Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 52

Свойства

высокоогнеупорной керамики

Окислы

А1

ZrO

ВеО

MgO

СаО

ThO

ио

Темпера-

тура

плавле-

ния,

2050

2700

2580

2800

2570

3050

2760

Плот-

ность

(теоре-

тиче-

ская),

г/см

3,99

5,60

3,02

3,58

3,35

9,69

10,96

Предел прочности

при

20°С,

кгс/мм

при

рас-

тя-

жении

при

изги-

бе

при

сжа-

тии

300

210

140

150

Модуль

упругости

х 1<Г

кгс/мм

382

172

310

214

140

164,5

Твер-

дость

по

Моосу

5-6

4-5

6,5

3,5

Коэффи-

циент

линейного

расшире-

ния

а-10«,

-i

8,4

7,7

10,6

15,6

13,8

10,2

10,5

Коэффициент

теплопро-

водности

при

нулевой

пористости,

ккал/(м-ч-°С)

24,8

1,5

180

29,7

12,0

7,3

6,3

Удельное

электри-

ческое

сопротив-

ление

(объемное),

Ом

см

1016

10"

(1000°С)

101"

1015

104

10'

(800°С)

Стойкость

окисле-

нию

Средняя

Стойкость

тепло-

вому

удару

Высокая

Низкая

Высокая

Низкая

Стойкост

эрозии

Высокая

Средняя

Высокая

Керамики

из окиси магния и кальция стойки к действию основных

шлаков различных металлов, в том числе и щелочных. Термическая стой-

кость их низкая. Окись магния при высоких температурах

летуча,

окись

кальция

способна к гидратации даже на

воздухе.

Их применяют для изго-

товления тиглей, кроме того, MgO используют для футеровки печей, пиро-

метрической аппаратуры и т. д.

Керамика

из окиси бериллия отличается высокой теплопроводностью,

что сообщает ей высокую термостойкость. Прочностные свойства мате-

риала невысокие. Окись бериллия обладает способностью рассеивать ра-

диоактивные излучения высоких энергий, имеет высокий коэффициент за-

медления тепловых нейтронов, применяется для изготовления тиглей для

плавки некоторых чистых металлов, в качестве вакуумной керамики и

атомных реакторах.

Керамики

из окисей тория и урана имеют высокую температуру плав-

ления,

но обладают высокой плотностью и радиоактивны. Их применяют

для изготовления тиглей для плавки родия, платины, иридия и

других

ме-

таллов, в конструкциях электропечей (ТЮ

), для тепловыделяющих эле-

ментов в энергетических реакторах

(UO

Основные свойства керамики на основе чистых окислов приведены

табл. 52.

Тугоплавкие

бескислородные

соединения:

карбиды (МеС), бориды (МеВ„),

нитриды (MeN) и силициды (Me§i

) отличаются высокой огнеупорностью

(г„л

2500

-г-

3500°С),

высокой твердостью (иногда как у алмаза) и износо-

стойкостью по отношению к агрессивным средам. Эти материалы обла-

дают

высокой хрупкостью. Сопротивление окислению при высоких темпе-

ратурах

(окалиностойкость) карбидов и боридов составляет

900—1000°С,

несколько ниже оно у нитридов. Силициды

могут

выдерживать температу-

ру

1300—

1700°С

(на поверхности образуется пленка кремнезема).

Широкое

применение получил карбид кремния — карборунд (SiC),

имеющий плотность 3,2 г/см

изг

= 20 4- 25 кгс/мм

, ст

= 100 4- 150

кгс/мм

, твердость 9,2 по шкале Мооса. Карбид кремния устойчив к кисло-

там и неустойчив к щелочам, применяется в качестве нагревательных

стержней, защитных покрытий от окисления графита и в качестве абразива.

Нитрид бора (белый графит) с гексагональной структурой графита ис-

пользуется в качестве диэлектрика и как огнестойкая смазка. При высоком

давлении и температуре

136О°С

нитрид бора превращается в эльбор (куби-

ческая модификация р — BN) с плотностью 3,45 г/см

, обладающий высо-

кой

твердостью и выдерживающий нагревание до

2000°С.

Эльбор является

заменителем алмаза.

Каменное

литье

получается путем переплавки при

1350—1550°С

базаль-

тов, диабазов и

других

горных пород. Материал отличается высокой хими-

ческой стойкостью и износостойкостью, выпускается в виде футеровочных

плит и изделий несложной формы. Плотность каменного литья

2,9-3 г/см

, а

= ЗЭч-45 кгс/мм

изг

4-4-6,7

кгс/мм

разм

1040°С.

Его

применяют в химической, горнообогатительной и другой промышленности.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ПРИМЕНЕНИЯ

ЧАСТЬ

РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

И МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ

ДОЛГОВЕЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ

СТОИМОСТЬ

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ

Глава

XXX

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Материал, предназначенный для изготовления той или другой детали, дол-

жен обеспечить не только требуемые прочностные и технологические ха-

рактеристики, но и быть дешевым. Ниже приводятся основные сведения

стоимости различных сталей, цветных металлов и сплавов, а также неме-

таллических материалов

Наиболее дешевые стали — обыкновенного качества (табл. 53). Стои-

мость этих сталей определяется в основном видом полуфабриката. Наибо-

лее высокая цена соответствует тонколистовой стали (толщина листа

1,0—1,4

мм). Сталь, предназначенная для армирования железобетонных

конструкций (диаметром 12

—

14 мм), поступает по цене 109 руб за 1 т.

Стоимость сортовой качественной углеродистой стали кипящей и по-

луспокойной (0,8кп, 10кп, 15кп, 20кп, 08пс - 25пс) мало отличается от

стоимости сталей обыкновенного качества (95

—

114 руб за 1 т). Качествен-

ная

сортовая углеродистая сталь (28, 35, 45 и др.), в том числе с повы-

шенным

содержанием марганца (25Г, ЗОГ, 35Г и др.), имеет более высо-

кую стоимость

(104-125

руб. за 1 т). Чем больше размеры сортового

проката, тем ниже его стоимость. Например, сортовой прокат сталей 40

45 размером 8 —10 мм стоит 122 руб. за 1 т, а размером

105-200

мм — 104 руб. за 1 т.

Стоимость легированной стали зависит от химического состава стали,

типа полуфабриката и его размеров (см. табл. 53).

Низколегированные стали, содержащие небольшое количество недефи-

цитных и недорогих легирующих элементов (Mn, Si), имеют стоимость,

близкую к углеродистым сталям обыкновенного качества. Стали, содержа-

щие дорогие элементы (Ni, V, Си и др.), имеют более высокую цену. На-

пример,

стоимость 1 т сортового полуфабриката (круглого, квадратного)

размером 20

—

30 мм из стали 10ХСНД составляет 165 руб., а из сталей

15ХСНД - 143 руб.

Прейскурант № 01

—

02. Оптовые цены на сталь обыкновенного качества.

Прейскурант № 01—03. Оптов'ые цены за качественную сталь. М., Прейскурантгиз, 1967 (Госу-

дарственный комитет цен при Госплане СССР}.

473

Таблица 53

Оптовая

цена

стали

Наименование и марка

стали

Конструкционные стали:

Углеродистые обыкновенного каче-

ства (Ст1-Ст7, БСт1-БСт6,

ВСт1-ВСт5)

Углеродистые качественные (10,

15... 85)

Автоматные (А12, А20, АЗО, А40)

Низколегированные (14Г2, 17ГС,

15ХСНД и лр)

Хромистые (15Х, 20Х, 40Х)

Хромованадневые (15ХФ, 20ХФ)

Хромомарганцевые (40ХГ, 18ХГ,

ЗОХГТ, 40ХГР, 20ХГР, 15ХГР)

Хромомаргаицовопикелевая

40ХГНР

Хромокремнемаргапцовая

Хромоннкелевые *

(ЗОХН,

ЗОХНЗА)

Хромонпкельмо.шбдеповыс

(40ХНМА)

Хромопнксльвольфрамовыс

(40X11В

А)

НшролоП

38Х2МЮА

Полшппникопыс

стали:

ШХ15

ШХ15СГ

ШХ15

Полуфабрикат

Сортовой круглый и квадратный (раз-

мером 16—19 мм)

Гнутые профили (угольники, швелле-

ры и др.)

Лист

Сортовой (размером

8-250

мм)

Сортовой (размером

80-100

мм)

Калиброванный (размером 3

—

100 мм)

Сортовой (размером 20

—

30 мм)

Швеллеры (размером

10—14)

Гнутые профили (толщиной 2

—

2,8 мм)

Балки

двутавровые (номеров

16-22)

Листы толщиной 1 — 12 мм

Сортовой (размером

8-250

мм)

То же

Сортовой

Сортовой (размером 8

—

100 мм)

Сортовой (размером 8

—

250 мм)

Калиброванный (размером 51

—

100 мм)

Сортовой (размером

8—250

мм)

Калиброванный (размером 5,1 -49 мм)

Сортовой (размером

8-250

мм)

Калиброванный (размером 5,1 —

49 мм)

Сортовой (размером 8

—

200 мм)

Калиброванный (размером

5,1 -49 мм)

Сортовом (размером 8

—

250 мм)

Калиброванный (размером

5.1 -49 мм)

Сортовом (размером 12

—

200 мм)

Проволока (размером 1.4

—К

мм)

Калиброванным (размерам 9

—

49 мм)

Цена

за

т, руб.

104

115-119

107-129

104-122

121-135

131-202

107-165

108-165

126-134

106-162

114-210

116-134

144-163

122-153

177-190

143-162

172-217

168-185

230-282

223-244

276-341

270-294

422-49S

207-224

253-314

112-167

158-174

317-5SO

217-277

474

Продолжение

табл.

Наименование и марка

стали

Рессорно-пружинные стали:

65, 70, 75, 85

55С2

70СЗА

50ХФА

60С2ХФА

65С2ВА

60С2Н2А

Полуфабрикат

Сортовой (размером

8-200

мм)

Сортовой (размером 3-49 мм)

Сортовой (размером 16

—

100 мм)

Цена

за

т, руб.

104-122

135-143

150-158

170-178

215-310

323-419

211-214

Числитель - сталь ЗОХН, знаменатель - сталь ЗОХНЗА

Таблица

Коэффициент

экономичности

Марка

стали

СтЗ

ЮГ2С1

14Г2

09Г2С

Относи-

тельное

повыше-

ние

цены

на

сталь*

(«)

1,0

1,16

1,10

1.13

Относи-

тельное

повыше-

ние

сг

0 2

Ф)'

1,0

1,5

1,38

некоторых низколегированных сталей

Коэффициент

экономиче-

ской

целесо-

образности

применения

стали

= Ь:а

1,0

1,29

1,24

1,22

Марка

стали

17ГС

ЮХСНД

15ХСНД

Относи-

тельное

повыше-

ние

цены

на

сталь*

(«)

1,10

1,62

1,45

Относи-

тельное

повыше-

ние

№)

1,33

1,67

1,46

Коэффициент

экономиче-

ской

целесо-

образности

применения

стали

= Ъ:а

1,21

1,03

1.01

* Для листов толщиной 10—12 мм.

Табл. 54 иллюстрирует экономическую целесообразность применения

низколегированных сталей. Коэффициент экономической целесообразности

можно рассматривать как ориентировочный показатель, облегчающий вы-

бор марки низколегированной стали.

Коэффициент

экономической целесообразности использования стали

после термической обработки возрастает в 1,2

—

1,3 раза.

Конструкционные легированные стали содержат больше легирующих

элементов и поступают в виде сортового проката (круглого, квадратного,

шестигранного), нередко калиброванного, листов, поковок и

других

полу-

фабрикатов. Чем выше легированность стали и меньше размеры полуфа-

брикатов, тем выше цена стали. Наиболее дорогая тонколистовая и кали-

брованная сталь, цена конструкционной стали значительно возрастает

при

введении в ее состав никеля, молибдена, вольфрама и ванадия

(см.

табл. 53).

Высокую стоимость имеют коррозионно-стойкие стали (табл. 55).

Чем меньше

углерода

в хромистых и хромоникелевых аустенитных

коррозионно-стойких сталях, тем выше их стоимость. Если в аустенитных

сталях часть никеля заменена более дешевым и менее дефицитным элемен-

475

Оптовая цена

на

коррозионно-стойкие

жаропрочные стали

сплавы

Таблица

Марки

стали

Полуфабрикат

Цена

за 1 т, руб.

Хромистые:

12X13,

20X13

30X13,

40X13

Хромоникелевые

аустенитные стали:

О8Х18Н1О

12Х18Н9

12Х18Ш0Т

О8Х18Н1О

20X18Н9

12Х18Н10Т

10Х14П4НЗТ

09Х15Н8Ю

Коррозионно-стойкие

стали

Листы толщиной

0,8-3,0

мм

Сортовой (размером

8—200

мм)

Листы толщиной 0,8

—

3,0 Мм

Сортовой (размером 8

—

200)

Листы 0,8

—

15 мм

Сортовой (размером

8-200

мм)

Листы толщиной 0,8

—

3,0 мм

Сортовой (размером

8-200

мм)

Листы толщиной 0,8

—

3,0 мм

Сортовой (размером 8

—

100 мм)

429-522

242-270

442-540

242-270

795-1230

667-1030

735-1110

725-758

605-639

•691-724

818-920

508-541

734-823

675-695

40Х9С2

40Х10С2М

1Х11МФ

15Х12ВНМФ

40Х14Н14В2М

40Х15Н17Г7Ф2МС

40Х12Н8Г8МФБ

10Х11Н20ТЗР

Жаропрочные стали

Сортовой (размером

12—100

мм)

Сортовой (размером 8

—

200 мм)

Сортовой (размером

12—100

мм)

210-221

357-370

426-459

513-556

1090-1130

901-922

1470-1520

1210-1280

ХН38ВТ

ХН35ВТЮ

ХН77ТЮР

Сплавы на никелевой и зкелезоникелсвой основе

Сортовой (размером 8

—

200 мм)

Листы толщиной 0,8

—

2,5 мм

2940-3040

2190-2250

7220-7690

том — марганцем, стоимость стали уменьшается. Стоимость кислотостой-

ких сталей (см. стр. 296), содержащих большое количество Cr, Ni, Mo, Ti

других

элементов в виде листов —

2650—3170

руб., и сортового проката

1460—1880

руб. ( в зависимости от марки стали) за 1 т.

Весьма высока стоимость жаропрочных сплавов, особенно на железони-

келевой и никелевой основе (см. табл. 55).

Цены

за 1 т на проволоку (диаметром 0,5 мм) с высоким

476

электросопротивлением составляют

для

сплава Х13Ю4

—3240

руб.,

Х23Ю5-4220

руб.,

Х15Н6О-452О

руб и

Х2ОН8О-610О

руб.

Электротехническая сталь всех марок поступает

виде листа толщиной

0,1 —

1,0 мм.

Стоимость листовой стали

(750 х 1500 мм)

зависит

от

содер-

жания

кремния

толщины листа. Горячекатаная изотропная сталь

(тол-

щина

листа

0,5

мм), содержащая

1% Si,

поступает

по

цене

за 1 т

204-214

руб.,

с 2%

Si-214-228

руб. и 3% Si -

266-275

руб.

Стоимость анизо-

Таблица

Оптовая цена

на

сортовую инструментальную сталь размером

8-300

мм

Наименование

стали

Углеродистая У7 —

VI3

Легированная

X. 9ХС, ХВГ,

ХВСГ

Высокохромистая

Х12,

Х12М,

Х12Ф1

Быстрорежущая:

Р9

Р18

сталь

кобальтом

Цена

за 1 т, руб.

114-139

151-2S5

244-504

1770-1810

2500-2650

5670-5730 и

выше

Таблица

Оптовые цены

на

цветные металлы

сплавы

Металл

А1

Си

Al — особой чистоты

(A999)

Sn — особой чистоты

Си

— особой чистоты

Та

Цена

за 1 т, руб.

760

620-1250

3200

3400-4050

860-1000

530-535

9200-10

500

660-1270

460-550

Цена

за 1 кг, руб.

310

12-14

24-27

85-90

19-25

370

14-16

Сплав

На основе алюминия:

силумины

дуралюмины

Д1,

Д16

В95,

В96

АМг5,

АМгб

На основе меди:

латуни

деформируемые

латуни литейные

бронзы:

Бр

ОФ6,5-0,15

Бр

ОЦ4-3

Бр

АЖ 9-4

Бр

Б2

На

основе магния:

лптенпые

МА2,

МА5

Па

основе титана:

ВТ5

-1

ВТ14

На

основе свинца

олова:

БХ8

БСб

БК2

Цена

за 1 т, руб.

500-650

750-1370

800-1460

1070-1620

485-690

845-1125

1940-2090

1690-1900

965-1200

8360

-11 000

620-800

1510-2520

5940-6010

7260-7280

9100

1720

870

Примечание.

Стоимость литых сплавов дана

для

слитков

или

чушек,

деформи-

руемых сплавов

—

для

прутков

зависимости

от

диаметра. Стоимость металлов зависит

от

их чисто

ш.

477

Таблица

Стоимость пластмасс

Название

Термопластичные

Полиэтилен:

ПЭВД

ПЭНД

Полистирол

ударопрочный

сополимеры

Фторопласты

Полившшлхлорид

Полиамиды

Капрон

Органическое стекло

Поликарбонат (днфлон)

Оптовая

пена

за

кг. руб.

пластмассы

0.36-0.47

0,68-0.815

0,52-0,70

0,85

1.35-1.78

5.9-31

0.49-0.55

2.9-13

1,95

1,11-3,06

Название

Оптовая

цена

за

кг, руб.

Термореактивные пластмассы

Пресс-порошки

Стекловолокнит

АГ-4

Текстолит

Асботекстолит

Стеклотекстолит КАСТ'

Стеклопластик:

на основе полиэфира

эпоксидной смолы

СВАМ

0.26-0,75

2.8-3,7

3.75-9,84

2,75

4,09-4,68

1.6-2.5

10,9-11,5

Чем

больше толщина,

тем

дешевле

тропной

холоднокатаной (текстурованной) электротехнической стали,

со-

держащей

2,8-3,8%

Si,

составляет

290—408

руб. за 1 т.

Цены

на

пермаллойные сплавы зависят

от

содержания никеля

разме-

ров полуфабриката. Цена

за 1 т

сортового полуфабриката размером

8-100

мм для

сплава

45Н -

2700-2760

руб., 50Н -

2870

2940

руб,

79НМА-5130-5150

руб.

Оптовая цена

на

стали

для

постоянных магнитов, поступающих

виде

круглого

или

квадратного проката сечением

от 8 до 100 мм,

зависит

от со-

става стали

составляет

для

хромистой стали

ЕХЗ —

173 —

193 руб., за 1 т,

для

сталей, содержащих кобальт ЕХ5К5

—

1940—1980

руб. за 1 т и

стали

ЕХ9К15М

—

5070

— 5130

руб. за 1 т.

Стоимость магнитных сплавов выше.

В табл.

приведена цена инструментальных сталей. Очень дорога

бы-

строрежущая сталь, особенно содержащая кобальт.

В табл.

приведена стоимость цветных металлов

зависимости

от чи-

стоты

состава сплава.

Цветные металлы,

особенно тугоплавкие металлы,

также олово

имеют очень высокую стоимость, значительно превышающую стоимость

железных сплавов.

Стоимость различных неметаллических материалов приведена

табл.

58.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ВНЕДРЕНИЯ

В ПРОИЗВОДСТВО

i.iaea

ллл1

новых

МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДОВ

ТЕРМИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ

Под

экономическим эффектом понимают экономию, которая может быть

получена от замены более дорогого материала более дешевым, примене-

ния

той или иной упрочняющей обработки или снижения себестоимости

при

использовании новых видов оборудования и т. п.

Величина экономического эффекта не позволяет однозначно

судить

целесообразности внедрения того или

другого

технического решения, так

как

затраты на его реализацию

могут

превышать реально

получаемую

экономию.

Экономическая

эффективность определяется отношением экономиче-

ского эффекта за определенный плановый период к величине средств (тру-

да, капитальных вложений и т. д.), которые обеспечили производство эко-

номического эффекта.

Принято

различать: 1) абсолютную (общую) экономическую эффектив-

ность, которая рассматривается в масштабе народного хозяйства страны,

союзных республик, отраслей или предприятий и характеризует

общую

ве-

личину от доли производственных капитальных вложений; 2) сравнитель-

ную экономическую эффективность, которая определяется при внедрении

новых технологических процессов, оборудования или материалов; она по-

казывает экономические преимущества одного варианта решения техниче-

ской

задачи перед другим.

При

внедрении новых технологических процессов термической обработ-

ки

и новых материалов рассчитывают годовой экономический эффект пу-

тем сопоставления приведенных затрат по сравниваемым вариантам.

Приведенные затраты являются суммой капитальных вложений и себе-

стоимости, приведенных к одинаковой размерности в соответствии

с нормативом эффективности:

= d +

Ki,

где 3 - приведенные затраты на единицу продукции, руб;

С,-— себестоимость единицы продукции по сравниваемым вариантам, руб;

—

удельные

капитальные вложения в производственные фонды, руб;

— нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

Для расчетов эффективности внедрения новой техники, технологических

процессов и материалов установлен единый нормативный коэффициент эф-

В учебнике даются лишь понятия о методике определения экономической эффективности

технических ре^иенин. Более подробно эш материалы излагаются в курсе «Экономика отрас-

ли» и «Организация, планирование и управление предприятиями».

479

фективности

капитальных вложений, равный 0,15. Это означает, что на

каждый

рубль

дополнительных капитальных вложений должна быть полу-

чена экономия не менее 15 коп. Исходя из нормативного коэффициента Е

срок

окупаемости новой техники должен быть не менее < 6,6 лет.

—

f С* Г* С*

где Т

— нормативный срок окупаемости, лет; K

и К

— капитальные

вложения

в производственные фонды соответственно базовому (старому)

новому вариантам, руб; С

и С

— себестоимость годового выпуска про-

дукции соответственно по базовому и новому вариантам, руб.;

•Кдоп

- дополнительные капитальные вложения, руб.

Новая

техника (оборудование, технологический процесс или материал)

внедряется в том случае, если Т< Т

< 6,6 лет.

Из

нескольких вариантов новой техники выбирается тот, у которого ве-

личина

приведенных затрат минимальна.

Годовой экономический эффект от применения новых технологических

процессов

механизации и автоматизации производства рассчитывают по

формуле

ГОД — \^l

2/ ^ ГОД)

где З

- приведенные затраты на единицу продукции, руб;

iVrofl

- годовой объем производства в натуральных единицах, шт., т.

Для выбора варианта процесса целесообразно рассчитывать технологи-

ческую себестоимость термической обработки (С

), так как предполагается,

что применение рассматриваемых технологических процессов происходит

одних и тех же организационных условиях. В состав технологической се-

бестоимости включаются только те затраты, которые изменяются в ре-

зультате

внедрения новых технологических процессов и оборудования.

Технологическая себестоимость термической обработки включает сле-

дующие

статьи:

основные

материалы (в случае, если новые технологические процессы

термической обработки приводят к изменению материала или его расхо-

дов как

результат

собственно термической обработки);

вспомогательные материалы для технологических целей;

заработная плата основных производственных рабочих;

дополнительная заработная плата;

отчисления

на социальное страхование;

топливо и энергия на технологические цели;

расходы на содержание и эксплуатацию оборудования:

а) амортизация оборудования;

б) расходы по эксплуатации оборудования (силовая электроэнергия, за-

работная плата вспомогательных рабочих, энергетические ресурсы: вода,

пар,

сжатый

воздух);

в) ремонт;

технологическая оснастка (приспособления, поддоны, корзины, инстру-

менты,

штампы для закалочных прессов и т. п.);

расходы по содержанию производственной площади, занятой оборудо-

ванием;

480