123268 (631322), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

6. Маркировка и структура сталей

Сталь - основной материал в машиностроении, приборостроении, строит-ве. Обладает ценным комплексом мех-х, физико-химич-х и технологич. св-в. Стали и сплавы принято классифицировать: по хим. составу, по назначению, по кач-ву, по структуре. По хим. составу: углеродистые, легированные.

Углеродистой наз-ся сталь, св-ва которой опред-ся содержанием углерода. В завис-ти от углерода сталь может быть: низкоуглеродистой (до 0,25%С), среднеуглеродистой (0,25-0,6%С), высокоуглеродистой (больше 0,6%). В сталях всегда присутствуют примеси: кремний, силициум, сера, фосфор, маргангец, О₂, Н₂, и т.д. Кремний и марганец - полезные примеси, сера и фосфор - вредные примеси. Содерж. S≤0.07%, Р≤0,07%.

Легированной сталью наз-ся такая, в кот. введены спец. эл-ты (легирующие) для получения нужных свойств. В зависимости от содержнания легирующих сталь подразд-т: низколегированную (суммарное содерж. легирующих до 2,5%), среднелегир. (2,5-10%), высоколегир. (больше 10%). По основному легирующему эл-ту стали бывают: хромистые, кремнистые, никелиевые, хромоникелиевые и т.д.

По кач-ву стали подразделяют на сталь обычного кач-ва - содержит до 0,06%S и до 0,07%P; качественная сталь - S=0,035%, Р=0,035%; высококачественные - S,P до 0,025%; особовысококачеств. - S до 0,025, Р до 0,020 и менее. Качество стали опред-ся ее металлургич-м произв-м, содержанием вредных примесей S и Р, содержанием газов.

Стали по назначению классифиц-ся так: инструментальные (примен-ся для обработки резанием, давлением, для измерит-го инстр-та); конструкционные (для изготовления деталей машин, конструкций, в строит-ве и т.д.); стали и сплавы спец-го назначения (нержавеющие, коррозионно-стойкие, износостойкие, жаропрочные, прецизионные и т.д.).

Маркировка легир-х сталей и сплавов, принятая в России состоит из буквы, означ. тот или иной легирующий эл-т и цифры, показ. содерж. этого эл-та, т.е. принята буквенно-цифровая маркировка.

Углеродистые стали обычного кач-ва маркируют Ст и цифрами от 0 до 6, указывающими условный номер марки. Иногда в марке указывают степень раскисленности при выплавке, например Ст15кп.

Качеств. конструкц. сталь отлич-ся от стали обыкновенного кач-ва меньшим содержанием серы и фосфора, но большим - кремния и марганца. Она маркир-ся цифрами, показ-ми содерж. углерода в сотых долях процента. Среди качеств-х конструкц-х сталей выдел.2 особые группы: автоматные и котельные. Авт. отлич-ся повышенной обрабатываемостью резанием и исп-ся для неответств-х деталей массового поизв-ва, изг-х на станках-автоматах (крепежных-шурупы, винты). Маркир-ся стал буквой А и цифрой, показыв. среднее содерж-ие углерода в сотых долях процента: А30. Котельные стали применяют для изг-ия котлов, сосудов, работающих под давление и при t до 450С (камеры сгорания, судовые топки и т.д.). Маркировка - буква К и цифра: 12К - 0,12%С.

Углеродистые инструментальные стали маркируют буквой У и цифрой, показ. содерж. углерода в десятых долях процента. Если сталь качеств., то в конце марки ставится буква А. У12А - 1,2%С. Выпускаются след. марки: У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13. Изг-т сверла, метчики, развертки, напильники.

Для маркировки легиров. стали примен-ся буквенно-цифровая сис-ма. Легир. эл-ты, входящие в сталь обозначают первыми буквами их названия: А-азот, Ю-алюминий, У-углерод, Н-никель, Б-необий, Х-хром, Д-медь, Р-бор, В-вольфрам, Ф-ванадий, К-кобальт, С-кремний, М-молибден, Г-марганец, Т-титан. В конструкц-х легир-х сталях первые цифры в марке показ-т содержание углерода в сотых долях %. Если легир-го эл-та содержится до 1,5%, то цифра не ставится, если больше - цифра ставится после буквы.30ХГСА, где 0,3%С, хром-1%, марганец-1%, кремний-1%, А-высококачеств. В инструмент-х легиров. сталях цифра в начале марки указ-т на содерж. С в десятых долях%. Если углерода больше 1%, то цифра в маркировке не ставится.9ХС (0,9%С, 1%хром, 1%кремний), ХВГ (С>1%, хром 1%, вольфрам 1%, марганец 1%).

Некоторые марки стали обознач-ся особо: буква Ш в начале марки означ-т шарикоподшипниковая (исп-ся для изг-ия подшипников качения). Содержание хрома в ней указ-т в десятых долях %. ШХ15 (1,5% хрома, 1%С)

Обозначен. быстрорежущ. сталей, начин. с буквы Р-эти стали обладают уникальн. свойством сохранять высокую твердость при нагреве режущей кромки до 700 ◦Си выше. Цифра после буквы Р обозн. содерж. вольфрама -основного легир. элемента в этих сталях.

Современн. быстрореж. стали содерж.: хром, кобальт, титан, и др. элементы.

Напр.: Р6М5-6%вольфрама, 5%молибдена.

Стали и сплавы разработан. и освоенные на заводе Электросталь имеют след. обозначен.: ЭИ, ЭП, ЭК. и далее порядков. номер справочника завода, стандартов и др.

Напр.: ЭИ-835=Х25Н16Г7АР→ хром 25%, никель16%, марганец7%, азот, бор

Из легир стали с особыми физ. - химич. свойствами отлич. коррозион. - стойкая сталь.

12Х18Н9Т= угрерод0,12%, хром 18%, никель9%, титан 0,8%.

Сталь имеет повышенную сопротивляем. коррозии в различных агрессивн. средах (нерж. сталь).

Особыми свойствами обладает износостойкая марганцов. сталь 110Г13Л=1,1%углерода,13%марганца, Л-литейная. Примен. для желез. дорожн. крестовин, звеньев гусениц, зубьев ковшей эксковаторов, т.е. там, где имеют место высокие ударные нагрузки и износостойк.

7. Основы термич. обраб. (ТО)

Термич. обработкой назыв. процесс обраб. металлов и сплавов путем теплового воздействия с целью изменен. структуры и свойств в необходимом направлен. ТО может быть предварит. и окончательн.

Предварит. ТО - примен. для полуфабрикатов (прокат, слитки) и заготовок для улучшен. структуры, снижен. твердости, улучшен. обрабатываемости.

Окончат. ТО подвергают разнообразные детали и инструмент для получен. необходим. свойств.

Для того, чтобы изменить свойства в результ. термич. обраб. необходимы фазовые и структурные превращен. при нагреве и охлаждении.

Превращен. характериз. определен. критич. температ., кот. показыв. диаграмм. железо-углерод. (р.18)

При нагреве и охлажд. в сталях возм. следующ. превращен.:

1) превр. феррито-цементит. смеси (перлита) в аустенит при нагреве выше 727◦С

2) распад аустенита на фер. - цемент. смесь (перлит) при охлажд. ниже 727◦С

3) превр. аустенита в мартенсит при быстром охлажд. (закалка стали)

4) превр. мартенсита в фер. - цемент. смесь при отпуске закален. стали

5) в случае высоколегир. хромоникелев. сталей при нагреве имеет место обратное мартенситн. превращен. (т.е. мартенсита в аустенит).

Большое практич. значен. при термич. обраб. имеет скорость охлажден. аустенита.

Если скорость охлажден. небольшая, то образ. фер. - цемент. смесь (перлит), если скорость охлажд. увеличить, то образ. структуры, кот. получили название сорбит и тростит.

Перлит, сорбит и тростит отлич. друг от друга толщиной феррит. и цементитн. пластин. Напр. В тростите - пластинки феррита и цемент. настолько тонкие, что их можно рассмотр. только под электронным микроскоп.

Мартенсит образуется при очень быстром охлажд. аустенита.

Основн. видами терм. обраб. явл.:

1) отжиг,

2) нормализация,

3) закалка,

4) химико-термич. Обраб. (ХТО)

Они отлич. друг от друга темпер. нагрева, длит. выдержки и скоростью охлажден.

Отжиг - процесс термич. обраб. при кот. металл нагревают выше или ниже критич. темпер. (727-911◦С). Выдерживают при этих темпер. и медленно охлажд. (как правило вместе с печью). Отжиг проводят для снятия напряжен., получен. равновесн. структуры и для выравнивания по хим. составу.

Имеют место след. разновидн. отжига:

диффузионный (t 1200◦С)

полный

неполный

сфероидезирующий

рекристаллизационный

изотермический

светлый.

Некот. разнов. предст. на рис. 19

1. Диффуз. отж. (гомогенизация) примен. для уменьшен. химич. неоднородности в слитках и отливках. Нагрев до 1100-1200◦С, выдержка зависит от металла, подвергают в основном легиров. стали. Из-за длит. выдержки при высок. темпер. имеет место укрупнен. зерен, поэтому после диффуз. отжига применяю полный (р. 19, позиция 2) и неполный (позиц.3). Полный примен. для доэвтектоидн. сталей, он приводит к снятию напряжен., повыш. пластичности и улучшает обрабатываемость. Неполн. отжиг примен. к эвтектоидн. и заэвтектоидн. сталям.

2. Сфероидезирующ. отжиг примен. для инструментальн. и шарико - подшипн. стали. Он явл. разновидн. неполн. отжига и служит для получения зернистого перлита, в кот. цементит имеет округлую форму (сфероидальную) для этого примен. маятников. отжиг. (позиц.6).

3. Изотермичю отж., проводят с целью экономии времени при этом образов. структуры происход. при постоянн. температ., а не при медленном охлажден.

4. Рекристаллиз. отжиг (темпер.650-700◦С). Подверг. изделия после холодн. пластич. деформац.

5. Высокий отпуск (темп.550-600◦С) подверг. стали мартенситного класса средне и высокоуглеродист. с целью умягчения.

6. Светлый отжиг проводят по тем же режимим, что полн. и неполн. отжиг. При этом использ. печи с защитной атмосферой с вакуумом.

Нормализация - металл нагревают выше 727-911◦С, выдержив. и охлажд. на воздухе. Нормализ. отлич. от полного отжига только большой скоростью охлажден.

Закалка. Нагрев до t выше критич., выдержка при этих t и послед-ее быстрое охлаждение. Упрочняющая термич. обр. наз. закалкой. При ней из аустенита образ. мартенсит, увеличивается твердость, прочность, уменьшается пластичность. T нагр. под закалку доэфтектоидных сталей на 30-50C выше 911C . Для эвтект. и заэвтект. на 30-50C выше 727C.

Скорость нагрева и время выдержки зав. от хим. состава, массы и конфигурации изделий. Скорость охлаждения важн. параметр при закалке, т.к именно от нее зависит образование окончательной структуры и возникновений внутренних напряжений. В качестве охлаждения среды при закалке используют воду, водные растворы солей, масел, и т.д. Они имеют разную охлаждающую способность: вода охлаждает быстрей чем масло в 6 раз, в интервале температур 550-650C. Вода применяется для обычных углеродистых сталей, масло - для легированных.

В настоящее время разрабатывается ряд водных растворов полимеров, занимающих среднее положение между водой и маслом. Закалку осуществляют различными способами:

1. Закалка в одном охладителе;

2. Закалка в двух средах (применяется для деталей сложной формы, нагретую деталь сначала охлаждают в воде затем в масле);

3. Ступенчатая, заключается в том, что нагретую до температуры закалки деталь переносят в ванну с расплавленной солью при температуре выше мартенситного превращения при этом выдержку выбирают такой, чтобы аустенит полностью превратить в тонкую смесь феррит + цементит (сорбит растит). При выборе способа закалки и охлаждения среды нужно учитывать закаливаемость и прокаливаемость стали. Под закаливаемостью понимается способность стали приобретать максимальную твердость после закалки, она зависит от содержания углерода чем больше углерода тем выше твердость. Прокаливаемость - способность стали воспринимать закалку на определенную глубину. Сердцевина и поверхность изделия охлаждается с разной скоростью, поэтому мартенсит может образовываться не по всему сечению. На нее влияют: химический состав, скорость охлаждения, величина зерна.

8. Отпуск. Это термич. обраоботка, заключающаяся в нагреве закаленной стали не выше 727C, выдержка и последующее охлаждение на воздухе. Закаленная сталь всегда подвергается отпуску, и он является окончательной термической обработкой. Цель отпуска - снять внутренних напряжений после закалки, снижение твердости и увеличение пластичности. В зависимости от того какую структуру и свойство нужно получить в изделии различают виды отпуска: низкий, средний, высокий. Низкий - нагрев закаленной стали до 150-250C, выдержка 1-3 часа и охлаждение на воздухе. Подвергаются режущие и измерительные инструменты. Средний - температура 300-450C, охлаждение на воздухе, для изделий работающих при циклических нагрузках. Высокий отпуск - температура 500-680C почти полностью снимают внутренние напряжения от закалки; применяется для конструкционных сталей, которые работают в условиях сложных напряжений и испытывают ударные нагрузки. Закалка с высоким отпуском называется улучшением, подвергаются среднеуглеродистые и низколегированные стали.

ХТО - термическая обработка в химически активных средах, в результате меняется химический состав, структура, свойства поверхностного слоя. После ХТО увеличивается твердость и прочность поверхности, увеличивается коррозионная стойкость и долговечность изделия. Чтобы изменить химический состав поверхности детали ее нагревают в специальной среде (твердой, жидкой или газообразной). В зависимости от того, каким элементом насыщается поверхность, различают следующие виды ХТО: цементация (насыщение углеродом), азотирование, нитроцементация (углерод+азот), борирование, силицирование, аликирование (насыщение алюминием), хромирование. При ХТО происходит диффузия атомов насыщающего элемента в поверхности, он взаимодействует с железом и углеродом, а также с легированными элементами в стали. Глубина проникновения и толщина полученного слоя зависит от температуры процесса и длительности выдержки.

Цементация, подверг-т низкоуглеродистые стали, при этом повыш-ся износостойкость, твердость поверх-ти, а сердцевина ост-ся вязкой и пластичн. Проводят в тв-х, жидких или газообразных средах, кот наз-ся карбюризаторами. В кач-ве твердого карбюриз-ра исп-т мелкий древ угол, жидкого - расплав солей, CaCO₃, BaCO₃, газообразного - природн газ. Наиб прогрессивной технологией явл-ся исп-ие газообр среды, т.е. природного газа, кот входит в состав спец контролируемой атмосферы, кот имеет сложный состав и хар-ся способностью науглероживать поверхность до опред концентрации углер. Атмосферу пригот-т в спец-х установках и состав атмосферы можно регулировать.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)