Какие металлы и сплавы в автомобиле

Какие металлы и сплавы в автомобиле

Чугун —это сплав железа (до 93%), углерода (2—4%) и примесей: кремния, марганца, фосфора и серы.

Чугун называется серым, если углерод в нем находится в свободном состоянии в виде пластинчатого или шаровидного графита. Такой чугун хорошо заполняет литейную форму, легко обрабатывается резанием и поддается сварке.

Чугун называется белым (передельным), если углерод в нем химически связан с железом, образуя цементит, который придает чугуну в изломе особый блеск. Белый чугун очень твердый и хрупкий и идет главным образом на переделку в сталь и ковкий чугун.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

По ГОСТ 1412—85 установлено несколько марок отливок нз серого чугуна. Например, СЧ 20. Буквы обозначают: серый чугун, цифровое обозначение показывает величину минимального временного сопротивления при растяжении.

Ковкий чугун получают нагревом и длительной выдержкой отливки из белого чугуна при температуре 900—1000 °С с последующим медленным охлаждением. Ему присущи повышенные по сравнению с серым чугуном прочность и пластичность. Марки ковкого чугуна ( ГОСТ 1215—79) обозначаются буквами и цифрами, например КЧ35—10: КЧ — ковкий чугун; первое число — минимальное временное сопротивление разрыву (МПа Ю-1), а второе — минимальное относительное удлинение в процентах.

Из серого чугуна изготавливают маховики, корпуса сборочных единиц, гильзы блок-картеров и другие детали, а из ковкого чугуна— детали повышенной прочности и вязкости.

Стали содержат до 1,3% углерода. По химическому составу их разделяют на углеродистые и легированные, по назначению — на конструкционные, инструментальные и специальные, по качеству — на сталь обыкновенного качества, качественную и высококачественную.

Виды и сорта стали различают по маркам, установленным ГОСТ ами. Стали каждой марки присущи свой химический состав и определенные свойства.

Углеродистая конструкцонная сталь обыкновенного качества обозначается буквами Ст, после которых стоит порядковый номер стали (от 0 до 6). Нем выше номер стали, тем она прочнее и тверже.

Углеродистая конструкционная сталь качественная имеет меньше вредных примесей (серы, фосфора). Маркируют ее двузначной цифрой, характеризующей среднее содержание углерода (в сотых долях процента). Например, в стали марки 20 находится в среднем 0,20% углерода. Эту сталь применяют для изготовления шатунов, осей, валов, болтов.

Углеродистая инструментальная сталь получила буквенно-цифровой шифр от У7 до У13. Буква У означает, что сталь углеродистая, а цифра — среднее содержание углерода в десятых долях процента. В маркировке высококачественной инструментальной стали после цифры ставят букву А.

Легированные стали отличаются от углеродистых добавкой в разных сочетаниях и количествах таких элементов, как никель, хром, марганец, кремний, вольфрам, молибден и др., улучшающих свойства стали (жаростойкость, износостойкость, упругость, прочность и т. д.).

В автомобилестроении многие детали, имеющие сложную форму, отливают из углеродистой и легированной стали. Буква Л в конце обозначения марки стали указывает, что она предназначена для литья.

Цветные металлы в автомобилестроении применяют главным образом в виде сплавов.

Детали из алюминиевых сплавов приблизительно в три раза легче стальных, имеют достаточную прочность, высокую электро-и теплопроводность, хорошо обрабатываются резанием. Широко применяют сплавы алюминия с кремнием, медью и магнием.

Алюминиевые сплавы делят на литейные и деформируемые (обрабатываемые давлением, прокаткой, сваркой). Первые применяют для изготовления поршней, головок цилиндров, выпускных трубопроводов и других деталей, вторые — для деталей кузова, заклепок, прокладок, винтов.

Латуни — сплавы меди с цинком (до 38%). Они хорошо штампуются, отливаются и обрабатываются резанием. Для повышения механических свойств в латунь могут входить легирующие элементы. Для

маркировки латуней приняты следующие обозначенияз буква Л — латунь, следующие за ней буквы — легирующие элементы, первые две цифры — процентное содержание меди, последние— легирующих элементов. Например, ЛС74—3: латунь содержит 74% меди, 3% свинца, а остальное — процентное содержание цинка.

Латуни применяют для изготовления бачков и трубок радиаторов, деталей электрооборудования, различных втулок, уплотнитель-ных колец.

Бронзы — сплавы меди с оловом, свинцом, алюминием и другими элементами. Первые две буквы маркировки Бр обозначают бронзу, далее идут буквенные обозначения элементов, входящих в состав сплава, и за ними цифры, которые указывают среднее содержание элементов в процентах. Например, БрСЗО — это свинцовистая бронза, содержащая 30% свинца. В автомобилестроении применяют главным образом свинцовистые бронзы для подшипников коленчатого вала и некоторых втулок двигателей. Они обладают хорошими антифрикционными и литейными качествами, стойки против окисления и хорошо обрабатываются резанием.

Источник

Металлические материалы

Черные металлы

Для изготовления и ремонта автомобиля первостепенное значение имеют черные металлы — чугун и сталь.

Чугун — сплав железа с углеродом, содержащий более 2% углерода, а также примеси. В зависимости от количества и состояния углерода различают белый, серый, высокопрочный и ковкий литейный чугун.

Белый чугун отличается высокой твердостью и хрупкостью. В автостроении применяют для переработки в ковкий чугун.

Серый чугун обладает хорошими литейными качествами, поэтому из него изготовляют детали автомобиля. Серый чугун хрупок, но достаточно хорошо обрабатывается. Детали из этого материала можно сваривать, растачивать.

Высокопрочный чугун — это чугун, получаемый из серого чугуна путем добавки магния или редкоземельных элементов, при этом повышают прочность и пластичность чугуна. Из данного чугуна изготовляют ответственные детали.

Ковкий чугун широко применяют в автостроении благодаря хорошим механическим свойствам. Его получают путем длительного томления отливок из белого чугуна при высокой температуре.

Из ковкого чугуна выполняют детали, воспринимающие переменные нагрузки (картеры задних мостов и коробок передач, ступицы колес и др.).

Сталь. Из стали изготовляют большинство деталей механизмов и агрегатов автомобиля.

Сталью называется сплав железа с углеродом, содержащий до 2% углерода. По химическому составу сталь делится на углеродистую и легированную, по назначению — на конструкционную, инструментальную и специальную.

Конструкционная углеродистая сталь хорошо обрабатывается и сваривается. Из нее делают кожухи, крышки, тяги, рычаги, оси, валы.

Механические свойства некоторых марок конструкционной углеродистой стали приведены в таблице.

Марка стали	Предел прочности при растяжении сгв. Мн/м (кгс/мм 2 )	Относительное удлинение δ, %
Ст. 2	340 — 420 (34 — 42)	28
Ст. 3	340 — 420 (34 — 42)	26
Ст. 4	400 — 500 (40 — 50)	21
Ст. 5	420 — 520 (42 — 52)	19

Легированная сталь, помимо основных компонентов, содержит дополнительные примеси — хром, никель, вольфрам, молибден и другие, улучшающие ее свойства. К легированной стали относятся нержавеющая, жаростойкая, кислотостойкая и износостойкая.

Легированные стали широко применяют в автостроении. Из них изготовляют шестерни, валы, полуоси (приводные валы), коленчатые валы, пальцы, пружины, рессоры и подшипники.

Название и марка стали	Предел прочности при растяжении σт, Мн/м 2 (кгс/мм 2 )	Предел текучести σт, Мн/м 2 (кгс/мм 2 )	Относительное удлинение δ, %
Хромистая 30Х	900(90)	700(70)	12
Хромоникелевая 40ХН	1000(100)	800(80)	11
Хромомолибденовая 15ХМ	850(85)	650(65)	11
Хромованадиевая 20ХФ	800(80)	600(60)	12
Хромомарганцевая 20ХГ	900(90)	750(75)	10

Легированные стали маркируют цифрами и буквами. Цифры обозначают содержание в стали углерода в сотых долях процента, буквы обозначают состав легирующих элементов, например: X — хром; Н — никель; М — молибден.

В этой таблице приведены механические свойства некоторых марок легированной стали.

Цветные металлы и их сплавы

Тяжелые цветные металлы

К ним относятся: медь, олово, свинец, никель, хром, вольфрам и др. В чистом виде эти цветные металлы в автомобилестроении обычно не применяют из-за несовершенства их свойств. Сплавы же этих металлов широко используют для изготовления и ремонта автомобиля.

Медные сплавы применяют для изготовления деталей, от которых требуются высокие электро-, теплопроводность, антикоррозийная стойкость.

Оловянистая бронза является сплавом меди с оловом (от 3 до 14% олова). Сплав меди со свинцом (до 35%) называется свинцовистой бронзой.

Латунь — сплав меди с цинком (до 39% цинка). Это хорошо обрабатываемый материал, из которого изготовляют различные детали водопроводной и паропроводной арматуры, а также некоторые детали приборов (винты, трубки и т. д.).

Олово обладает высокой антикоррозионной стойкостью, высокой пластичностью и легкоплавкостью. В автомобилестроении применяют в виде сплавов с другими металлами (припой, антифрикционные сплавы).

Легкие цветные металлы

К ним относятся: алюминий и магний. В автомобилестроении алюминий и магний являются основой для получения многих сплавов, из которых изготовляют детали, требующие высокой антикоррозионной стойкости и теплопроводности.

Дюралюминий — сплав алюминия с медью (2,2 — 5,2%), магнием (0,2 — 1,6%) и другими элементами. Широко применяют для изготовления деталей, несущих переменные нагрузки, подвергающиеся воздействию воды, изменению температуры.

Силумин — сплав алюминия с кремнием (6 — 13%), используют для получения литьем самых разнообразных деталей.

Антифрикционные сплавы — сплавы, обладающие низким коэффициентом трения и используемые для изготовления подшипников скольжения или покрытия (заливки) их рабочих поверхностей.

Основные антифрикционные сплавы: сплавы олова, свинца и сурьмы (баббиты); свинцовистая и оловянистая бронза. Баббиты и свинцовистую бронзу применяют в основном для заливки вкладышей коренных и шатунных подшипников коленчатого вала и подшипников распределительного вала двигателя, оловянистую бронзу — для изготовления различных втулок (поршневых пальцев, шестерен коробки передач, вала сошки рулевого механизма, шкворней поворотных цапф), а также упорных шайб шестерен полуосей (приводных валов) и сателлитов дифференциала. Для подшипников коленчатого вала двигателей последних моделей распространены также сталеалюминиевые вкладыши.

Помимо антифрикционных сплавов, в некоторых узлах трения автомобиля (например, в шарнирах рулевых тяг и подвески) используют пластические массы, обладающие низким коэффициентом трения и не требующие смазки в процессе эксплуатации.

Контрольные вопросы

Для каких целей применяют чугун?

Как делят сталь по химическому составу и назначению?

Чем отличается сталь от чугуна?

Какие цветные металлы и сплавы применяют в автомобилестроении и при ремонте автомобиля?

Как влияет на медь добавление к ней олова и цинка?

Какие антифрикционные сплавы используют при изготовлении вкладышей подшипников коленчатого вала двигателя автомобиля?

Какие сплавы алюминия наиболее пригодны для литья?

«Автомобиль», под. ред. И.П.Плеханова

Источник

Какие металлы и сплавы в автомобиле

Из цветных металлов наиболее широко в автомобилестроении применяют медь, алюминий, олово, свинец, цинк, магний, сурьму. Применяют их главным образом как компоненты цветных и антифрикционных сплавов, а также припоев.

Медь — металл красного цвета, плотностью 8,93 г/см3 И температурой плавления 1083 °С. Медь обладает наивысшей после серебра электропроводностью и теплопроводностью.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

для изготовления электропроводов, деталей приборов электрооборудования и в качестве компонента различных сплавов.

Алюминий (А1) — металл серебристо-белого цвета, плотностью 2,7 г/см3 и температурой плавления 658 °С. Он характеризуется хорошей’ теплопроводностью и электропроводностью. На воздухе быстро окисляется, покрывается тонкой пленкой окиси, которая предохраняет его от дальнейшего окисления.

Алюминий легко поддается механической обработке, прокатке, волочению в проволоку. Он очень неустойчив в отношении действия щелочей, серной и соляной кислот. Алюминий выпускается в виде чушек, слитков, фольги.

Согласно ГОСТ 11069—64* в зависимости от способа получения и химического состава установлены три класса алюминия: особой чистоты, высокой чистоты и технической чистоты. К классу особой чистоты относится алюминий марки А999, содержащий всего 0,001% примесей, к классу высокой чистоты — алюминий марок А995, А99, А97, А95, к классу технической чистоты — алюминий марок А85, А8, А7, А6, А5, АО, А, АЕ.

В автомобилестроении алюминий применяют в основном как компонент в различных сплавах, для изготовления фольги, идущей на обкладки конденсаторов, для покрытия рефлекторов фар и т. д.

Олово (Sn) — блестящий белый металл плотностью 7,3 г/см3 и температурой плавления 232° С. Олово очень мягкий металл, обладающий высокой пластичностью, допускающей его прокатку в тонкие листы и фольгу. Чистое олово стойко в отношении коррозии и действия органических кислот.

В чистом виде олово применяется для лужения. Наиболее широкое применение олово находит как добавка в сплавы цветных металлов, Для приготовления припоев и изготовления баббитов.

Свинец (РЬ) — металл синевато-серого цвета плотностью 4,34 г/см3 и температурой плавления 327,4° С, обладает высокой пластичностью, легко обрабатывается давлением даже в холодном состоянии. На воздухе свинец быстро окисляется, покрываясь тонкой пленкой окиси серого цвета, которая предохраняет его от дальнейшей коррозии. Свинец весьма устойчив е отношении действия серной и соляной кислот, а также органических кислот, щелочей и масел. В азотной кислоте он легко растворяется. Все соединения свинца ядовиты.

Согласно ГОСТ 3778—65* в зависимости от химического состава Устанавливаются следующие марки свинца: С000, С00, СО, CI, С2, СЗ. С винец марок СО, CI, С2, СЗ выпускается в виде гладких чушек массой не более 40 кг и не менее 30 кг. В автомобилестроении свинец применяют для изготовления решеток аккумуляторных пластин, активной

массы пластин, клемм и перемычек аккумуляторов, его используют также как компонент в бронзах, припоях и антифрикционных сплавах.

Цинк (Zn) — металл синевато-белого цвета, блестящий в свежем изломе и быстро тускнеющий на воздухе, плотностью 7,13 г/см3 и температурой плавления 419° С. Цинк пластичен при повышенных температурах, имеет сравнительно хорошую коррозионную стойкость в сухой атмосфере и пресной воде. Во влажном воздухе и в воде окисляется, покрываясь тонким слоем окиси, которая предохраняет металл от дальнейшего окисления.

Цинк марки ЦВЧ наиболее-чистый, содержит всрго 0,003% примесей и выпускается в виде чушек массой не более 5 кг. Цинк всех остальных марок выпускается в виде чушек массой 19—21 кг. Цинк используется для цинкования поверхности листов и стальных изделий с целью предохранения их от коррозии, а также как компонент в цветных, антифрикционных сплавах и припоях.

Магний (Mg) — металл серебристо-белого цвета, плотностью 1,73 г/см3 и температурой плавления 650° С. Технический магний обладает слабой коррозионной стойкостью и в обычных атмосферных условиях его без защиты не применяют.

По ГОСТ 804—72 выпускается магний марок Мг96, Мг95 и Мг90. Технический магний в автомобилестроении как конструкционный материал не применяется, используется как компонент в цветных сплавах.

Сурьма (Sb) — металл белого цвета, с сильным блеском, плотностью 6,69 г/см3 и температурой плавления 630° С. Сурьма отличается очень большой хрупкостью, что не позволяет обрабатывать ее давлением. При нормальной температуре сурьма на воздухе не окисляется. Она стойка во влажной атмосфере и в разбавленных кислотах.

По ГОСТ 1089—62 в зависимости от химического состава установлены следующие марки сурьмы: высокой чистоты — СуООО, технические— СуОО, СуО, Су 1 и Су2. В марке СуООО содержание сурьмы равно 99,99%, в марке Су2 ее содержание 98,8%. Сурьма марки СуООО: выпускается в слитках в виде прутков, сурьма марок СуОО, СуО, СуI и Су2 выпускается в виде чушек, имеющих форму усеченной пирамиды, массой 15—25 кг. В чистом виде сурьму в автомобилестроении не ис-1 пользуют. Она является составной частью многих цветных и антифрикционных сплавов.

Сплавы на медной основе. К сплавам на медной основе относятся латуни и бронзы.

Латунь — это сплав меди с цинком. Латуни подразделяются на литейные и деформируемые, а последние на простые и сложные (многокомпонентные). Сложные латуни подразделяют на оловянистые, марганцовистожелезистые и др.

Повышение процентного содержания меди в составе латуни улучшает ее пластичность, теплопроводность, электропроводность и коррозионную стойкость. Относительное повышение содержания цинка улучшает обрабатываемость латуни резанием, прирабатываемость, повышает износостойкость. Включение в состав латуни свинца увеличивает ее антифрикционные свойства.

Наличие олова, марганца, кремния, железа повышает прочность латуни и способствует улучшению антикоррозионных свойств. В автомобилестроении и авторемонтном производстве широко применяют деформируемые латуни, из которых изготовляют втулки генератора, бачки радиатора, трубки водяного и масляного радиаторов, различные краники и др.

Бронза представляет собой сплав меди с оловом и другими элементами (алюминием, свинцом, кремнием, марганцем, железом и др.). В зависимости от химического состава бронзы делятся на оловянистые и безоловянистые или специальные. Оловянистые подразделяют на литейные и деформируемые.

Автомобильные детали изготовляют из оловянистых бронз, которые характеризуются достаточной прочностью, высокими антифрикционными качествами, коррозионной стойкостью, хорошей теплопроводностью. Деформируемые оловянистые бронзы отличаются, кроме того, хорошими упругими свойствами. Повышение содержания олова в оловянистых бронзах увеличивает прочность и твердость, но уменьшает пластичность и ударную вязкость. Из оловянистых бронз изготавливают арматуру, втулки шкворней, полуосевые и упорные шайбы, втулки коромысел, шатунов и др.

Сплавы на алюминиевой и магниевой основе. В состав алюминиевых сплавов входят кремний, магний, медь, цинк, марганец, железо и другие элементы. По технологическим свойствам алюминиевые сплавы подразделяются на литейные, обладающие хорошими литейными технологическими свойствами, и деформируемые, сравнительно легко поддающиеся обработке давлением, резко повышающей их прочность.

Деформируемые алюминиевые сплавы в автомобилестроении и авторемонтном производстве применяют для изготовления поршней и заклепок. Литейные алюминиевые сплавы для производства деталей автомобилей находят большее применение, чем деформируемые сплавы. Из литейных алюминиевых сплавов изготовляют поршни, головки и блоки ‘цилиндров, корпуса карбюраторов и топливных насосов, картеры коробок передач легковых автомобилей и другие детали.

В состав магниевых сплавов входят алюминий, марганец, цинк, Цирконий и другие элементы. Магниевые сплавы, как и алюминиевые, подразделяются на литейные и деформируемые.

Сплавы на цинковой основе. В состав цинковых сплавов входят алюминий, медь, магний и другие элементы. Сплавы на нинковой основе имеют низкую температуру плавления. Основным положительным’качеством цинковых, сплавов является их жидкотеку-Честь в расплавленном состоянии. Их применяют для изготовления автомобильных деталей сложной формы с тонкими сечениями методом литья под давлением. Из цинковых сплавов изготавливают корпуса карбюраторов, корпуса топливных насосов, тормозные краны, облицовку радиаторов и т. п.

Антифрикционные сплавы широко применяют в автомобилестроении для заливки вкладышей коренных и шатунных подшипников коленчатых валов двигателей, опорных втулок распределительных валов, шатунных вкладышей коленчатых валов компрессоров и других целей. В качестве антифрикционных сплавов применяют баббиты, свинцовистые бронзы и другие сплавы.

Для заливки вкладышей дизельных и карбюраторных двигателей применяют сплавы на алюминиевой основе, например сплав АСС6-5 и др. Преимуществами тонкостенных вкладышей, залитых свинцовистой бронзой или алюминиевым сплавом, является их большая прочность, меньшая вероятность выкрашивания, хорошая теплопроводность, высокая жаростойкость.

Припои. В автомобилестроении и авторемонтном производстве широко применяют оловянисто-свинцовые и медно-цинковые припои, кроме того, используют серебряные припои. Положительными свойствами серебряных припоев являются высокая механическая прочность, пластичность, электропроводность, коррозионная стойкость, однако эти припои дефинитны.

Оловянисто-свинцовые припои применяют для лужения вкладышей, заливаемых свинцовыми баббитами, для пайки радиаторов, топливных баков, деталей электрооборудования и т. п. Медно-цинковые припои применяются для пайки деталей из латуни, медных сплавов, для газовой пайки деталей из серого и ковкого чугуна и т. п. Серебряные припои применяют для пайки ответственных соединений электроприборов и электропроводов.

Источник

Какие металлы и сплавы в автомобиле

Относительное сужение площади поперечного сечения разрыву ψ в %

Сталь 30Г2 используют для штамповок, подвергающихся термической обработке (улучшению). Автомобильные рамы, сделанные из этой стали, достаточно надежны в эксплуатации. Высокое содержание марганца в данной марке стали способствует росту зерна при нагреве, это стоит учитывать во время разработки режима термической обработки.

Алюминий и его сплавы

В производстве используют в основном не добываемый из руд первичный алюминий, а вторичный, который получают после переплавки и рафинировки из отходов литейных производств, механических и штамповочных цехов.

В автомобильной промышленности наибольшее распространение получили сплавы с кремнием (силумин), с магнием (авиаль), с высоким содержанием меди (дуралюмин).

Силумины содержат от 5 до 14% кремния, и такие дополнительные улучшающие примеси. Как магний, марганец, медь и цинк. Медь улучшает механические свойства, а магний и цинк улучшают свойства сплава после старения. Данный сплав обладает хорошими литейными свойствами, но склонен к образованию окислов и газонасыщению из-за уменьшения содержащимся в сплаве железом прочностных свойств, обусловленного образованием хрупких компонентов иглообразной или пластинчатой формы. Присадка натрия (около 0,1%) позволяет приобрести мелкопластинчатое строение, благодаря чему значительно повышается прочность. Для отливки поршней подходит силумин с 11-13% содержанием кремния.

Авиаль (авиационный алюминий) применяется не только в авиации, но и в других отраслях промышленности, в том числе и в автомобилестроении. Данный сплав используют для изготовления деталей кузовов и шасси автомобилей. Магний повышает его механические свойства, а медь снижает коррозионную стойкость и пластичность, потому добавлять медь в сплав в больших количествах не рекомендуется.

Дуралюмины получили применение в штамповке и изготовлении деталей деформированием. Это сложные сплавы, прочностные качества которых можно повысить после термической обработки. В автомобильной промышленности это дуралюмины марок Д16 и Д18, которые содержат медь, магний, марганец, кремний, железо, цинк.

Как и у всех сплавов, у дуралюминов существуют определенные требования по антикоррозионной стойкости. Для улучшения этих свойств дуралюмин подвергают плакированию, т.е. покрывают перед прокаткой дуралюминовый профиль с обеих сторон тонким листом из чистого алюминия и осуществляют прокатку профиля в нагретом состоянии. Строго следят, чтобы толщина листа чистого алюминия не превышала толщину профиля больше чем на 5%.

Алюминиевые подшипниковые сплавы предоставляют возможность использования поверхностного упрочнения шеек валов с помощью закалки при нагреве токами высокой частоты, поскольку для алюминиевых подшипников требуется весьма твердая поверхность вала. Алюминиевые подшипники находят применение в некоторых случаях при индивидуальной заливке металлом стальной основы.

Данные сплавы обладают большой теплопроводностью. Их высокая твердость обуславливает то, что шейки валов тоже должны иметь повышенную твердость и быть тщательно обработанными.

Учитывая большой коэффициент расширения алюминиевых сплавов, установка достаточного зазора между валом и вкладышем необходима, чтобы не происходило заедание шейки вала.

Источники, использованные при написании статьи:

Ассонов А.Д. «Металлы и сплавы в автостроении»

Источник