO5Ц5С5, БрО6Ц6СЗ. Iз них виготовляють підшипники ковзання електродвигунів, компресорів, що працюють при значних тисках і середніх швидкостях ковзання.

До сплавів з твердою основою належать також графітизовані чавуни. Роль м'яких вкраплень у них виконує графіт. Для роботи в умовах високих тисків і малих швидкостей ковзання використовують сірі чавуни СЧ15, СЧ20, леговані антифрикційні чавуни АЧС-1. АЧС-2, АЧС-3, високоміцні АЧВ-1, АЧВ-2. а також ковкі АЧК-1, АЧК-2. Перевагою чавунів є невисока вартість, а недоліками — недостатня припрацьовуваність до спряженої деталі, чутливість до наявності мастила і ударних навантажень.

Широке застосування у техніці отримали шаруваті підшипники. Перелічені антифрикційні матеріали, чисті метали та основа розміщені у них окремими шарами, кожен з яких має своє функційне призначення. Наприклад, чотиришаровий підшипниковий матеріал для сучасних автомобільних двигунів складається зі сталевої основи, на яку нанесено шар свинцевої бронзи БрСЗ0 товщиною 250 мкм. Цей шар покритий тонким (~ 10 мкм) шаром нікелю або латуні. Останній шар товщиною 25 мкм виготовлений зі сплаву олова та свинцю. Сталева основа забезпечує міцність і жорсткість підшипника у вигляді вкладиша. Верхній м'який шар поліпшує припрацьовуваність. Після його спрацювання робочим шаром стає бронза. Шар нікелю або латуні запобігає дифузії олова з верхнього шару у свинцеві вкраплення бронзи. 

СПЛАВИ КОЛЬОРОВИХ МЕТАЛІВ

Сплави міді. Склад, структура, властивості, маркування та використання латуней і бронз

Латунями називають сплави міді з цинком. Вони бувають простими (якщо містять лише мідь і цинк) і багатокомпонентними (коли містять крім міді а цинку інші хімічні елементи). Технічне застосування мають латуні з вмістом цинку до 45%.

У марках однофазних латуней записують літеру "Л" і число, що показує середній вміст міді у відсотках. У марках легованих латуней крім числа, що показує вміст міді, записують літери та числа, які вказують на наявність певного елемента і його вміст у відсотках. Алюміній у латунях позначають літерою "А", нікель — Н, олово — О, свинець — С, фосфор — Ф, залізо — Ж, кремній — К, марганець — Мц, берилій — Б, цинк — Ц. У деформівних латунях записують спочатку всі літери, а потім числами через дефіс — вміст легуючих елементів, наприклад, ЛАН59-3-2 містить 59% Сu, 3%А1 і 2% Nі. У марках ливарних латуней вміст міді не пишуть, а після літери "Л" записують літери та числа — відсотки наявних елементів, наприклад, ЛЦ40МцЗА містить 40% Zn, 3% Мn, 1% А1 і 56% Сu.

Бронзами називають сплави міді з усіма елементами, крім цинку, який може бути наявним у невеликих кількостях як легуючий елемент. Назву бронза отримує за основним, крім міді, компонентом (олов'яниста, алюмінієва, кремниста, свинцева, берилієва тощо).

Найпоширенішою і давно відомою є олов'яниста бронза. Століттями застосовували машинну або гарматну бронзу з вмістом олова 9...12%, художню — 3...8% Sn, монетну — 4...5% Sn, а також бронзу для дзвонів з 20...25% Sn. Практичне застосування мають бронзи з вмістом олова до 10%. З метою здешевлення і для поліпшення технологічних властивостей олов'янисті бронзи легують цинком, свинцем, нікелем і фосфором.

Деформівні однофазні бронзи маркують літерами "Бр" (бронза), літерами "О, Ц, С, Ф, Н" і числами через дефіс, що показують вміст відповідно олова, цинку, свинцю, фосфору та нікелю у відсотках, наприклад, БрОЦС 4-4-2,5 містить 4% Sn , 4% Zn s 2,5% Рb. Ці бронзи мають високі електропровідність, корозійну стійкість та антифрикційні властивості, а також пружні властивості і опір втомі. Тому з них виготовляють круглі та плоскі пружини в точній механіці (годинники), електротехніці, хімічному машинобудуванні та інших галузях.

У марках ливарних бронз вміст кожного легуючого елемента пишуть одразу після літери, наприклад, БрОЗЦ7С5Н1 містить 2,5...4,0% Sn, 6,0...9,5% Zn, З...6% Рb і 0.5...2,0% Ni. Ливарні бронзи мають високі антифрикційні властивості (БрОЗЦІ2С5, БрО4-Ц4С17, БрО10Ц2). Висока корозійна стійкість бронз в атмосферних умовах, у морській та прісній воді дає змогу використовувати їх для пароводяної арматури, що працює під тиском. Сучасні технології литва дають змогу арматурі витримувати тиск до 30 МПа.

Замінником дорогих олов'янистих бронз є алюмінієві. Вони мають дещо вищі механічні властивості, високу рідкоплинність, дещо більшу усадку, добру герметичність і малу схильність до дендритної ліквації. Однофазні бронзи (БрА5, БрА7) мають високу пластичність і одночасно високу міцність (?в = 400...450 МПа, ? = 60%). З них виготовляють електричні контакти та хімічно стійкі деталі. Двофазні алюмінієві бронзи частіше ливарні, мають високу міцність (?в = 600 МПа) і твердість (> 100 НВ). Їх можна термічно зміцнювати.

Чисті алюмінієві бронзи мають також чимало недоліків: велику усадку, схильність до газонасичення і окиснення під час плавлення, крупно кристалічну структуру, погано піддаються паянню. Для усунення цих недоліків алюмінієві бронзи легують залізом, нікелем і марганцем.

Залізо модифікує алюмінієві бронзи, підвищує їх міцність, твердість і антифрикційні властивості, зменшує схильність до крихкості. Термічна обробка легованих залізом бронз, наприклад БрАЖ9-4 (нормалізація або гартування і відпускання), дає змогу підвищити твердість до 175... 180 НВ. З них вигото­вляють корозієстійкі гвинти, вали тощо. Нікель поліпшує технологічні та механічні властивості алюмінієво-залізистих бронз при звичайних і підвищених температурах. З алюмінієво-залізисто-нікелевих бронз виготовляють деталі, які працюють у важких умовах стирання при високих температурах (400...500°С): сідла клапанів, напрямні втулки випускних клапанів, деталі насосів і турбін, шестерні та інші деталі. Високі механічні властивості характерні для алюмінієво-залізистих бронз, легованих дешевшим марганцем (БрАЖМц10-3-1,5). З них виготовляють жаростійкі деталі.

Кремнисті бронзи характеризуються високими механічними, пружними та антифрикційними властивостями. Вони добре зварюються і паяються, задовільно обробляються різанням і мають низькі порівняно з іншими бронзами та латунями ливарні властивості. Для підвищення ливарних властивостей їх легують цинком, марганцем і нікелем. Свинець поліпшує антифрикційні властивості та оброблюваність різанням. Кремнисті бронзи використовують замість дорожчих олов'янистих для виготовлення антифрикційних деталей

Берилієві бронзи мають дуже високі межі пружності і міцності, твердість і корозійну стійкість разом з підвищеною стійкістю до втоми, повзучості та спрацювання. Ці бронзи жароміцні до 310...340°С, мають високу тепло- і електропровідність, добре зварюються точковим і шовним зварюванням, практично не зварюються плавленням. З берилієвих бронз (БрБ2) виготовляють дуже відповідальні пружини (карбюраторів, бензонасосів), пружні контакти, мембрани, деталі, що працюють на стирання (кулачки, шестерні, черв'ячні колеса), підшипники ковзання для високих температур, швидкостей і тисків. Берилієва бронза є іскробезпечним матеріалом (не створює іскор при ударі по каменю чи металу). Тому з неї виготовляють електричні контакти та ударний інструмент для роботи у вибухонебезпечних умовах (інструменти гірників). Основним недоліком берилієвих бронз є їх висока вартість. Тому 0,1...0,3% Ве замінюють Мn, Nі, Ті, Со (БрБНТ1,7; БрБНТ1,9) без зниження механічних властивостей.

Свинцеві бронзи поєднують в собі високі антифрикційні властивості з високою теплопровідністю, ударною в'язкістю і втомною міцністю. Тому з них виготовляють високонавантажені підшипники ковзання для високих швидкостей (авіаційні та дизельні двигуни, потужні турбіни). Такі бронзи містять до 25...30% Рb. Для підвищення міцності та твердості ці бронзи легують розчинними у міді оловом, нікелем, марганцем (Бр СН60-2,5).

Сплави міді з нікелем називають мельхіорами (20...30% Ni, решта мідь), куніалями (5...15% Ni, 1,2...3,0% Аl), нейзільберами (13,5...16,5% Ni, 18...22% Zn або 1,6...2,0% Рb). Усі вони корозієстійкі в атмосфері, морській та прісній воді, багатьох органічних рідинах, розчинах солей тощо, а також немагнітні.

Сплави алюмінію. Склад, структура, властивості, маркування та застосування силумінів, дуралюмінів, високоміцних і жаростійких сплавів

Сплави алюмінію вирізняються високою питомою міцністю, здатністю протидіяти інерційним і динамічним навантаженням та високими технологічними властивостями. Більшість алюмінієвих сплавів мають добру корозійну стійкість (за винятком сплавів з міддю), високі тепло- та електропровідність, добре обробляються тиском, зварюються точковим зварюванням, а деякі і плавленням, добре обробляються різанням, алюмінієві сплави пластичніші, ніж сплави магнію та більшість пластмас.

Основними компонентами сплавів алюмінію є мідь, магній, кремній, марганець і цинк, деколи використовують літій, нікель і титан.

Сплави алюмінію класифікують за технологією виготовлення деталей (деформівні, ливарні, порошкові), за придатністю до термічної обробки (зміцнювані і незміцнювані) та за властивостями.

Деформівні сплави алюмінію розділяють за придатністю до термічної обробки. До незміцнюваних належать сплави системи Аl-Мn, що маркуються літерами АМц і числом — номером сплаву, та сплави системи А1-Мg, в марках яких записують літери АМг та номер сплаву. Ці сплави придатні для умов, що вимагають високої корозійної стійкості, наприклад, трубопроводів для бензину і мастил, зварних баків тощо. Зі сплавів АМг і АМц, які мають межу міцності 110...430 МПа, виготовляють також заклепки, перегородки, корпуси та щогли суден, деталі ліфтів, рами вагонів, кузови автомобілів тощо.

Сплави алюмінію, які зміцнюються термічною обробкою, поділяють на сплави з нормальною міцністю — дуралюміни, в марках яких записують велику літеру Д і числовий номер сплаву, та високоміцні, в марках яких записують велику літеру "В" і числовий номер. Серед деформівних сплавів виокремлюють сплави для обробки тиском — ковкі. В їх марках записують літери "АК" та числовий номер сплаву.

Дуралюміни характеризуються добрим співвідношенням міцності та пластичності і належать до сплавів системи А1-Сu-Мg. Дуралюміни мають невисоку корозійну стійкість, тому їх поверхню покривають тонким шаром чистого алюмінію — плакують. Товщина шару алюмінію становить 3...5% товщини листа. Паяння і зварювання дуралюміну не створюють рівноміцного з основним металом шва. Тому для нероз'ємного з'єднання деталей з дуралюміну переважають заклепкові з'єднання. Заклепки також виготовляють з дуралюміну, причому пластичність загартованих заклепок із сплаву Д1 зберігається лише 2 год, а із сплаву Д16 — 20 хв. Тому для заклепок використовують сплав Д18, в якому завдяки меншому вмісту міді та магнію пластичність зберігається і після старіння.

Дуралюміни широко застосовують в авіації, будівництві та машинобудуванні (лопаті повітряних гвинтів (Д1), шпангоути, тяги керування (Д16), деталі будівельних конструкцій, кузови вантажних автомобілів, обсадні труби тощо).

Ковкі сплави алюмінію (АК4-1, АК-4), крім високої міцності, мають високу пластичність у нагрітому стані. За хімічним складом вони близькі до дуралюмінів і відрізняються більшим вмістом кремнію. Їх додатково легують залізом, нікелем і титаном. Ці сплави використовують для виготовлення поршнів, головок циліндрів, обшивки літаків.

Ливарні сплави алюмінію при густині 2,65 т/м3, що менша за густину чистого алюмінію, мають межу міцності від 130 до 360 МПа і твердість від 50 до 100 НВ. Ці сплави поділяють на 5 груп.

Найпоширенішими є силуміни, що містять 6…13 % кремнію. Вони добре зварюються, мають високу рідкоплинність, малу усадку, не схильні до утворення гарячих тріщин, герметичні. Маркуються літерами АК (міст кремнію у %). АК12, АК9, АК7 тощо використовуються для мало- та середньонавантажуваних литих деталей складної форми.

Мідні силуміни (АК5М, АК8М3, АК12М2МгН та ін.) характеризуються високою міцністю при звичайних та підвищених температурах. Вони добре обробляються різанням і зварюються, але ливарні властивості гірші. Застосовуються для виготовлення корпусів компресорів, головок і блоків циліндрів двигунів.

До ливарних відносяться також сплави системи А1-Cu (AM5) мають найбільш високу міцність, добре обробляються різанням і зварюються. Ливарні властивості цих сплавів є низькими. 

ШВИДКОРІЗАЛЬНІ ІНСТРУМЕНТАЛЬНІ СПЛАВИ

Основним легуючим елементом цих сталей є вольфрам (6…18 %). Також ці сталі мають 0,7…1,55% вуглецю та 3…4,6% хрому. Додатково швидкорізальні сталі легують молібденом (М), кобальтом (К), ванадієм (Ф), титаном (Т), цирконієм (Ц). Швидкорізальні сталі позначаються літерою Р (рапід – швидкорізальний). Цифра попереду літери Р вказує на вміст вуглецю в десятих долях %, а цифра після літери Р вказує на вміст вольфраму у %. Вміст інших легуючих елементів вказується також у %, а вміст азоту (А) вказується в сотих долях %. Хром є обов’язковим легуючим елементом швидкорізальної сталі, але його вміст в марці не вказується. Так сталь Р6М5 містить близько 1 % вуглецю, 6 % вольфраму, 5 % молібдену та від 3 % до 4,6 % хрому. Точний хімічний склад та властивості швидкорізальних сталей визначається з довідників.

Термічна обробка швидкорізальних сталей залежить від марки сталі і складається з відпалу з повільним нагріванням до 800…860 ○С та гартування з повільним нагріванням до 840…860 ○С і швидким нагріванням до 1200…1300○С. Нагрівання можна проводити в розплавлених соляних ваннах. Охолодження проводиться в мінеральному маслі. Структура сталі складається із високолегованого мартенситу, первинних карбідів, що не перейшли в твердий розчин під час нагрівання, та залишкового аустеніту.

Для поліпшення структури сталі проводять 2…3-х разовий відпуск при 550…560 ○С, в результаті чого залишковий аустеніт переходить в мартенсит. Твердість сталі зростає. З метою повного розпаду аустенітної структури та утворення мартенситної структури сталі можна проводити обробку швидкорізальних інструментів холодом при -75...-80 ○С. Твердість швидкорізальних сталей після термообробки становить 63…67 HRC, а теплостійкість підвищується до 615…650 ○С.

Із сталей Р9, Р12, Р18, Р6М3, Р6М5, Р9М тощо виготовляються інструменти для обробки кольорових сплавів, чавунів, конструкційних вуглецевих та легованих сталей. Для обробки корозійностійких, жаростійких, високоміцних сталей і сплавів застосовуються інструменти, виготовлені із сталей Р9К5, Р9К10, Р9Ф5, Р12Ф3, Р6М5К5, Р9М4К8, Р6М5Ф2К8, Р12Ф4К5, Р12Ф3К10М3.

В останні десятиліття все частіше отримують заготовки для інструментів із швидкорізальних сталей методом порошкової металургії. Дуже дрібні порошки компонентів вибраної марки сталі старанно перемішують, пресують і спікають при високій температурі. Сталі, виготовлені методом порошкової металургії, мають додаткове позначення МП, наприклад, Р6М5К5МП.

Для виготовлення інструментів, які будуть працювати в тяжких умовах використовують також карбідосталі, до складу яких вводиться порошки тугоплавких карбідів (переважно TiC). В карбідосталях (Р6М5-КТ20, Р6М5К5-КТ20) поєднується висока твердість (70…72 HRC) з високою міцністю і в’язкістю легованих сталей. 

НАДТВЕРДІ МАТЕРІАЛИ

Самим твердим інструментальним матеріалом є алмаз. В інструментальному виробництві він використовується для оснащення лезових та абразивних інструментів. При виготовленні лезових інструментів необхідно враховувати анізотропність алмазу, тобто різну величину міцності і твердості в різних напрямках кристалу. Крім високої твердості алмаз має високу зносостійкість, добру теплопровідність і малий коефіцієнт тертя.

Тонке точіння алмазними різцями може забезпечити шорсткість поверхні до Ra = 0,025 мкм. Разом з цим він дуже крихкий і дорогий. Інструменти, оснащені алмазом, найбільш доцільно застосовувати для тонкого точіння і розточування кольорових сплавів та пластмас.

Для виготовлення інструментів частіше використовуються штучні алмази, які мають значно меншу вартість. Синтетичні алмази АСБ – баллас (АСБ-5, АСБ-6) рекомендуються для обробки кольорових сплавів з підвищеним вмістом кремнію, склопластиків, пластмас. Так при обробці склопластиків зносостійкість балласу в 70…80 разів вища зносостійкості твердих сплавів ВК2, ВК3М. Балласи використовують для оснащення різців, свердл, фрез та для виготовлення абразивних інструментів. Синтетичні алмази АСПК – карбонадо (АСПК-1, АСПК-2, АСПК-3) рекомендуються для обробки особливоміцних сплавів. Монокристалеві алмази САМ високоефективні при обробці напівпровідникових матеріалів, радіотехнічної кераміки, кольорових сплавів з високим вмістом кремнію.

Кубічний нітрид бору (КНБ) по твердості близький до синтетичних алмазів і має теплостійкість в два рази вищу ніж в алмазів (до 1600 ○С). На основі КНБ створені композиційні інструментальні матеріали (композити). Так композит 01 (ельбор-Р), композит 02 (бельбор), композит 10 (гексаніт-Р) мають масову частку КНБ не менше 95 %. Композит 05 має 40…50 % КНБ та 50–60 % Al2O3, ZrO2 та інші. Композити використовується для виготовлення абразивних інструментів, які призначені для обробки високоміцних і жаростійких сталей та сплавів, доведення твердосплавних інструментів після заточування і для оснащення лезових інструментів.

Композити є якісно новим інструментальним матеріалом. Чим вище твердість оброблюваного матеріалу, тим більш ефективне застосування різців і фрез, оснащених композитами. Враховуючи те, що лезові інструменти з композитів можуть працювати з глибиною різання до 5 мм, певний припуск можна зрізувати після термічної обробки. Це важливо для деталей, схильних до деформацій під час термообробки.

Інструменти, оснащені композитом, можуть працювати з високими швидкостями різання, що дає можливість значно підвищити продуктивність праці. При цьому різці з композитів забезпечують шорсткість обробленої поверхні Ra < 0,63…1,25 мкм і 7…8 квалітети точності.

Шляхом спікання КНБ, AlВ2, Al2N, Al2O3 з жароміцними сплавами отримують композиційний матеріал киборит, який забезпечує точіння чавунів, гартованих і високолегованих сталей без подальшого шліфування. 

ТВЕРДІ МЕТАЛОКЕРАМІЧНІ СПЛАВИ

Тверді металокерамічні сплави отримують шляхом пресування і спікання у вакуумі або в атмосфері водню карбіду вольфраму, карбіду титану, карбіду танталу з кобальтом при температурі 1500…2000 ○С. Тверді сплави мають високу твердість і теплостійкість, що дозволяє підвищити швидкість різання в 2…4 рази в порівнянні з швидкорізальними сталями. Але ці сплави крихкі, тому їх частіше всього використовують у вигляді пластин для оснащення різальних інструментів (токарні та стругальні різці, зенкери і розвертки, фрези, а також інколи свердла та мітчики). В інструментальному виробництві застосовують вольфрамові (ВК), титановольфрамові (ТК) і титанотанталовольфрамові (ТТК) тверді сплави.

Вольфрамові тверді сплави (ВК2, ВК3, ВК4, ВК6, ВК8, ВК10) мають твердість до 91 HRA і теплостійкість 800…850 ○С. Цифра після літери К вказує на вміст кобальту (зв’язуючий елемент). Так сплав ВК4 має 4 % кобальту (Со) та 96 % карбіду вольфраму (WC). Від розміру зерен карбідів і вмісту кобальту залежать фізико –механічні властивості вольфрамових твердих сплавів. Сплави з малим вмістом кобальту (ВК2, ВК3, ВК4) мають високу твердість і високу зносостійкість, але невисоку міцність, тому рекомендуються для чистової обробки. Зі збільшенням вмісту кобальту міцність сплаву зростає, але знижується зносостійкість і твердість, тому сплави з підвищеним вмістом кобальту (ВК6, ВК8, ВК10) використовуються для чорнової обробки.

Вольфрамові тверді сплави рекомендується використовувати для обробки чавунів, кольорових металів та сплавів. При обробці сталей інструменти з цих сплавів швидко спрацьовуються і тому не рекомендуються. Виняток складають сплави ВК6-М, ВК6-ОМ, ВК8, ВК10-ОМ, які з успіхом застосовуються для обробки жаростійких і корозійностійких сталей та титанових сплавів. Для обробки жаростійких сталей і сплавів можна рекомендувати тверді сплави з особливодрібнозернистою структурою, які додатково леговані карбідами хрому (ВК10Х-ОМ, ВК15Х-ОМ).

Титановольфрамові тверді сплави (Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12) складаються з карбіду вольфраму і карбіду титану та зв’язуючого елементу - кобальту. Так сплав Т15К6 містить 6 % кобальту (Со), 15 % карбіду титану (ТіС) і 79 % карбіду вольфраму (WC). Теплостійкість сплавів ТК 850…900○С, твердість 87…92 HRA. Ці сплави мають більшу зносостійкість, але їх міцність менша і вони більш крихкі. Застосовуються для обробки вуглецевих та легованих сталей. Сплави з низьким вмістом кобальту (Т30К4, Т15К6) рекомендуються для чистової обробки, а сплави звисоким вмістом кобальту (Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12) – для чорнової обробки сталі.

Титанотанталовольфрамові тверді сплави (ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К8, ТТ20К9) мають теплостійкість 750 ○С і твердість 90…94 HRA. До складу цих сплавів входить також карбід танталу. Так сплав ТТ7К12 містить 12 % кобальту(Со), 7% карбіду титану і карбіду танталу (ТіС + ТаС) та 81 % карбіду вольфраму. Сплави ТТК мають більш високу міцність та в’язкість, ніж сплави групи ТК, але поступаються їм за твердістю та теплостійкістю. Завдяки високій зносостійкості та ударній в’язкості сплави ТТК ефективні при чорновій обробці сталей та сплавів. Особливо ефективні сплави ТТК при обробці важкооброблюваних сталей і сплавів. Останнім часом для поліпшення характеристик сплавів ТТК до їх складу вводиться карбід ніобію (NbC). 

АБРАЗИВНІ МАТЕРІАЛИ

Абрази́в, абразивний матеріал (фр. abrasif — шліфувальний, від лат. abrado — зіскоблюю) — дрібнозерниста або порошкоподібна тверда речовина, що використовується для різання, полірування, шліфування тощо.

Абразиви бувають двох типів: природні (алмаз, корунд, сланець, пісок, кремінь, пемза) і штучні (електрокорунд, штучний алмаз, карбід кремнію (SiC), карбід бору (B4C)та ін.). Їх твердість визначається за шкалою Мооса.

Абразиви бувають природні і штучні; до природних належать: алмаз, корунд, наждак, граніт, кварц, кремінь, пемза, польовий шпат тощо. Найбільшого поширення у промисловості набули штучні абразиви: електрокорунд, карборунд, карбід бору.

Основний природний абразив — алмаз, велике значення мають корунд, наждак, гранат, кремениста галька, пемза, трепел; використовуються також кварцовий пісок, червоний пісковик.

Основні характеристики абразивних матеріалів: твердість (до 50 ГПа), міцність на стиск і стійкість до зношення, форма абразивного зерна (найліпша — ізометрична), абразивна здатність, зернистість.

Абразиви звичайно застосовують у вигляді абразивного інструмента (шліфувальні круги, сегменти, головки, бруски, коронки, олівці тощо). Розрізняють природний і штучний абразив. інструмент. Перший виготовляють із кусків гірських порід, другий — із зерен природних або штучних абразивів, зцементованих якою- небудь в'яжучою речовиною. Абразив. інструмент бував об'ємним — мав вигляд тіл різної форми, і площинним — являє собою тонкий шар абразивних зерен, наклеєних на папір або тканину (так звана шкурка). Застосовують його при обдиранні (видалення великої кількості матеріалу) і для утворення дуже точних і тонко оброблених поверхонь, а також для одержання точного профілю при зубошліфувальних, різьбошліфувальних, профільношліфувальних роботах. Важливою властивістю абразив. Інструмента в його вдатність до часткового або повного самозагострювання.

Комбінації органічних і неорганічних речовин утворюють метало-органічні і метало-керамічні та інші види зв'язок.

Бакелітова зв'язка готується зі штучної смоли-фенолу і формаліну. Вона позначається літерою Б. 

Круги на цій зв'язці використовується для шліфувальних і тонких кругів під час плоского-шліфування. Круги на такій зв'язці мають високу міцність і пружність, великі колові швидкості. Проте вони мають недостатню стійкість проти дій охолоджуючих рідин, зокрема тих, що містять луги, малу пористість, що робить важчим усунення стружки. Зчеплення зв'язки з зерном недостатнє, тому круги швидко спрацьовуються і втрачають заданий профіль.

Гіфталева зв'язка застосовується для виготовлення шліфувальних кругів, призначених для фінішних операцій над деталями із загартованих сталей. 

Вулканітову зв'язку отримують шляхом вулканізації каучуку, вона має і недоліки — менш міцна і теплостійка. При t° 150 °C зв'язка розмішується і абразивні зерна вдавлюються в неї. ЇЇ використовують для виготовлення кругів обмеженої твердості — СМ, С, СТ, Т.

Керамічні зв'язки вважають найпоширенішими. Вони використовуються у виготовленні кругів для всіх видів шліфування. У промисловості переважають декілька видів керамічних зв'язок, для інструменту із електрокорундових матеріалів К1, К2, К4, К5, К6, К8 для інструментів із карбідокремнієвих К3, К10.

Керамічна зв'язка вогнетривка, водостійка, характеризується хімічною стійкістю, має відносно високу стійкість. Інструменти виконані на керамічній зв'язці чутливі до удару і навантажень згину. 

Магнезіальна зв'язка М складається з магнезиту і хлористого магнію. Вона гігроскопічна, круги виконані на їх основі мало нагрівають деталь, проте малостійкі. Застосовуються рідко при плоскому шліфуванні для кругів, виготовляються із природного корунду і наждаку.

Силікатна зв'язка складається із рідкого скла, глини, крейди. Вона достатньо міцна менш нагріває оброблювальну деталь ніж кераміка. Використовується рідко, тому що має зчеплення з абразивними зернами.

Металічна зв'язка — це сплав міді, олова, цинку, алюмінію, нікелю та інших металів застосовуються в основному для алмазних та ельборових кругів. 

Кожний вид шліфувальних інструментів на жорсткій основі — це тіло утворено абразивними зернами, з'єднаними різними видами зв'язок.

Паста ДОІ (рос. паста ГОИ) — паста для обробки деталей, що була розроблена Державним оптичним інститутом (ДОІ). Використовувалась для шліфування, притирання, доведення і полірування деталей із загартованої, цементованої і сирої сталі, а також чавуну, кольорових металів і скла.

Форма готової пасти може бути виконана в формі спресованого олівця.

МАСТИЛЬНІ МАТЕРІАЛИ

Загальні поняття про тертя

Під час роботи різних машин і механізмів використовують різного типу мастильні матеріали, основне призначення, яких зменшити витрати енергії на подолання зовнішнього тертя та зменшити зношування деталей.

Зовнішнє тертя – це опір відносному переміщенню, який виникає між двома тілами в зонах контакту поверхонь по т дотичній до них.

Залежно від характеру відносного переміщення розрізняють тертя спокою і руху.

Тертя руху поділяється на тертя кочення і ковзання.

Тертя ковзання – це тертя руху двох тіл , коли швидкості в точці контакту різні за величиною і напрямком, або за величиною чи напрямком (тертя між вкладниками підшипника і шийками; між поршневими кільцями і гільзою).

Тертя кочення – це тертя руху двох тіл, при якому їх швидкості в точках контакту однакові за величиною і напрямком (тертя в кульках і роликах підшипників).

За наявністю і розподілом мастильних матеріалів на поверхнях розрізняють такі види тертя:

 - без мастильного матеріалу (сухе);

- з мастильним матеріалом.

На практиці можна користуватися такими основними положеннями гідродинамічної теорії змащування:

 - при рідинному змащуванні втрати на тертя зростають із збільшенням в’язкості оливи, швидкості ковзання деталей, що труться та площі їх контакту;

 - надійність рідинного змащування зростає із збільшенням швидкості руху деталей, а також в’язкості оливи і зменшенням навантаженням на деталі;

 - для змащування деталей , що швидко рухаються, можна застосовувати оливу. яка має меншу в’язкість і навпаки;

 - чим вище навантаження на деталі, що труться, тим більшої в’язкості повинна бути олива.

 Класифікація мастильних матеріалів

За походженням або сировиною виготовлення:

 - мінеральні (нафтові) – одержуються із нафти, це основна група мастильних матеріалів (90%);

 - органічні (рослинного або тваринного походження) – наприклад олії – рицинова, гірчична – мають хороші мастильні властивості, але низьку термічну стійкість.

Використовуються в суміші з мінеральними; - синтетичні – одержують в результаті цілеспрямованого синтезу органічних сполук. Вони кращі за мінеральні, але внаслідок високої вартості виробництва їх застосовують тільки в окремих складних вузлах; - напівсинтетичні – одержують шляхом змішування мінеральних і синтетичних компонентів, тому вони поєднують в собі переваги синтетичних та помірну їх вартість.

За зовнішнім виглядом (агрегатним станом):

- рідкі – це оливи;

 - пластичні – це мастила;

 - тверді – не змінюють стану під дією температур і тиску;

 - газоподібні.

За призначенням :

- моторні;

 - трансмісійні;

 - індустріальні.

За температурою застосування:

- низькотемпературні - до 60 градусів С;

- середньо температурні - 150…200 градусів С;

- високотемпературні – до 300 градусів С.

 Вимоги до мастильних матеріалів:

 - знижувати тертя;

- зменшувати зношуваність і запобігати заїданню;

 - ущільнювати спряження деталей;

- відводити тепло і продукти зношування від деталей, що труться;

 - захищати від корозії та забруднення поверхні, що труться.

ГІДРАВЛІЧНІ ТА ІНДУСТРІАЛЬНІ ОЛИВИ

Загальні відомості і властивості

 Гідравлічні оливи виконують функцію робочого тіла, оскільки практично не стискуються, захищають поверхні від зношування, корозії і ін.

Умови роботи:

- високі тиски;

 - високі швидкості ковзання;

 - порівняно не високі робочі температури.

Повинні мати такі властивості:

- низьку температуру застигання;

- невисоку в’язкість, що забезпечувати необхідну швидкість роботи пристрою.

 - добре змащувати і не руйнувати деталі ущільнення. 

Гальмівні рідини

 Гальмівні рідини застосовуються в гідравлічних гальмівних системах транспортних засобів. Від їх якості залежить не лише довговічність і надійність гідроприводу гальм, а й безпека експлуатації машин.

 Вимоги до гальмівних рідин:

- прокачуватися з високою швидкістю (в екстрених випадках це долі секунди);

- мати високу температуру кипіння (230 градусів С «сухої» та 155 градусів С «зволоженої» 3,5% вода);

- характеризуватися високими антикорозійними властивостями по відношенню чорних і кольорових металів;

 - бути інертними по відношенню гумових та інших ущільнювальних матеріалів.

 Види:

- БСК; - Нева; - ГТЖ-22М; - Томь; - Роса.

Індустріальні оливи

Індустріальні оливи призначенні для змащування промислового обладнання та роботи в його гідравлічних системах. В сільськогосподарській техніці вони використовуються як замінники гідравлічних.

Позначення індустріальних олив складається з 4-х груп знаків:

1. літера И (Індустріальне);

2. великі літери призначення оливи;

3. великі літери, група за експлуатаційними властивостями (рекомендована сфера застосування);

4. цифрами, клас кінематичної в’язкості.

И-Л-А-7; И-Л-А-22; И-Г-А-32; И-Г-С-32; И-Г-Д-32

МАСТИЛА

ПРИЗНАЧЕННЯ МАСТИЛ

Загальне призначення мастил досить широке. Вони застосовуються для змащення механізмів і вузлів тертя, де з тих або інших причин неможливо використовувати рідкі оливи: - для консервації машин і робочих поверхонь; - герметизації рухомих з’єднань. Структура мастила – це трикомпонентні колоїдні системи, які містять:

 - дисперсійне середовище (рідку основу – мінеральна олива) – 70…90%;

 - дисперсійну фазу (згущувач) – 10…25%;

 - добавки (присадки, наповнювачі, стабілізатори) – 1…15%.

 Класифікують мастильні матеріали за видом згущувача:

 - мастила згущені мильними згущувачами;

 - мастила згущені немильними згущувачами.

 ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ  ВЛАСТИВОСТІ МАСТИЛ

Ці властивості визначаються показниками, які прямо або побічно відображають їх поведінку у вузлі тертя, під час заправки або зберігання: - в’язкісно-температурні властивості мастил визначають їх прогонність при низьких температурах, легкість пуску механізмів, а також опір обертанню при встановлених режимах роботи вузлів і механізмів.

В’язкість мастила при певній швидкості переміщення і температурі називається ефективна в’язкість мастила :

 - міцнісні властивості мастил визначають характер деформації структурного каркасу утвореного частинками згущувача;

- механічна стабільність мастил – стійкість до механічної дії в тих чи інших експлуатаційних або схожих на них умовах; - колоїдна стабільність характеризує здатність мастила утворювати рідку основу (оливі) і не розшаровуватися, створювати опір виділенню рідини при зберіганні та експлуатації;

- випарність – показник від якого залежать терміни їх зберігання і поведінки в експлуатації;

- хімічна стабільність характеризується стійкістю мастил проти окислення;

- термічна стабільність характеризує стійкість мастил до температурної дії;

- мікробіологічна і радіаційна стабільність характеризує зміну властивостей мастил під дією мікроорганізмів (бактерії, грибки) і випромінювання енергії (альфа промені і бета-частинки);

- водостійкість характеризує стійкість мастила до реакцій при контакті з водою;

- мастильні властивості характеризує їх здатність попереджувати заїдання і задирки поверхонь;

- температура крапання – критерій переходу мастила в рідкий стан при нагріванні (температура при якій відбувається падіння першої краплини).

 ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ

ХОЛОДИЛЬНІ РІДИНИ

Основні вимоги до холодильних рідин:

 - мати високу теплоємкість, теплопровідність і відповідну в’язкість;

 - бути дешевою і недефіцитною;

 - мати високу температуру кипіння і займання, а також низьку температуру замерзання;

 - не утворювати відкладень на деталях системи охолодження і не забруднювати їх;

 - не викликати корозії металевих деталей, не руйнувати гумові і пластмасові деталі, мати високу фізичну і хімічну стабільність;

- не бути токсичною та вибухо-пожежонебезпечною.

Вода як холодильна рідина

Переваги:

 - висока теплоємкість; - пожежобезпечна; - не токсична.

Недоліки:

 - висока температура замерзання; - збільшує свій об’єм на 10%, тиск 200…300МПа; - недостатньо висока температура кипіння призводить до закипання води в системі охолодження, інтенсивного випаровування і внаслідок парових «пробок» порушення її циркуляції; - здатність утворювати накип на стінках деталей системи охолодження.

ТЕХНІЧНІ РІДИНИ. ПУСКОВІ РІДИНИ

 Пускові рідини призначені для полегшення пуску двигунів при низьких температурах навколишнього середовища (-20…-25 градусів С) і нижче.

Вимоги:

- добре випаровуватися при низькій температурі;

 - швидко займатися (від іскри) або самозайматися (від тиску);

- мати високі антикорозійні і протизношувальні властивості;

 - бути стабільними при тривалому зберіганні.

Склад:

- етиловий ефір;

- суміш вуглеводнів з невисокою температурою кипіння (петролейний ефір, газовий бензин);

 - ізопропілнітрат;

 - олива з протизношувальними і протизадирними присадками.

Етиловий ефір – обов’язковий компонент більшості пускових рідин. Він має низьку температуру самозаймання, високий тиск насиченої пари і широкі межі самозаймання. Його недолік – різко підвищується тиск в циліндрі двигуна, що призводить до швидкого зношування циліндро-поршневої групи. Для усунення недоліку вміст етилового ефіру в пускових рідинах для дизельних двигунів обмежують до 60…75%.

Ізопропілнітрат – займається дещо пізніше за етиловий ефір, але раніше за основне паливо. Суміш вуглеводнів з невисокою температурою кипіння, повністю випаровуючись в циліндрі, займаються дещо пізніше ізопропілнітрат, але також раніше за основне паливо В рідинах його біля 15% (для дизелів) і більше (для бензинових). Зменшення зношуваності деталей КШМ в перший період пуску двигуна досягається введенням до складу пускових рідин оливи, яка містить протизношувальні і протизадирні присадки (для дизелів оливи повинно бути не менше 10%, а для карбюраторних – не більше 2%).

 Пускові рідини: Холод Д-40 (для дизелів) Арктика (для карбюраторних).

КОНТРОЛЬ ЯКОСТІ ПММ

ОРГАНІЗАЦІЯ КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ

Якість ПММ – це сукупність властивостей, які характеризують їх придатність для застосування.

 Розрізняють: - фізико-хімічні властивості; - експлуатаційні властивості.

 Фізико-хімічні - характеризують їх стан і склад.

Експлуатаційні - визначають характер роботи двигунів, машин і їх агрегатів, а також при транспортуванні і зберіганні.

 Лабораторні випробування нафтопродуктів, в залежності від їх призначення, поділяються на: - приймально-здавальні; - контрольні; - повні; - арбітражні. Приймально-здавальний аналіз – проводиться з метою встановлення відповідності марки нафтопродукту, що надійшов і вказаний у супровідних документах. Контрольний аналіз – проводять з метою встановлення чи не змішаний досліджуваний нафтопродукт з іншими марками такого ж палива при зливанні або перекачуванні.

КОНТРОЛЬ ЯКОСТІ В УМОВАХ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

 Для швидкої оцінки придатності нафтопродукту до застосування можуть бути використані прості методи контролю.

 Якість нафтопродукту можна оцінювати візуально за кольором, прозорістю, в’язкістю, наявністю забруднень і води шляхом порівняння їх з еталонними зразками, які доцільно мати на всіх пунктах заправки.

Колір і прозорість.

 Бензини і гаси – прозорі рідини, а мутність вказує на їх обводнення або забруднення. Поява забарвлення від жовтого до світло-коричневого свідчить про наявність у них смолистих речовин або змішані з нафтопродуктами інших марок. Дизельне паливо має колір від світло-жовтого до світло-коричневого. Визначення наявності води і механічних домішок. Кілька кристалів марганцевокислого калію, який не розчиняється в нафтопродуктах, але легкого розчиняються уводі, кладуть у білу тканину і опускають на дно ємкості та витримують 3…4хв. Забарвлення тканини вказує на присутність води. Висоту її шару визначають за допомогою водо чутливої пасти або паперу. Механічні домішки і вода не розчиняються у паливі, тому їх можна виявити споглядаючи зразок в посудині з безколірного скла.

ПАЛИВО 

Паливо – речовина, яку спеціально спалюють для одержання тепла.

 Класифікація палива за такими основними ознаками:

 - Агрегатним станом: тверді, рідкі, газоподібні;

 - Походженням: нафтові і ненафтові або альтернативні (спирти, водень і майже всі види штучного вуглеводневого палива);

- Способом одержання: природні, які використовуються в тому вигляді в якому вони існують в природі; штучні – після видобутку їх переробляють;

 - Тепловою цінністю (теплотою згорання): висококалорійні, середньокалорійні, низькокалорійні .

 Властивості (вимоги до палив):

- порівняно легко займатися;

- при згоранні виділяти більше теплоти;

- бути поширеними в природі;

- доступними при розробці;

- дешевими при виробництві;

 - не змінювати свої властивості при транспортуванні і зберіганні;

 - бути не токсичними і при згоранні не виділяти шкідливі та отруйні речовини.

Склад палива – 2 основні частини:

 - Горюча – вуглець С, водень Н, сірка S, азот N;

- Негорюча – мінеральні домішки (при згоранні утворюють золу) А і волога W.

РІДКЕ ПАЛИВО ДЛЯ ДВИГУНІВ З ПРИМУСОВИМ ЗАПАЛЮВАННЯМ

 Бензин – це складна суміш летких ароматичних, нафтових і парафінових вуглеводнів та їх похідних з числом атомів вуглецю від 5 до 10, середньою молекулярною масою біля 100, легкозаймиста, без кольору або жовтувата (коли без спеціальних добавок) рідина, що википає при температурі в межах 30…215 градусів С.

 Основні вимоги: - мати хороші сумішоутвоюючі властивості при роботі двигуна в різних експлуатаційних умовах; - мати високу детонаційну стійкість, яка забезпечує нормальне згорання палива на різних режимах роботи двигуна.

В’язкість – це властивість рідини чинити опір взаємному переміщенню її шарів під дією зовнішніх сил. Зовнішньою ознакою в’язкості є ступінь рухомості рідини: чим менша в’язкість тим рідина рухоміша і навпаки. В’язкість залежить, головним чином, від хімічного складу і температури нафтопродуктів. В’язкість визначають приладами віскозиметрами. Види в’язкості: - динамічна – коефіцієнт внутрішнього тертя; - кінематична – питомий коефіцієнт внутрішнього тертя, тобто відношення динамічної в’язкості до густини при тій же температурі; - умовна – величина, яка показує у скільки разів в’язкість нафтопродукту при температурі вимірювання більша або менша за в’язкість дистильованої води при температурі 20 градусів С.

ПАЛИВО ДЛЯ ДИЗЕЛЬНИХ ДВИГУНІВ

 Дизельне паливо – це складна суміш парафінових, нафтенових, ароматичних вуглеводнів і їх похідних з числом атомів вуглецю 10…20, середньої молекулярної маси 200…250 які википають у межах 170…380 градусів С. Прозора, більш в’язка, ніж бензин, масляниста рідина від жовтуватого до світло-коричневого кольору густиною 780…860 кг/м3 .

Вимоги:

 - Добре прокачуватися, забезпечуючи безперебійну роботу паливної апаратури (тобто мати оптимальну в’язкість, певні низькотемпературні властивості, не містити води і механічних домішок).;

- Забезпечувати добре розпилювання, сумішоутворення і випаровування, а також швидке самозаймання, повне згорання та м’яку роботу без задимлення, що залежить від його хімічного складу, який оцінюється цетановим числом (показник займистості дизельного палива);

- Не викликати підвищеного нагаро- й шлакоутворення на клапанах, поршневих кільцях, поршнях, закоксовування розпилювача й зависання його голки (схильність до нагароутворення залежить від його хімічного складу, в’язкості, а також вмісту механічних домішок);

 - Не спричинювати корозії резервуарів, баків та інших деталей двигуна (корозостійкість палива залежить від вмісту в ньому кислот, сірчистих сполук і води);

- Бути стабільними під час транспортування і зберігання.

 Властивості дизельного палива:

В’язкість – один з найважливіших показників якості дизельного палива. Від неї залежить однорідність складу робочої суміші, розпилюваність і випарність палива в циліндрі, надійність та довговічність паливної апаратури. Паливо малої в’язкості добре розпилюється, випаровується і згоряє, проте в цьому разі підвищується спрацювання плунжерних пар паливного насоса, що призводить до просочування палива через збільшені зазори. Паливо високої в’язкості погано розпилюється, погіршується процес згорання, знижується економічність двигуна та підвищується задимленість вихлопу. Низькотемпературні властивості – характеризують рухливість палива за мінусових температур.

У дизпаливі містяться парафінові вуглеводні, які за високої температури перебувають в розчиненому стані, а при її зниженні – викристалізовуються. Температура помутніння – така, за якої змінюється фазовий стан палива, тобто поряд з рідкою фазою з’являється тверда. Паливо мутніє через виділення мікроскопічних кристалів льоду (якщо в паливі є вода) і твердих вуглеводнів (церезину). Ця температура повинна бути на 3…5 градусів С нижчою ніж температура використання палива. Температура застигання – температура за якої паливо втрачає рухливість. Застигання настає при зниженні температури на 5…15 градусів С нижче після його помутніння. Температура навколишнього середовища при використанні палива повинна бути вищою на 10…15 градусів С від температури застигання. Гранична температура фільтрованості палива – це температура, при якій паливо після охолодження в певних умовах здатне ще проходити через фільтр з встановленою швидкістю. Дослідження показують, що гранична температура фільтрованості нижча за температуру помутніння , але вища за температуру застигання.

ЦЕТАНОВЕ ЧИСЛО – показник, який характеризує самозаймистість дизпалива. Порівнюють з займистістю суміші двох вуглеводнів: цетану – період затримки самозаймання якого малий і цетанове число (ЦЧ) якого приймають за 100 та альфаметилнафталіну – період затримки самозаймання якого великий при метановому числі 0. Цетанове число дорівнює процентному вмісту (за об’ємом) метану в такій суміші з альфаметилнафталіном, що рівноцінна даному паливу за самозаймистістю при випробуванні в стандартних умовах. Оптимальна значення метанового числа 40…50.

 Цетанове число може бути підвищене двома способами:

 - перший регулюванням вуглеводневого складу оснований на тому, що різні групи вуглеводнів мають різну самозаймистість. Вуглеводні за ознакою зниження ЦЧ розташовуються в такому порядку: нормальні парафіни – ізопарафіни – нафтени – ароматичні. Таким чином ЦЧ палива можна суттєво підвищити збільшуючи концентрацію нормальних парафінів і знижуючи вміст ароматиків (у зимових паливах їх вміст не допустимий, так як температура застигання в порівняні з іншими групами вуглеводнів вища);

- другий спосіб – підвищення ЦЧ за допомогою введення присадок механізм дії яких оснований на їх здатності порівняно легко виділяти зі складу кисень. Як сильні окислювачі вони прискорюють початкові передполуменеві реакції, сприяють розгалуженню окислювальних ланцюгів і утворенню нових активних центрів реакції Найбільш поширені присадки Ізоприл та циклогексилнітрати. Їх вводять у невеликих кількостях так як вони знижують температуру спалаху і підвищують коксівність палива.

ГАЗОПОДІБНЕ ПАЛИВО

 В даний час, газоподібне паливо – зручний і ефективний енергоносій для всіх галузей народного господарства.

Використання його для ДВЗ має ряд переваг:

- знижується токсичність відпрацьованих газів, що сучасній концентрації автомобілів суттєво оздоровиться повітряний баланс, особливо у великих містах;

 - збільшується в середньому на 35-40% моторесурс двигуна і в 2-3 рази терміни моторної оливи, оскільки газоповітряна суміш не змиває плівки мастильного матеріалу з дзеркала циліндра і не розріджує оливи в картері двигуна;

 - висока детонаційна стійкість газоподібного палива дозволяє підвищити ступінь стиску двигуна , а відповідно його потужність (до15%) і паливну економічність (до 15%);

 - поліпшується розподіл горючої суміші між циліндрами.

 Додаткові витрати:

- ціна автомобіля зростає на 21…27% із-за наявності додаткової газової апаратури;

- металомісткість газобалонних автомобілів зростає на 65…160 кг, а при використанні стиснутого газу – на 400…950 кг, в залежності від числа і маси балонів високого тиску, що призводить до зниження вантажопідйомності на 14-18%,

- складна система живлення;

- підвищуються витрати щодо пожеже – і вибухонебезпечності;

 - потужність газових двигунів на 10…20% порівняно з карбюраторними, оскільки в суміші з повітрям газ займає більший об’єм , ніж бензин;

- заправляти газові установки можна лише на газонаповнювальних станціях, коли двигун не працює;

 - експлуатація газобалонних автомобілів з несправним газовим обладнанням і витіканням газу забороняється;

 - до водіння і обслуговування газобалонних автомобілів допускаються особи, які мають відповідну підготовку і склали іспити з техмінімуму та техніки безпеки.

 Метан - стискують до тиску в середньому до 20 МПа і зберігають в товстостінних балонах.

Етан, пропан, бутан переходить у рідкий стан при стиканні до 1,6 МПа, їх також зберігають у балонах.

Сплави на основі кольорових металів

Кольорові метали – це мідь, алюміній, цинк, олово, свинець, нікель, хром, срібло та інші. Вони мають загальну властивість утворювати на поверхні окисну плівку, яка запобігає подальшій корозії металу. Кольорові метали та їх сплави є основними конструкційними матеріалами для виготовлення апаратури, яка працює при температурі до –2540С.

Латунь – це сплав міді з цинком. Вона має жовтуватий колір. Позначається звичайна латунь буквою Л з цифрою, яка вказує на процентний вміст у латуні міді, а решта – цинк. Наприклад, Л62 (62 % міді), Л90 (90 % міді).

Домішки кремнію, олова, алюмінію підвищують міцність, антифрикційні властивості та корозійну стійкість латуні на повітрі, в морській воді та атмосфері. Марганець надає жаростійкості, а залізо твердості. Свинцеві латуні добре поліруються, а домішки до алюмінієвої латуні миш’яку, нікелю та заліза підвищує її стійкість проти розведених кислот і лугів.

Бронзи – сплави міді з оловом, кремнієм та іншими металами (крім цинку). Порівняно з латунню бронзи мають більш високу міцність, корозійну стійкість. Вони стійкі у воді, розчинах органічних кислот, вуглекислих розчинах.

Алюмінієві бронзи більш стійкі, ніж мідь, але при тривалій експлуатації у розчинах сульфатів, хлоридів та лугів вони схильні до корозії. Найвищу стійкість мають кременисті бронзи, а міцність і пружність – берилієві бронзи.

Мідно-нікелеві сплави мають високу корозійну стійкість та особливі електричні властивості, які змінюються залежно від вмісту нікелю. Деякі мідно-нікелеві сплави мають власні назви: константан, манганін, копель, куніаль, мельхіор.

Сплави нікелю з молібденом відомі за кордоном під назвою «хастелой» і мають виключно високу стійкість у концентрованих сульфатній та хлоридній кислотах при високих температурах.

Сплави алюмінію. Дуралюмін (дюралюміній, дюраль) – сплав алюмінію, що містить мідь (1,4-13 %) і невеликі кількості магнію, марганцю та ін. компонентів. Дуралюмін має більш високу міцність, але корозійною стійкістю поступається чистому алюмінію. Використовується як конструкційний матеріал в авіа- та машинобудуванні. Магналін – сплав алюмінію з магнієм (5-13 %) –  використовується в авіа- та машинобудуванні, у будівництві. Магналін стійкий проти корозії в морській воді, тому його застосовують у суднобудуванні. Силумін – сплав алюмінію, що містить силіцій (12-13 %). Силумін добре піддається литтю, з нього можна виготовляти тонкостінні і складні за формою вироби.

НЕМЕТАЛЕВІ МАТЕРІАЛИ, ЯКІ ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ В МАШИНОБУДУВАННІ

 Основою машинобудування служать метали, але також своє застосування знаходять і ряд неметалічних матеріалів. Практично всі вони погано передають тепло, міцні, легкі, а також на порядок дешевше металів.

Приклади неметалічних матеріалів:

• скло органічне,

• прес-матеріал, використовується для виготовлення різних деталей шляхом пресування,

• текстоліт конструкційний,

• гетинакс, застосовується для виготовлення підшипників, маховиків і тощо,

• пароніт, служить для випуску прокладок між нерухомими металевими деталями,

• пластини гумові і гумовотканинні,

• повсть технічний,

• водостійкий оббивний картон,

• тканина азбестова.

Неметалеві конструкційні матеріали Полімерні матеріали

Полімери – особливий вид макромолекулярних сполук, побудованих з великої кількості (полі-) сполучених між собою хімічними зв’язками залишків (елементарних ланок) вихідних низькомолекулярних сполук – мономерів (-мер).

За походженням полімери поділяють на природні (деревина, бавовна, вовна, натуральний каучук, азбест, целюлоза тощо), синтетичні (поліетилен, полістирол, поліаміди тощо) і модифіковані (целофан, віскоза). Синтетичні полімери одержують шляхом полімеризації та поліконденсації.

Полімеризація – це реакція сполучення великого числа молекул низькомолекулярних речовин (мономерів) без виділення побічних продуктів і зміни елементарного складу. Цим методом одержують поліетилен, полівінілхлорид, поліізобутилен тощо.

Поліконденсація – процес сполучення молекул однакової або різної будови, який супроводжується, як правило виділенням низькомолекулярних речовин.

Високомолекулярні речовини можна одержати також методом хімічних перетворень, який ґрунтується на хімічних реакціях, де у готові високомолекулярні речовини вводять нові функціональні групи, або старі групи заміщають новими, або відбувається зшивання макромолекул чи їх деструкція. Хімічні перетворення направлені на формування в полімерах нових структур і надання нових властивостей.

За хімічним складом полімери діляться на органічні, елементоорганічні й неорганічні. Основну масу складають органічні полімери: смоли і каучук. Їх молекулярний ланцюжок в основному утворений атомами Карбону. Атоми різних елементів, які вводяться в основний ланцюг, додають полімерам специфічні властивості (Оксиген – гнучкість, Флуор – хімічну стійкість, Хлор – вогнестійкість). До складу основного ланцюга елементоорганічних полімерів входять неорганічні атоми Кремнію, Титану, Алюмінію тощо. До цього класу відносяться більш теплостійкі смоли, каучуки, але менш пружні й еластичні, ніж органічні полімери. Основою неорганічних полімерів є оксиди кремнію, алюмінію, магнію та інших металів. До них відносяться силікатне скло, кераміка, слюда, азбест, графіт, що відрізняються щільністю, крихкістю і тривалою теплостійкістю.

За поведінкою при нагріві полімери поділяють на термопластичні й термореактивні. Термопластичні полімери (поліетилен, поліпропілен, капрон, нейлон) при підвищених температурах розм’якшуються, а при знижених – тверднуть. Їх можна переробляти у вироби неодноразово, структура полімерів лінійна або розгалужена. Термореактивні полімери (пластмаси на основі формальдегідних сечовиноальдегідних полімерів) на першому етапі переробки у вироби мають лінійну структуру і при нагріві розм’якшуються. При зростанні температури макромолекули «зшиваються», полімер твердне і залишається твердим, тобто можлива лише одноразова його переробка.

Багато полімерів характеризуються малою щільністю і теплостійкістю, а також високою хімічною і корозійною стійкістю, достатньою міцністю, пружністю, еластичністю, високою технологічністю. Це добрі електроізоляційні матеріали, що мають оптичні властивості. Полімери схильні до теплового, світлового, озонного і атмосферного старіння – процесу самовільної необоротної зміни властивостей. При цьому полімери або розм’якшуються, або підвищують свою твердість і крихкість.

Специфічні властивості полімерів зумовлені двома особливостями:

1) існуванням двох типів зв’язків – хімічних і міжмолекулярних, які утримують макромолекулярні ланцюги один біля одного;

2) гнучкістю ланцюгів, яка пов’язана зі здібністю полімерних ланцюгів змінювати свою конформацію (форму молекул) шляхом простого повороту ланок ланцюга без розриву хімічних зв’язків.

Пластмасами називають матеріали, що мають складну будову і містять щонайменше три групи речовин: основу, або зв’язуючий матеріал (синтетичні полімерні смоли); пластифікатори – речовини, що сприяють створенню тістоподібного стану матеріалів; наповнювачі – речовини (подрібнений азбест, деревина, графіт, скловолокно тощо), що надають матеріалу механічних і теплових властивостей; допоміжні матеріали (стабілізатори, барвники).

Серед полімерних конструкційних матеріалів найбільш практичне застосування в промисловості мають термопласти: поліетилен, поліпропілен, вініпласт, фторопласт, полістирол та реактопласти на основі фенолформальдегідних, поліефірних та епоксидних смол.

Поліетилен випускають двох видів: високого тиску (ПЕВТ) та низького тиску (ПЕНТ). ПЕНТ має більш високу щільність, міцність ніж ПЕВТ. Поліетилен розчиняється в ароматичних вуглеводнях (бензолі, толуолі, ксилолі) і не розчиняється у воді, спиртах, стійкий до дії кислот і лугів. Поліетилен використовують для виготовлення ізоляційних проводів, кабелів, ненавантажених деталей, ємностей, труб.

Поліпропілен більш жаростійкий, міцний, теплостійкий та хімічно стійкий матеріал, ніж поліетилен, однак поступається поліетилену по морозостійкості. За звичайної температури не розчиняється в органічних розчинниках, але при нагріванні вище 800С розчиняється в бензолі, толуолі; стійкий до дії кислот і лугів. Поліпропілен використовують у виробництві текстильних виробів, плівок, конструкційних деталей, труб і різних ємностей.

Вініпласт (полівінілхлорид) має високу хімічну стійкість та фізико-механічні властивості. Його використовують для виготовлення труб, ємностей, вентиляторів, електроізоляторів, деталей хімічної апаратури, запірної арматури. Поліетилен, поліпропілен, особливо, вініпласт добре обробляються й зварюються.

Полістирол – твердий, жорсткий і прозорий аморфний пластик, який характеризується високою жаро- і хімічною стійкістю. Розчиняється в бензолі, стійкий до слабких кислот, лугів, спиртів, не розчиняється в мастилах і бензині. Полістирол використовують для виготовлення корпусних деталей методами лиття під тиском, пресуванням.

Фторопласти мають виключно високу хімічну стійкість проти кислот, лугів, окисників і розчинників; не змочуються водою; характеризуються низьким коефіцієнтом тертя. На відміну від поліетилену, поліпропілену та вініпласту вони не зварюються, склеюються тільки після спеціальної обробки. Фторопласти застосовують для виготовлення деталей хімічного машинобудування, підшипників ковзання, як антифрикційні покриття на метали.

Капрон – цінний хімічно інертний полімер для виготовлення машино - і приладобудівних деталей, а також для виробництва високоміцного волокна.

Епоксидні смоли – синтетичні в’язкі рідини специфічної будови, які здатні в спеціальних умовах перетворюватися на тверді неплавкі й нерозчинні полімерні речовини. Такі в’язкі рідини добре змішуються з будь-якими наповнювачами, а потім тверднуть, набуваючи будь-якої заданої наперед форми. Всі ці якості полімеру роблять їх досить зручними для використання в технології машинобудування. Епоксидні смоли є основою епоксидних клеїв, які використовують для склеювання металів та інших матеріалів.

Склопластики на основі поліефірних та епоксидних смол, які армовані склоджгутом, застосовують для виготовлення газоходів, ємностей для хімічно-агресивних середовищ тощо.

Скло органічне використовують для скління машин та приладів, виготовлення кожухів, корпусів. Окрім вищевказаних матеріалів, у хімічному машинобудуванні використовують поліаміди, капрон, капролон, поліакрилати, поліформальдегід для виготовлення підшипників ковзання, зубчастих коліс, антифрикційних матеріалів.

Полікарбонат (дифлон) використовують для труб, вентилів; поліуретани – для зносостійких деталей, які працюють при температурі від –600С до +1000С.

Гума, як конструкційний матеріал, відрізняється високими еластичними властивостями, міцністю, водо - і газонепроникливістю, діелектричними та іншими цінними властивостями. Розрізняють гуми м’які й ебоніт. З гумових сумішей виготовляють рукавиці, шланги, амортизатори, прокладки, транспортерні стрічки, приводні ремні та інші вироби. Ебоніт в основному використовується для виготовлення електротехнічних виробів. Гуму широко застосовують для гумування хімічної апаратури, труб та іншого обладнання. Синтетичні полімери відрізняються від металів такими характеристиками: більшою стійкістю в агресивних середовищах; низькою щільністю; високою стійкістю проти стирання; високими діелектричними й теплоізоляційними властивостями; здатністю поглинати й гасити вібрацію; стійкістю проти низьких температур до 77 К; простотою виготовлення; належними водовідштовхувальними властивостями. Однак ці матеріали мають недоліки, серед яких слід відмітити: незадовільну стійкість проти механічних навантажень і дій; схильність до деструкційних процесів; обмеженість експлуатаційних, температурних інтервалів; чутливість проти дії органічних розчинників, зокрема набрякливість, що прискорює деструкцію матеріалів, тощо.

Матеріали неорганічного походження

Неметалічні конструкційні матеріали неорганічного походження використовують у тих випадках, коли метали або полімери не відповідають експлуатаційним умовам або економічним міркуванням.

Бетони. Найбільш широко в промисловості використовують бетон та залізобетон (на основі цементних, силікатних в’яжучих) для виготовлення фундаментів під насоси, для спорудження великогабаритних ємностей для зберігання водних розчинів солей, промислових та стічних вод, грануляційних башт, конструкційних елементів будівель, споруд та ін. При високих температурах використовують жаротривкий армований бетон. У теперішній час усе ширше використовують полімербетони із застосуванням реакційноздатних смол, каучуків, полівінілхлориду та інших полімерних матеріалів.

Скло. Силікатне й кварцове скло використовують як конструкційний матеріал для виготовлення труб, реакційної та теплообмінної апаратури у виробництві хімічних реакторів і матеріалів із високим ступенем чистоти. Борсилікатне скло використовують для виготовлення термостійких труб (від –500С до +4000С).

ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ

Властивість (property, quality) – це сукупність характеристик металів і сплавів від яких залежить придатність виготовлення деталей та конструкцій. Одні з них легкі (магній, алюміній, титан), інші важкі (свинець). Олово, свинець - метали, які легко плавляться, а для розплаву заліза або платини необхідно витратити багато енергії. Міцність є одним з головних факторів при вироблені металу для виготовлення деталей, але не всі однаково міцні. 

Розрізняють фізичні, хімічні, механічні та технологічні властивості металів. 

Фізичні властивості металів проявляються при дії фізичних явищ, які діючи на метал, не змінюють його складу. Наприклад, при нагріванні метал розплавляється, але його склад залишається попереднім.

 Густина (solidity, strength) – величина, яка дорівнює відношенню маси металу до займаного ним об’єму. Наприклад, густина заліза дорівнює 7800 кг/м3, алюмінію 2700 кг/м3, свинцю 11300 кг/м3. 

Кольором називається здатність металів відбивати світлові промені, що на них попадають. Промені світла, відбиті від різних металів, діють на органи зору по-різному, що створює відчуття того чи іншого кольору. Наприклад, мідь має рожево-червоний колір, алюміній – білий. 

Теплопровідністю (heat/thermalconductivity) називають здатність металів проводити тепло. Чим більша теплопровідність, тим швидше тепло поширюється по металу при його нагріванні і віддається ним при охолодженні. Високу теплопровідність мають мідь та алюміній. Залізо, сталь, чавун проводять тепло в 4-6 разів гірше, ніж мідь. 

Теплоємність (thermal/heatcapacity) визначає кількість тепла, необхідного для нагрівання металу на 10. Низьку теплоємність мають платина і свинець. Теплоємність сталі і чавуну майже в 4 рази вище теплоємності свинцю. 

Плавлення (melting) – це процес переходу металу з твердого стану в рідкий. Метали із високою температурою плавлення вважають тугоплавкими (вольфрам, хром, платина), а метали з низькою температурою плавлення належать до легкоплавких (олово, свинець). Наприклад, температура плавлення заліза-15390, міді-1083, олова-2319, вуглецевої сталі - 1420-1520 0С. 

Теплове (термічне) розширення означає здатність металу, що нагрівається, збільшувати свої розміри. 

Електропровідністю називають здатність металу проводити електричний струм. Хорошими провідниками струму є срібло, мідь, алюміній. Деякі метали і сплави (ніхром) чинять електричному струму великий опір. 

Хімічні властивості. Це – здатність металів і сплавів взаємодіяти з навколишнім середовищем, вступати в хімічні сполучення, розчинятися, кородувати, чинити опір дії агресивних середовищ. Найбільш важливі з них – це окислення на повітрі, кислотостійкість, лугостійкість, жароміцність. 

Механічні властивості пов’язані з поняттям про навантаження, деформацію та напруження. Від механічних властивостей металу залежить його поведінка при деформації і руйнуванні під дією зовнішніх сил конструкцій чи деталей. 

Міцність (durability) – це властивість металів, не руйнуючись, чинити опір дії прикладених зовнішніх сил. Міцність металів характеризується умовною величиною – межею міцності. Межею міцності є навантаження , яке прикладене до зразка в момент розриву, віднесене до площі поперечного перерізу зразка: - cтиснення - розтяг - кручення - зріз - вигин.  

Пружність (resilience) - здатність металів змінювати свою форму під дією зовнішніх сил і відновлювати її після припинення дії цих сил; Відношення навантаження, при якому зразок починає мати залишкові подовження, до площини його поперечного перерізу називається межею пружності. Наприклад, межа пружності сталі до 300; міді 25;свинцю 2,5МПа. 

Пластичність (plasticity) - здатність металів, не руйнуючись, змінювати під дією зовнішніх сил свою форму, після припинення дії сил. Сталь у значній мірі пластична, а при нагріванні її пластичність зростає. Цю властивість використовують при одержанні виробів шляхом прокату та кування. 

Втомлюваність (tiredness) – зміна механічних і фізичних властивостей матеріалів під дією сил, циклічно змінюються під час напружень та деформацій. В умовах дії таких навантажень в працюючих деталях утворюються і розвиваються тріщини, які приводять до повного руйнування деталей. Подібні руйнування небезпечні тим, що можуть проходити під дією напруг значно менших границь міцності і текучості. 

Крихкість (fragile) – властивість металу руйнуватись відразу після дії прикладених до нього сил, не показуючи жодних ознак деформації (чавун). 

Твердість (hardness) – здатність металу чинити опір вдавленню в нього іншого, більш твердого матеріалу. Чавун і сталь мають високу твердість, свинець – низьку. Для перевірки твердості металів існує три методи випробування, названих за іменами їх винахідників - Бринеля, Роквелла, Віккерса: - випробування за способом Бринеля полягає в тому, що в поверхню зразка металу, під певним навантаженням, вдавлюють сталеву загартовану кульку діаметром 2,5; 5,0; 10 мм. Після вдавлювання зразка на поверхні лишається відбиток кульки. За допомогою спеціального мікроскопа вимірюється діаметр відбитка, а відтак визначається число твердості НВ: відношення прикладеного до кульки навантаження до площини поверхні відбитка називається числом твердості за Бринелем НВ. Числа твердості за Бринелем НВ для вуглецевої сталі – 1300-2800, міді – 300. свинець – 30-80 МПа, - випробування зразка за способом Роквела (HR) полягає у тому, що за допомогою преса в поверхню зразка вдавлюють алмазний конус з кутом при вершині 1200. Твердість визначається глибиною вдавлення конуса, -випробування за способом Віккерса (HV) застосовують для вимірювання твердості на невеликих ділянках термічно оброблених металів. В зразок металу за допомогою пресса вдавлюють правильну чотиригранну алмазну піраміду з кутом при вершині 1360. Ударна в’язкість – здатність металів не руйнуватись при дії на них ударних навантажень. Ударна в’язкість визначається за допомогою маятникового копра. Зразок стандартної форми встановлюють в опорах і руйнують падаючим з висоти вантажем. 

Технологічні властивості визначають здатність металів отримувати ту чи іншу обробку. До технологічних властивостей металів належать: обробка різанням, ковкість, рідкотекучість, усадка, зварюваність. 

Ковкістю (malleable) називається здатність металів, не руйнуючись, приймати потрібну форму під дією зовнішніх сил. Сталь у нагрітому стані має хорошу ковкість. 

Рідкотекучістю (seldom-fluidity) називається здатність розплавлених металів заповнювати ливарні форми. Високу рідкотекучість має сірий чавун, низьку – мідь. 

Усадкою (shrinkage) називається здатність розплавлених металів зменшувати свій об’єм при охолодженні. Ця властивість має значення в ливарній справі. Моделі виливків виготовляють з урахуванням усадки, тобто більших розмірів ніж розміри виливка. Крім того, усадка призводить до утворення тріщин у виливках. Найменшу усадку мають сірий чавун, цинкові і алюмінієві сплави. 

Обробка різанням – це здатність металів піддаватися дії різальних інструментів. Зважаючи на меншу твердість, деякі кольорові метали легше обробляти різанням, ніж чорні.

 Зварюваністю називається здатність металів міцно з’єднуватися шляхом розплавлення місця з’єднання. Добре зварюються сталі з низьким вмістом вуглецю. Чавун і сплави кольорових металів зварюються значно складніше. 

ЗВАРЮВАННЯ

Зварювання сталей

На зварюваність вуглецевої сталі істотно впливає вуглець, зі збільшенням вмісту якого її твердість підвищується, а плас­тичність зменшується.

Найкраще з'єднуються всіма способами дугового зварюван­ня низько-вуглецеві сталі (до 0,25 % С), оскільки вони практи­чно не гартуються.

Значно складніше зварювати середньавуглецеві сталі (0,40...0,45%С) через їх схильність до утворення структур підвищеної твердості і виникнення тріщин.

Високовуглецеві сталі (С = 0,46...0,75 %) зварюються дуже погано через велику схильність до утворення структур гартування та до зростання зерна в зоні термічного впливу. Перед зварюванням середньо- та високовуглецеві сталі рекомендується підігрівати до температур 100...300ºС залежно від вмісту вуглецю.

Зварювання чавунів

Зварюваність сі­рих, ковких і високоміцних чавунів незадовільна через утворення у зварному шві відбілених структур і прогартовуння зони термічного впливу, що призводить до утворення тріщин. Тому чавуни зварюють лише тоді, коли необхідно виправити незначні дефе­кти лиття або відремонтувати відповідальні деталі. Високу тве­рдість шва і зони термічного впливу можна зменшити високо­температурним і довготривалим відпуском.

Чавуни краще зварювати з попереднім підігріванням заготовок до 400...700 °С.

Зварювання алюмінію

Зварювання алюмінію та його сплавів ускладнюється через утворення на поверхні крапель електродного металу і металу ванни оксидної плівки А12О3 з температурою плавлення 2050 °С, через схильність металу шва до газової пористості і утворення тріщин, високу теплопровідність металу і низьку температуру його плавлення.

Щільна тугоплавка плівка Аl2О3, хоч і захищає метал від окислення, але заважає сплавленню крапель електрода й зварювальної ванни. Щоб позбутись оксидної плівки, використовують у покриттях електродів та у флюсах активні хлористі та фтористі солі лужних і лужноземельних металів (NаСl, КСl, BaCl2, LiF, СаF2).

Дуже часто зварювальну ванну захищають інертними га­зами.

ПРИПОЇ

Для паяння використовують припої двох видів:

• м’які з низькою температурою плавлення (до 400 оС) і відносно малою механічною міцністю з’єднання;

• тверді з високою температурою плавлення (до 900 оС) і високою механічною міцністю з’єднання.

М’які припої, до яких відносять сплави на олов’яній, свинцевій, кадмієвій, вісмутовій і цинковій основах, використовують в тому випадку, коли шов повинен забезпечувати герметичність з’єднання при відносно невисокій механічній міцності (межа міцності шва 30100 МПа). Часто застосовують олов’яно -свинцеві припої ПОС-61, ПОС-40 з вмістом олова 61% 40% відповідно.

Тверді припої, до яких відносять сплави на мідній, срібній, алюмінієвій, магнієвій і нікелевій основах, використовують для отримання міцних швів (межа міцності шва може сягати до 700 МПа). Твердими припоями можна паяти мідь, латунь, бронзу, сталь, чавун і інші сплави, крім алюмінію і його сплавів.