lekcii (774103), страница 18
Текст из файла (страница 18)
СО 15334.17.471-2003 (утв. приказом Минэнерго РФот 30.06.2003 № 271) на специальном оборудовании.437.ТеплостойкостьПри температурах до 450°С специальных характеристик не вводят. Всправочной литературе приводят значения прочности, сопротивленияусталости при выбранных температурах [1].Выше 450°С дополнительно, вводятся характеристикижаропрочности - предел длительной прочности ζ50010000 и пределползучести с допустимой деформацией, например 1%:ζ5501/10000.МетодикаопределениямеханическихсвойствпоГОСТ1497-88, ГОСТ25.502-79 для температур до 450°С и попринятой для характеристик жаропрочности.
Данные приведены внормативной и справочной литературе. Например, как показано втабл.2, [1].23В качестве теплостойких материалов применяют такжечугуны, сплавы магния, алюминия, титана.8. ХладостойкостьДля низких температур эксплуатации машин в пределах откомнатных до криогенных и абсолютного 0 °К, (-273°С)хладостойкость оценивается температурой минимального значенияударной вязкости для конструкционных материалов tКСU=0,3. Болеевысокий запас КСU обеспечивает большую надѐжность работыдетали.Для отрицательных климатических температур информативнымиявляются характеристики ударной вязкости при рабочихтемпературах, температура 50% потери ударной вязкости t50, атакже все стандартные характеристики при рабочих температурах.Так же как и для других условий работы, хладостойкиематериалы собраны в группы по назначению и виду материала.
Приэтом задача выбора материала уже является частично решѐнной.Но она может быть проверена или решена заново на основевозникших данных металловедческого или другого характера.Для криогенной техники характерные температуры определяютсявидом сжиженного газа,табл.5Наряду со сталями всплавы алюминия, меди,приведены в нормативной итабл.6 (выборка) [1].качестве хладостойких применяюттитана. Значения характеристиксправочной литературе, например1. Характеристики коррозионной стойкости2.
Технологичность, экономичность, экологичность3. Требования к материалу. Структура требований, профильматериала.1. Характеристики коррозионной стойкостиПоведение различных материалов в химически активныхсредах рассмотрено в курсе «Коррозионная стойкостьматериалов». Характеристикой стойкости к коррозии принятаскорость (мм/год), глубина по ГОСТ6.130-71 или в пересчѐте – вбаллах по десятибальной шкале, табл.1.
[1]Методы определения скорости коррозии для различных еѐвидов регламентированы ГОСТ9.908-85*.Материалы для работы в агрессивных средах разбиты нагруппы по назначению, степени агрессивности среды,структурному признаку, что облегчает их выбор. Для большинствагрупп в справочной и нормативной литературе [1,3,4] приведенастойкость к коррозии в баллах и мм/год.Например, в табл.2. показана стойкость коррозионно-стойкихсплавов в разбавленной азотной кислоте при комнатной иповышенных температурах.При назначении материала важно учитывать видкоррозии, что определяетспецификухарактеристикикоррозионной стойкости.
Так склонность к межккристаллитнойкоррозии оцениваютпо углу загиба образца послесоответствующих провоцирующих процедур [1].Электрохимическуюкоррозионнуюстойкостьматериаловоценивают величиной стандартного обратимогопотенциала металла (по отношению к водородному электроду)U0 обр, величиной коррозионного тока I и др.Коррозию под напряжением оцениваютвеличинойнапряжения, (Мпа) не вызывающего характерного вида коррозии втечение базового срока в определѐнной среде, например, ζ1000 .Методики определения характеристик и их значения приведены внормативной и справочной литературе.ЖаростойкостьЖаростойкие материалы, так же как теплостойкие собраныв группы по области применения,и содержат значенияхарактеристик жаростойкости, например, табл.
4, 5 (фрагменты),[1].Созданы и применяются жаростойкие сплавы на основе меди,никеля, тугоплавких металлов.2.Характеристики долговечности инструментальныхматериаловРаботоспособность инструментальных материаловопределяется теплостойкостью,теплопроводностью,прочностью. Специальные характеристики – карбиднаянеоднородность, количество остаточного аустенита,применяются в обоснованных случаях. Применяются такжекомплексные показатели,- температура резания, время допереточки, скорость резания, твѐрдость.Как и вдругих случаях, в справочной литературе инструментальныематериалы представлены уже по назначению, что означает, чтовыбор частично проведен.
Выбирать следует уже внутри группы.Примеры приведены в таблицах (выборка) 7, [1].Обзоромприменяемыхтехническиххарактеристик(ограниченном рамками курса) завершается рассмотрение группыКонструкционная прочность.Напомним, характеристики материала состоят из несколькихгрупп, нами рассмотреныФизико-химические свойстваКонструкционная прочность(надѐжность)Другие характеристики материала, учитываемые при выбореТехнологичностьЭкономичностьЭкологичность3.
ТехнологичностьНабор технологических операций и их последовательностьсущественно влияют на трудоѐмкость изготовления машин, ихкачество и стоимость. Материал и способы его упрочненияоказывают значительное влияние на технологичность изделия.Для мелкосерийного и опытного производства предпочтительнеематериалылегкообрабатываемые,технологиилегкоперенастраиваемые, не связанные с изготовлением дорогойоснастки, тогда как для крупных серий выгоднее вложения воснастку. Литьѐ и ускоренное резание, штамповка и широкоеприменение сварных соединений, полимерных материалов имеютсвои предпочтения.Характеристиками технологичности являются- трудоѐмкостьизготовления,стоимостьнормо-часа,коэффициентиспользования материала и др. Важную роль играетвзаимозаменяемость, стандартизация, унификация производства.Примеры приведены в нормативной и справочной экономическойлитературе.4.
ЭкономичностьТак как конечной целью производства является извлечениеприбыли, снижение затрат на материал, трудоѐмкостиизготовления машин, при повышении их качества являетсяосновной задачей. Экономические характеристики - оптовая ирозничнаяценыматериала,стоимостьнормочасапроизводства на упрочнение материала, норма прибыли и др.ЛЕКЦИЯ 13УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ ОБЫКНОВЕННОГОКАЧЕСТВА И КАЧЕСТВЕННЫЕУчебные вопросы:1. Назначение и классификация конструкционных сталей.2.
Влияние углерода, ЛЭ и примесей на свойства сталей.3. Углеродистые стали обыкновенного качества.4. Углеродистые качественные стали.Литература:(1)(2)стр. 237-250.стр. 160-180.1. Назначение и классификация конструкционныхсталей• Наиболее полно требованиям к М для изготовления деталеймашин отвечают стали и чугуны.
Кроме прочности, жѐсткости,пластичности для сталей и чугунов возможно дополнительноулучшать циклическую прочность, износостойкость, твѐрдость,коррозионную стойкость и др.• Стали и чугуны относительно недороги в массовомпроизводстве.• Стали и чугуны завоевали место основных конструкционныхматериалов 20-21 вв.• Разработано около 2000 марок сталей и сплавов.Классификация конструкционных сталейНАЗНАЧЕНИЕХИМСОСТАВКАЧЕСТВОСТАЛЬКОНСТРУКЦИОННАЯПРОЧНОСТЬСТРУКТУРАСТЕПЕНЬРАСКИСЛЕНИЯКлассификация по химическому составуКлассификация по качеству (металлургическому,по вредным примесям)СТАЛИКлассификация по степени раскисления••••Раскисление – удаление изжидкой стали кислорода.Спокойные стали раскисляютMn, Si, Al.
При разливке они невыделяют газ.Кипящие только Mn. Кислородреагирует с С . СО удаляется(вскипает пузырями споверхности). Содержание газов– повышенное. Дешѐвая сталь.Полуспокойные –промежуточное положение.СТАЛЬПОЛУСПОКИПЯЩАЯСПОКОЙНАЯКОЙНАЯ(КП)(СП)(ПСП)Классификация по структуре• По структуре в отожжѐном (равновесном) состоянии.СТАЛЬСТАЛЬДОЭВТЕКТОИДНЫЕ1.Углеродистые2.ЛегированныеЭВТЕКТОИДНЫЕ1.Углеродистые2.ЛегированныеАУСТЕНИТНЫЕ1.ЛегированныеNi, MnФЕРРИТНЫЕ1.ЛегированныеCr, Si, V, W и др.•По структуре в нормализованном состоянии.СТАЛЬПЕРЛИТНЫЕ1.Углеродистые2.НизколегированныеМАРТЕНСИТНЫЕ1.Средне,2.высоколегированныеАУСТЕНИТНЫЕ1.ЛегированныеNi, MnФЕРРИТНЫЕ1.ЛегированныеCr, Si, V, W и др.Классификация по прочности (пределу прочности)ВЫСОКОПРОЧНЫЕζВР> 1500 МПаПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИζВР= 1000-1500 МПаСТАЛИ НОРМАЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИζВР< 1000 МПаКлассификация по назначениюСТАЛИМАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЕСТАЛИМАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ(ДЕТАЛИ МАШИНИ МЕХАНИЗМОВ)СТРОИТЕЛЬНЫЕ(МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ)2.
Влияние углерода, ЛЭ и примесей насвойства сталей• Хим состав сталей включаетFe , С, ЛЭ и примеси.• Углерод (до 0,8%) оказываетопределяющее влияние насвойства с учѐтом структурыи т/о.• После отжига стали имеютФ+П структуру и фазы Ф, Ц.• Ц хрупкий и прочный, Фмягкий и пластичный.• Количество Ц увеличиваетсяпропорционально содержанию С, соответственноизменяются механическиесвойства сталей, рис.15.1.Рис.15.1.• С повышает верхний порогхладноломкости, расширяяинтервал перехода в хрупкоесостояние, рис. 15.2.• 0,1%С повышает верхнююграницу на 20°С.• С снижает технологическиесвойства стали, обработкудавлением, свариваемость.Рис. 15.2.Влияние ЛЭ и примесей• Марганец (до 0,8%) является полезной примесью, вводится всталь для раскисления.
Уменьшает вредное влияние серы икислорода.• Кремний (до 0,4%) является полезной примесью, вводится всталь для раскисления. Оказывает упрочняющее действие.• Сера, вредная примесь (до 0,05% и менее). Находится в видесульфидов. Сульфид FeS образует с Fe низкоплавкую (988°С)эвтектику по границам зѐрен. Это вызывает красноломкостьстали –хрупкость при горячей обработке давлением, горячиетрещины при сварке.• От красноломкости предохраняет Mn, связывает серу всульфид MnS, который не образует легкоплавкой эвтектики.• В то же время сульфиды, оксиды, нитриды и др.неметаллические включения являются концентратораминапряжений, снижают пластичность и вязкость сталей.• Сера улучшает обработку резанием.• Фосфор (до 0,04% и менее)вредная примесь.
Вызываетхладноломкость – снижениевязкости при низкихтемпературах,холодные трещины всварных швах, рис.15.3.0,01%Р повышает порогхладноломкости на 25°С.Присутствие углеродаусиливает действие Р.Полностью удалить Рзатруднительно, егосодержание ограничивают.Рис.15.3.1 -0,008%Р2 -0.06%Р• Кислород, водород, азот – вредные примеси. В формеоксидов, нитридов снижают пластичность, повышают склонностьк хрупкому разрушению. Атомы N образуют атмосферыКоттрелла, закрепляя дислокации и вызывая эффект старенияснижают пластичность сталей.• Н очень подвижен, в атомарном состоянии легко диффундирует встали. Вызывает резкое охрупчивание в мартенситныхструктурах. Накапливается в порах, вызывая рост давления,надрывы – флокены.• Наводороживание стали имеет место при травлении,гальванообработке и работе в водородосодержащих средах.• Случайные примеси.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
