require($_SERVER["DOCUMENT_ROOT"]."/bitrix/header.php");
$APPLICATION->SetTitle("§ 21. Металлические
материалы");
?>
В судостроении применяются черные металлы, в первую очередь углеродистые
стали, обладающие пластичностью, хорошо
свариваемые и противостоящие коррозии от воздействия соленой воды.
Стали. Применяют углеродистые судостроительные стали марок ВМСт. Зсп и С. Индексы означают: В — группа стали, которая
характеризуется различными механическими свойствами и химическим составом; М — сталь изготовляется в мартеновских печах;
сп — спокойная плавка; С — судостроительная сталь. Предел текучести этих сталей бT = 240 кГ/мм2.
Углеродистые стали отличаются малым содержанием углерода
(0,14—0,22%), а также вредных примесей серы и фосфора (не
более 0,05%). Известно, что сера придает металлу красноломкость, а фосфор — хладоломкость.
Применяются низколегированные судостроительные стали марок 09Г2, 09Г2С, 10Г2С1Д и 10ХСНД с более высокими пределами
текучести бT = 300—400 кГ/мм2 с низким содержанием углерода
(не более 0,12%) и добавками марганца, кремния, хрома, меди
и никеля.
Стали поставляются металлургической промышленностью
в виде листового проката толщиной от 4 до 32 мм и профильного
проката. Длина поставляемых листов до 8000 мм, ширина—до
2500 мм.
В судостроении ковкой преимущественно изготовляют мелкие
детали (штыри, леерные стойки, коуши и т. п.). Судовые поковки
изготовляют из-углеродистой или легированной стали.
К сталям с особыми физическими или физико-механическими
свойствами относятся:
1) нержавеющая сталь, обладающая высокой сопротивляемостью коррозии. В ее составе характерно содержание не менее
12% хрома, способствующего образованию на поверхности стойкой
окисной пленки, предохраняющей сталь от окисления. Эта сталь
хорошо сваривается и позволяет получать прочные, устойчивые
к коррозии детали. Нержавеющая сталь в морском судостроении
используется как заменитель цветных металлов и сплавов для
изготовления облицовки гребных валов, лопаток турбин и т. п.;
2) немагнитная сталь обладает слабой магнитной проницаемостью. Это достигается высоким ее легированием, при котором в состав стали вводятся никель и марганец. При добавлении
в эту сталь свыше 13% хрома она приобретает дополнительные
свойства стойкости против коррозии и кислотостойкости. Немагнитная сталь в судостроении применяется для изготовления корпусов и элементов навигационных приборов, оборудования и т. п.;
3) плакированная сталь — конструкционная углеродистая
или низколегированная сталь, покрытая тонким слоем нержавеющей стали. Такая сталь, обладая высокой прочностью основного
материала, является коррозионностойкой и вместе с тем позволяет экономить дорогой и дефицитный никель;
4) жароупорная сталь, легированная хромом, кремнием и
алюминием, не окисляется и, благодаря введению молибдена,
вольфрама, ванадия и прочих примесей, обладает высоким сопротивлением механическим нагрузкам во время работы при высоких температурах;
5) износоустойчивая сталь содержит 1,0—1,3% углерода
и 11,0—14,0% марганца, применяется для изготовления способом фасонного литья деталей, работающих на износ под давлением, таких, например, как детали землечерпательных ковшей,
драг и т. п.
Чугуны. В судостроении широко используется серый чугун
благодаря его хорошим литейным качествам и относительной легкости механической обработки. Чугунные отливки дешевле стальных и применяются для изготовления гребных винтов, кнехтов,
деталей судовых устройств, дельных вещей и т. д.
Широкое применение в судостроении получили и модифицированные чугуны, в состав которых вводятся примеси-модификаторы (силикокальций, ферросилиций, силикоалюминий
и т. д.), повышающие механические свойства отливок. Из этого
чугуна изготовляют рамки иллюминаторов, гребные винты, цилиндрические втулки и прочее.
Ковкий чугун, являющийся разновидностью серого чугуна, получается путем длительной термической обработки (отжига), отливок из хрупкого белого чугуна. Благодаря такой обработке
чугун получает некоторую пластичность — ударостойкость и меньшую хрупкость при механическом воздействии. Детали из ковкого
чугуна широко применяют в судовых системах.
В судостроении применяются следующие цветные металлы.
Алюминий и его сплавы получили широкое применение благодаря малому удельному весу (26—28 г/см³), относительной
прочности (бв до 470 кг/мм²), а также немагнитности и легкости
обработки и т. п.
Введение в алюминиевые сплавы магния, марганца, кремния,
меди, железа и других компонентов (от 1,5 до 20%) изменяет их
механические и технологические свойства.
Дюралюминий — алюминиево-медный сплав, термически
обработанный, превосходит по прочности даже некоторые стали,
но из-за низкой коррозионной стойкости он находит ограниченное
применение в судостроении.
Присадки кремния, магния, меди и цинка улучшают некоторые качества алюминия, например литейные, прочность, твердость,
но одновременно и ухудшают его пластичность, коррозионную
стойкость и т. д.
Медь и ее сплавы. Мед ь в судостроении применяется почти
исключительно для изготовления трубопроводов в специальных
системах, в электротехнике или как декоративный поделочный материал.
Бронза представляет собой сплав меди и олова, марганца,
железа и других элементов. Кроме оловянистых бронз, применяют
и безоловянистые, представляющие собой сплавы меди с алюминием и другими металлами без добавления олова, которое является дефицитным и дорогим металлом.
Бронзы отличаются высокой антикоррозионной стойкостью и
применяются преимущественно для изготовления ответственных отливок, работающих на трение в морской воде. Из бронзы изготовляют арматуру, детали судовых устройств, втулки, муфты и т. г
Латунь — сплав меди с цинком. Цинк повышает прочность
и пластичность сплава. Содержание в латуни около 30% цинка
делает ее максимально пластичной, а около 45%—максимально
прочной.
Латунь хорошо прокатывается и куется. Из нее изготовляют
поделочные листы и прутки, трубы, прессованные детали сложной конфигурации и прочие детали, получаемые литьем, прокатом, ковкой, штамповкой и прессованием и предназначенные для
работы в воде, влажном воздухе и других агрессивных средах.
Антифрикционные сплавы изготовляют на основе олова, свинца
и алюминия. Эти сплавы применяют в судостроении для заливки
подшипников скольжения, которые характеризуются малым коэффициентом трения, высокой пластичностью, минимальным износом
и нагревом.
Титан и его сплавы являются новейшими прогрессивными конструкционными материалами. Они характеризуются высокой прочностью, пластичностью, малым удельным весом (45 г/см³), высокой температурой плавления и большой антикоррозионной стойкостью.
Легирующие добавки к титану — алюминий, хром, марганец,
ванадий, железо, молибден и олово — значительно повышают
прочность сплава.
Титановые сплавы хорошо свариваются электросваркой в атмосфере аргона или гелия. Титановые сплавы куются, штампуются и прокатываются, что позволяет изготовлять из них и профильные материалы.
Титан и его сплавы пока относительно дорогие материалы, но
по мере совершенствования технологии их производства стоимость
их быстро снижается, и эти материалы все шире применяют в судостроении для изготовления особенно ответственных деталей корпуса и его элементов.
Вперед
Оглавление
Назад