Головна

Лекція 8. Конструкційні і спеціальні стали і сплави

  1. quot; Пану Йосипу Сталіну
  2. Алюмінієві і магнієві сплави
  3. АЛЮМІНІЙ І АЛЮМІНІЄВІ СПЛАВИ
  4. Алюміній і його сплави
  5. Алюміній і його сплави
  6. Алюміній і його сплави.
  7. Алюміній і сплави на його основі

Конструкційними називають сталі, призначені для виготовлення деталей машин або механізмів і будівельних конструкцій. Вони можуть бути вуглецевими або легованими.

Вуглецеві сталі крім заліза і вуглецю містять ряд технологічних і шкідливих домішок.

Технологічні домішки (Si до 0,37%, Mn до 0,8%, невеликі добавки Al) вводяться в сталь в процесі плавки з метою розкислення і видалення шкідливих домішок.

Шкідливі, але неминучі домішки (S і P) потрапляють в сталь з сировинних матеріалів. Сірка в сплавах заліза утворює легкоплавкую евтектики по межах зерен (Тэ= 988 ° С). При нагріванні під ковку або штампування (ТОМД> 1000 ° С) сірчиста евтектика оплавляется і при подальшому механічній дії ОМД в металі утворюються надриви і тріщини. Це явище називається красноломкость стали. Аналогічно вплив фосфору.

Залежно від змісту S і P вуглецеві стали діляться на сталі звичайної якості (? 0,050% S, ? 0,040% Р) і якісні стали (? 0,040% S, ? 0,035% Р).

Для невідповідальних або малонавантажених деталей і конструкцій використовують вуглецеві стали загального призначення (звичайної якості), які можуть поставлятися з регламентованим складом або з регламентованими властивостями, Маркування сталей загального призначення Ст.1, Ст 2 і т.д. Крім того, стали цього класу при плавці можуть піддаватися не повного раскислению. Залежно від ступеня розкислення в позначенні марки стали введені літери: кп - киплячі (малораскісленние), пс - напівспокійну і сп спокійне (розкислення повністю).

Якісні вуглецеві сталі маркуються цифрами, що вказують вміст вуглецю в сотих частках відсотка в доевтектоїдних сталях і в десятих частках відсотка в евтектоїдних і заевтектоідних, останні на початку марочного позначення мають букву У.

Наприклад, сталь 20 містить 0,20% С, а сталь У10 - 1,0% С.

Вуглецеві сталі зазвичай об'ємної загартуванню не беруть під через низьку прокаливаемости.

Для виготовлення відповідальних і важконавантажених деталей машин і конструкцій, які необхідно піддавати зміцненню термічною обробкою для досягнення необхідної конструкційної міцності, застосовують леговані стали.

Леговані стали, крім звичайних домішок містять т. Н. легуючі елементи (напр., - Cr, Ni, Mo, W, V, Nb, Ti і ін.), введені до складу сплавів для надання їм певних фізичних, хімічних або механічних властивостей, найчастіше з метою збільшення прокаливаемости і подрібнення зерна.

Розрізняють низьколеговану (сумарний вміст легуючих елементів до 2,5%), середньолеговану (2,5-10%) і високолеговану (св. 10%) сталь.

 Н нікель  Б - ніобій  Г - марганець
 Х - хром  М - молібден  Ю - алюміній
 Т - титан  Ц - цирконій  В - вольфрам
 Р - бор  З - кремній  К - кобальт
 Д - мідь  П - фосфор  Ф - ванадій
 Ч - РЗМ  А: в середині марки - азот; на початку - автоматна сталь; в кінці - високочественная (S і P ? 0,03%)

Маркування легованих сталей зазвичай проводиться за хімічним складом. На першому місці цифрами вказано вміст вуглецю в сотих чи десятих частках відсотка, аналогічно маркуванню якісних углер-ДіСтено сталей. Потім літерами зашіфрови-ються легуючі елементи, концентрації-ція яких вказана цифрами в% після відповідної букви

Спеціальні стали можуть маркуватися з відхиленнями від стандартного позначення.

За призначенням серед легованих сталей можна виділити наступні групи:

Цементуемие стали.Мають низький вміст вуглецю - 0,07% ... 0,25% і зазвичай комплексне легування, цілі якого:

-предотвратіть зростання зерна аустеніту при тривалих високотемпературних (840-980 ° С) нагревах на етапі дифузійного насичення поверхні вуглецем або вуглецем і азотом (Mo, Ti, Nb, РЗМ);

- Забезпечити наскрізну прокаливаемость (Cr, Si, Mn, Ni, B) при подальшій загартуванню.

Для виробів простої конфігурації, які не зазнають високих напруг використовують нелегіровані або малолегованих стали: 10, 20, 15Х; - Для важко навантажених деталей, що зазнають ударні навантаження, які працюють в умовах низьких температур: 18ХГТ, 20ХГНР, 20ХН3А, 25ХГНМФР.

Покращувані сталі.Середньовуглецеві (0,3-0,4% С) і середньолеговані (3-5% Л.Е. в сумі) стали. Легування направлено на забезпечення наскрізної прокаливаемости, тому що поліпшення - це об'ємна гарт, яка повинна забезпечити отримання мартенситной структури у всьому перерізі деталі, і високий відпустку 550-600 ° С. Крім того легуючий комплекс часто містить близько 0,1% елементів, подрібнюючих зерна (V, Zr, Ti, Nb).

Властивості сталей в термоулучшенном стані близькі, тому при виборі марки стали виходять з необхідною прокаливаемости.

Для деталей великого перерізу вибирають комплексно леговані стали. Щоб уникнути розвитку відпускної крихкості для деталей великого перерізу застосовують стали, леговані молібденом, наприклад 40 ХНМ, 30ХМ.

Для деталей, що працюють в умовах Півночі використовують сталі, що містять нікель, який значно підвищує ударну в'язкість і хладноломкость стали, наприклад сталь 40ХГНР.

Будівельна і арматурна стали.Для будівельних конструкцій, мостів, газо- і нафтопроводів, ферм, котлів та інших конструкцій, в яких зазвичай застосовують зварні з'єднання, вміст вуглецю обмежується ? 0,22 ... 0,25%. Використовуються вуглецеві сталі звичайної якості, наприклад Ст3, або низьколеговані, наприклад, 17ГС, 17ГСБ, 08Г2СФБ (Т50= -70 ° С).

Для армування залізобетонних конструкцій використовують пластини і прутки із сталі марок Ст3, 35ГС, 20ХГ2Ц, 80С, 23Х2Г2Т в термообробленому або необробленому стані.

Пружинні стали.При роботі пружин і ресор найбільш важливими є пружні властивості стали, тому необхідно отримати високу межу текучості sт. Високі значення sт забезпечує гартування з наступним середнім відпусткою 300-400 ° С.

Найбільшого поширення набули кременисті та кремніймарганцовістие марки пружинних сталей з вмістом вуглецю 0,5-0,7%, наприклад, 55С2, 60СГ, 60С2ХА.

Шарикоподшипниковая сталь.Елементи підшипників кочення повинні мати високу твердість, яка забезпечується гартом стали, з підвищеним вмістом вуглецю (~ 1,0-1,1%).

Заевтектоідних сталь піддається неповної загартуванню з межкрітіческого інтервалу температур від температури Аз 1+30 ... 50 ° С і після гарту має структуру мартенсит з включеннями надлишкових карбідів. Низький відпустку при 150-160 ° С практично не змінює структуру і твердість сталі, твердість> 62HRC.

Для досягнення наскрізної прокаливаемости і додаткового підвищення твердості за рахунок легування карбідів шарикопідшипникову сталь легують хромом у кількості 1,0-1,5%.

Оскільки ця сталь дуже спеціального призначення - переважно для виготовлення великогабаритних підшипників кочення, в маркуванні це відображено буквою Ш, вміст вуглецю відбито, а концентрація основного легуючого елемента хрому зазначено в десятих частках відсотка після букви Х.

Найбільш поширені марки шарикопідшипникової стали ШХ15, ШХ15ГС.

Для підшипників, що працюють в агресивних середовищах використовують сталь Х18, складу ~ 1% С, 18% Cr, ост. Fe і домішки, після гарту від 1050 ° С в маслі, обробки холодом при -70 ° С і низького отпуска150-160 ° С, при твердості 60-61 HRC.

Для підшипників, що працюють при підвищених температурах (400-500 ° С) використовують сталь типу швидкорізальної, наприклад Р9, але з пониженим вмістом вольфраму, щоб уникнути карбідної неоднорідності.

Лекція 9.



Попередня   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   Наступна

Діаграма з ідеальною евтектикой | Механічні і спеціальні властивості матеріалів | Лекція 4. Формування структур литих матеріалів. ливарні технології | Форма первинних кристалів і будова зливка. | Лекція 5. Залізовуглецеві сплави. Система залізо - графіт і залізо - цементит. | залізовуглецевих сплавів | Перетворення в сталі при нагріванні | Перетворення аустеніту при охолодженні | Перетворення при відпуску загартованої сталі | Зміна властивостей стали при термічній обробці |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати