Для маркировки легированных сталей применяют буквенно-цифровой шифр. В начале марки помещают число, обозначающее среднее содержание углерода в десятых долях процента (однозначное число) или сотых долях процента (двузначное число). Если перед маркой число не стоит, то это означает, что сталь содержит углерода 1 % или более. Вид легирующих компонентов обозначают буквой: Х-хром, Н-никель, Т-титан, Ф- ванадий, М-молибден, В-вольфрам, Г-марганец, С-кремний и т. д. После каждой буквы указывают содержание в процентах соответствующего элемента. Если содержание какого-либо легирующего элемента менее 11,5%, число не проставляют. В конце марки высококачественной стали ставят букву А. Это означает, что в составе стали вредных примесей (серы и фосфора) не более чем по 0,03 %. В марке стали качественной, содержащей несколько больше серы и фосфора, нет буквы А.
Расшифруем марки легированных сталей, наиболее часто используемых в производстве товаров.
12Х13, 20Х13, ЗОХ13, 40Х13 - качественные хромистые коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали, содержащие соответственно 0,12; 0,2; 0,3; 0,4 % углерода и 12-14 % хрома.
12Х18Н9, 17Х18Н9 - качественные хромоникелевые стали, содержащие 0,12; 0,17 % углерода, 17-18% хрома и 8-10 % никеля.
9ХС - качественная инструментальная хромо-кремниевая сталь с содержанием в среднем 0,9 % углерода, около 1 % хрома и 1 % кремния.
Некоторым многокомпонентным сталям присвоены марки, которые представляют собой условное обозначение. Например, марки быстрорежущих инструментальных сталей состоят из буквы Р и числа, указывающего примерное содержание основного легирующего компонента вольфрама (Р9, Р18).
Чугун – сплав железа с углеродом (содержание больше 2,14%) и другими элементами. Вырабатывают чугун выплавкой из железных руд в доменных печах.
Чугуны по назначению подразделяют на передельные, литейные, высокопрочные, ковкие, легированные. Для изготовления товаров народного потребления используют главным образом серый литейный чугун. Изделия из чугуна дешевле аналогичных изделий из стали или цветных металлов. Однако чугун хрупкий, что необходимо иметь в виду при хранении, транспортировании и эксплуатации чугунных изделий. Маркировка серого литейного чугуна состоит из букв и чисел: СЧ 00, СЧ 12-28, СЧ 38-60. Буквы обозначают «серый чугун», первое число - предел прочности при растяжении, а второе - при изгибе в кгс/мм. Механические свойства чугуна марки СЧ 00 стандартом не нормируются. Из серого чугуна изготовляют посуду, замки, мясорубки, печные приборы, радиаторы центрального отопления и т. д.
1.4. Цветные металлы и их сплавы.
Из цветных металлов в производстве товаров народного потребления наиболее часто применяют алюминий, медь, цинк и их сплавы. Кроме того, используют никель, хром, олово, серебро, золото и платину.
Алюминий - белый серебристый металл с малой плотностью, высокой коррозионной стойкостью к атмосферным воздействиям и пресной воде, нетоксичный, пластичный, с высокой тепло- и электропроводностью. Вместе с тем алюминий по прочности и жесткости уступает черным металлам. Кроме того, он не стоек в кислой и щелочной среде.
Поэтому алюминиевая посуда не используется для маринадов, солений, кисломолочных продуктов. Из алюминия изготовляют упаковочный материал (фольгу), электрические провода, детали бытовых холодильников, посуду. Однако для этих целей чаще применяют не технически чистый алюминий, а его сплавы, которые классифицируют по способу переработки в изделия на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы, перерабатываемые методом давления, бывают не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой. Не упрочняемые сплавы ненамного прочнее технически чистого алюминия, но зато они имеют высокие пластичность и коррозионную стойкость. Поэтому их используют для изготовления баков стиральных машин (вместо нержавеющей стали) и посуды (бидонов, кастрюль, чайников, кофейников и др.), методом глубокой вытяжки. Эти сплавы могут быть получены сплавлением алюминия с марганцем (марки АМц) или с магнием (марки АМг).
Наиболее распространенным упрочняемым сплавом алюминия является дюралюмин. Для его получения алюминий сплавляют с медью, магнием, марганцем. Дюралюмин по механическим свойствам приближается к углеродистой конструкционной стали, но имеет пониженную коррозионную стойкость. Для защиты от коррозии его покрывают (плакируют) чистым алюминием. Это обеспечивает достаточную коррозионную стойкость изделий из дюралюмина, хотя их прочность при этом несколько уменьшается. В производстве товаров народного потребления дюралюмин используют в основном в качестве конструкционного материала при изготовлении мебели с металлическим каркасом и спортивного инвентаря.
Литейные сплавы алюминия получают чаще всего на основе системы алюминий-кремний. Их называют силуминами и используют для отливки деталей сложной конструкции, для которых не обязательны высокие механические свойства (худо- жественно-декоративные изделия, дверные ручки, чайники). Для изделий с более высокими прочностными показателями (замков, мясорубок, посуды, столовых приборов, деталей инструментов) используют сплавы, содержащие упрочняющие добавки (медь, марганец, магний). Сплав, изготовленный из металлолома и отходов, называется вторичным литейным сплавом алюминия. Сплав, содержащий не более 0,15 % свинца, 0,015 % мышьяка и 0,3% цинка, называется пищевым и применяется для изготовления изделий, соприкасающихся в процессе эксплуатации с пищей (посуды, столовых приборов, мясорубок, шинковок, соковыжималок).
Медь - розовато-красный металл, тяжелый, эластичный, с очень высокими тепло- и электропроводностью. Медь хорошо противостоит коррозии на воздухе, но во влажной среде и в атмосфере, загрязненной промышленными выбросами, быстро тускнеет, покрывается зеленым налетом, при этом образуются очень токсичные соединения меди. Медь широко используют для изготовления электрических проводов, шнуров, контактов и т. д. На основе меди получают многочисленные сплавы, объединенные в две группы латуни и бронзы.
Латуни представляют собой сплавы меди с цинком; к никелевым латуням относятся мельхиор и нейзильбер. Обычные латуни могут содержать до 50 % цинка, который существенно влияет на механические свойства сплава. По мере увеличения до определенного предела концентрации цинка возрастает прочность сплава при сохранении достаточной пластичности.
Поэтому из латуни изготовляют обычно методом глубокой вытяжки изделия сложной конфигурации (чайники, кофейники, самовары, гильзы охотничьи и т. д.). Мельхиор (сплав меди с 18-20 % никеля) и нейзильбер (содержит кроме меди 13,5 % никеля и 18-22% цинка) по внешнему виду напоминают серебро, имеют высокую коррозионную стойкость и пластичность. Используют никелевые латуни для изготовления столовой посуды, столовых приборов, художественно-декоративных и ювелирных изделий.
Бронзы - это сплавы меди с другими элементами. Наиболее распространены оловянные бронзы. Они обладают хорошими литейными свойствами и малой усадкой при затвердевании и охлаждении. Поэтому, из оловянной бронзы изготовляют литьем сложные по конфигурации изделия: подсвечники, декоративно-художественные изделия (статуэтки, барельефы, плакаты), ручки дверные, краны, вентили и др. Обычно содержание олова в бронзе не превышает 11 %. Наряду с оловом бронза может содержать 5-10 % цинка (для удешевления), 3-5% свинца (для уменьшения хрупкости) и до 1 % фосфора (для улучшения обрабатываемости резцом).
Цинк - светло-серый с синеватым оттенком металл, легкоплавкий и хрупкий. Используют его главным образом для нанесения защитных покрытий на стальную посуду (ведра, корыта, тазы и др.), гвозди, приборы для окон и дверей, стиральные доски и т. д. Цинковые покрытия обладают высокими защитными свойствами, так как образуют плотную защитную пленку при повышенной влажности. Следует, однако, помнить, что при воздействии на оцинкованные изделия растворов кислот, щелочей или горячей воды образуются токсичные вещества. При легировании цинка алюминием получают сплавы с хорошими литейными свойствами, но малой прочности. Для повышения прочностных показателей в цинковые сплавы вводят до 3,5% меди. Эти сплавы используют преимущественно для отливки сложных по форме деталей швейных, счетных и пишущих машин, замков, ручек ножей и вилок.
Никель - серебристый с желтоватым оттенком металл, очень пластичный, тяжелый, с довольно высокими механическими свойствами. После полирования никель сильно блестит, имеет приятный внешний вид. Кроме того, он отлично противостоит коррозии на воздухе, в воде и растворах кислот. Поэтому никель используют преимущественно в качестве защитно-декоративных покрытий столовых приборов, приборов для окон и дверей, инструментов, посуды, велосипедов, металлической мебели и т. д. Как конструкционный материал никель в производстве товаров народного потребления не применяют. Однако на никелевой основе получают сплавы, некоторые из которых находят применение при изготовлении электротоваров. Это в первую очередь нихром - сплавы никеля с хромом. Они отличаются высоким электросопротивлением и окалино-стойкостью. Применяются для изготовления электронагревательных элементов электроплиток, утюгов, чайников и т. п.
Хром - твердый тугоплавкий серебристо-синеватый металл с очень высокой коррозионной стойкостью. Применяют хром для получения защитно-декоративных покрытий, обеспечивающих повышенную износостойкость деталей инструментов, приборов для окон и дверей, автомашин, велосипедов, мотоциклов, часов и т. д.