1.5 Выбор материалов для изготовления вальцов

Для изготовления деталей ювелирных вальцов, был произведен выбор различных марок стали.

Сталь -- деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (и другими элементами). Содержание углерода в стали не более 2,14 %. Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.[6;с.14]

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные; в том числе по содержанию углерода -- на низкоуглеродистые (до 0,25 % С), среднеуглеродистые (0,3 -- 0,55 % С) и высокоуглеродистые (0,6--2 % С); легированные стали по содержанию легирующих элементов делятся на низколегированные -- до 4 % легирующих элементов, среднелегированные -- до 11 % легирующих элементов и высоколегированные -- свыше 11 % легирующих элементов.

Стали, в зависимости от способа их получения, содержат разное количество неметаллических включений. Содержание примесей лежит в основе классификации сталей по качеству: обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.

Большое влияние на качество сталей оказывает так называемая их раскисляемость, которая характеризуется содержанием марганца, кремния и некоторых других элементов и равномерностью их распределения. По этому параметру различают три вида стал ей: кипящая - «кп», полуспокойная - «пс» и спокойная - «сп». [23; с.144]

Кипящая сталь отличается большой неравномерностью распределения вредных примесей (особенно серы и фосфора) по толщине проката и получается при неполном раскислении металла марганцем. Характерной особенностью этого вида сталей является склонность к старению и образование кристаллизационных трещин в шве, что приводит к переходу в хрупкое состояние при отрицательных температурах.

Спокойная сталь получается при равномерном распределении примесей, поэтому она менее склонна к старению и меньше реагирует на сварочный нагрев.

Полуспокойная сталь занимает промежуточное значение между кипящей и спокойной.

Учитывая, что в сталь могут быть добавлены легирующие элементы, сталью называется содержащий не менее 45 % железа сплав железа с углеродом и легирующими элементами (легированная, высоколегированная сталь).[6;с.161]

Легированная сталь -- сталь, которая кроме обычных примесей содержит элементы, специально вводимые в определённых количествах для обеспечения требуемых физических или механических свойств. Эти элементы называются легирующими.[6; с.57]

Легирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают опасность хрупкого разрушения. В качестве легирующих добавок применяют хром, никель, медь, азот (в химически связанном состоянии), ванадий и др.[6; с.62]

Легированную сталь маркируются в соответствии с их химическим составом. Первые цифры показывают среднее содержание углерода: в конструкционной стали -- в сотых долях процента, в инструментальной стали -- в десятых долях процента. Присутствие легирующих элементов указывается буквами: Н -- никель, Х -- хром, Г -- марганец, С -- кремний, В -- вольфрам, Ф -- ванадий, М -- молибден, Д -- медь, К -- кобальт, Б -- ниобий, Т -- титан, Ю -- алюминий, Р -- бор, А -- азот. Цифры после букв указывают примерное содержание соответствующего элемента в процентах, причём, если содержание элемента составляет около 1% и менее, то цифра не ставится. Буква А в конце маркировки указывает, что сталь имеет пониженное содержание серы и фосфора, т. е. является высококачественной.[6; с.82]

Бронзами называются сплавы на основе меди, в которых основными легирующими элементами являются олово, алюминий, железо и другие элементы (кроме цинка, сплавы с которым относятся к латуням). Маркировка бронз состоит из сочетания «Бр», букв, обозначающих основные легирующие элементы и цифр, указывающих на их содержание. Бронзы очень широко используются в качестве антифрикционных материалов. Антифрикционные материалы -- это группа материалов, обладающих низким коэффициентом трения или материалы способные уменьшить коэффициент трения других материалов. К числу бронз, которые импользуются в качестве антифрикционных материалов относится большинство оловянных (кроме БрОЦ4-3) бронз, а из безоловянных - БрАМц, БрАЖ, БрАЖМц, БрАЖН. Эти бронзы применяются главным образом для изготовления 1) опор подшипников скольжения, 2) колес (венцов) червячных передач и 3) гаек в передачах "винт-гайка". [8]

БрАЖ9-4 - безоловянная бронза с высокими антикоррозионными и механическими свойствами. Эта марка представляет собой деформируемый медный сплав, содержащий 9% алюминия и 4% железа. Кроме основных легирующих элементов в его состав входит незначительное количество марганца, цинка, кремния, олова, фосфора и свинца. Бронза БрАЖ 9-4 легко поддается обработке давлением в горячем состоянии, обладает высокой прочностью и хорошими антифрикционными свойствами. В настоящее время она широко применяется в авиапромышленности и машиностроении.

В таблице 1 указан выбранный нами материал для деталей ювелирных вальцов, которые будем конструировать.

прокатка металл ювелирный

Таблица 1

Детали ювелирных вальцов и материал, из которого они изготовлены