lekcii (774103), страница 19
Текст из файла (страница 19)
В большинстве случаев вредны. Попадаютв сталь из вторичного сырья. Характерные примеси содержатьсяв региональных рудах. Медь в уральских, мышьяк в керченских.• Конструкционные углеродистые стали составляют 80%производства.Дешевы,имеютхорошеесоотношениемеханических, технологических свойств.• Плохо т/о,, проигрывают в абсолютных значениях прочности,конструкционной, циклической прочности.• Небольшая прокаливаемость ограничивает размер деталей ст/о.• Выпускаются обыкновенного качества (общего назначения) икачественные.• 3. Углеродистые стали обыкновенного качества• В сталях обыкновенного качества допускается повышенноесодержание вредных примесей, газов, неметаллическихвключений, табл.15.1.
Марки и химсостав по ГОСТ 380-94.• Преимущественное применение в строительстве в видегорячекатанного проката –прутков, листов, профилей (уголок,швеллер, двутавр).Табл.15.1, ГОСТ 380-94• Механические свойства г/к сталей обыкновенного качестварегламентированы ГОСТ 535-88, табл. 15.2.• Маркировка Ст2кп, Ст6пс.• Предусмотрено 3 группы и 5 категорий.• I гр. – без обработки поверхности, II – для обработки резанием,III – для горячей обработки давлением.• Категориипрокатаотличаютсянаборомнормируемыхпоказателей свойств. Для всех категорий гарантируется ζВ, ζ0,2 ,δ и угол загиба. Для других – вязкость при низких температурах,склонность к деформационному старению и др.• С ростом толщины прочностные свойства снижаются.• Стали обладают хорошей свариваемостью и пригодны дляхолодной штамповки.• Используютсявстроительстве,судостроении,с\хмашиностроении и там, где не требуется расчѐтов на прочность.Табл.
15.2ГОСТ 535-884. Углеродистые качественные стали• Более низкие уровни вредных примесей, неметаллическихвключений, гарантированный химический состав имеханические свойства имеют качественные углеродистыестали по ГОСТ1050-88. Маркировка Сталь 08, Сталь 45пс.• В кипящих сталях низкое содержание кремния (0,03%).• Механические свойства зависят от толщины проката.• Малоуглеродистые по назначению разделяют на две категории.1 – малопрочные и пластичные – для холодной штамповки(шайбы, прокладки, кожуха и др.)• 2 – цементуемые (шестерни, толкатели, кулачки, крепѐж, втулки,штуцеры, детали котло и турбо строения).• Среднеуглеродистые (30-55) применяют после т/о – улучшения,нормализации, поверхностной закалки.
Назначение - длядеталей работающих на циклические нагрузки, (шатуны,коленвалы, маховики, оси) или нагруженных, но сечение н/б12мм (ограниченно прокаливаемостью), рис.15.4 б).Рис.15.4• Для больших размеров применяют поверхностную закалку сТВЧ, рис.15.5.Рис.15.5.1- закалка ТВЧ.2- сердцевина детали.Вопросы для контроля:1. Почему стали являются основным конструкционным материалом вмашиностроении? Поясните.2. Назовите направления классификации конструкционных сталей.3. Назовите направления классификации конструкционных сталей похимическому составу.4.
Назовите направления классификации конструкционных сталей покачеству. Поясните.5. Назовите направления классификации конструкционных сталей постепени раскисления. Поясните.6. Назовите направления классификации конструкционных сталей поструктуре. Поясните.7. Назовите направления классификации конструкционных сталей попрочности.
Поясните.8. Назовите направления классификации конструкционных сталей поназначению. Поясните.9. Нарисуйте графики изменения механических свойств стали,показывающие влияние углерода. Поясните их характер.10. Как влияет углерод в стали на ударную вязкость. Поясните.11. Как влияют марганец и кремний на свойства стали? Поясните.12. Как влияют сера и фосфор на свойства стали? Поясните.13. Как влияют кислород, водород, азот на свойства стали? Поясните.14. Поясните маркировку стали Ст3сп.15. Какие группы и категории предусмотрены для сталей обычногокачества? Что они означают?16. Зависят ли механические свойства стали обычного качества оттолщины проката? Поясните.17. Какая т/о применяется для углеродистых сталей обычногокачества?18.
Приведите пример обозначения качественных углеродистыхсталей. Какие категории предусмотрены для них?19. Какие недостатки характерны для качественных углеродистыхсталей?20. Какая т/о применяется для качественных углеродистых сталей?ЛЕКЦИЯ 14ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИУчебные вопросы:1. Легированные машиностроительные стали.Назначение, маркировка, применение.2. Низко и средне углеродистые легированныемашиностроительные стали.3.Высокопрочные легированные сталиЛитература:(1) стр. 250-266.(2) стр.
322-334.• 1. Легированные машиностроительныеНазначение, обозначение, применение.• ЛЭ вводят с целью повышения конструкционной прочности, чтореализуетсяприт/о.Особенноважноувеличениепрокаливаемости.КромеСовсеЛЭувеличиваютпрокаливаемость. Обычно используют Si, Mn, Ni, Cr, V, Мо, В(микродобавки).Эффективнокомплексноелегирование,применяемое для деталей сложной формы. Маркировка.• Влияние ЛЭ на мех-е св-ва сталей рассмотрим в зависимостиот еѐ структурного состояния.• После закалки на М и низкого отпуска свойства определяютсясодержанием С в М. Прочность и др.
растут, пластичность,трещиностойкость, уд вязкость снижаются до содержания 0,4%С,далее стабилизируются, рис.16.1.стали.Рис.16.1• ЛЭ влияют на мех св-ва косвенно. Cr, V, Мо, W, имеябольшее сродство к С, чем Fе, снижаюттермодинамическую активность С, увеличиваютконцентрацию его в М и упрочняя сталь. Si, Со, Ni, Сидействуют в обратном порядке.• После закалки и высокого отпуска (структурасорбита). ЛЭ влияют прямо, и косвенно.
Прямо-упрочняют Ф, искажая кристаллическую решѐтку Fе.Искажение оценивают по выражению• ζТ =GСε2,• где G – модуль сдвига;• ε = (rFе–rЛЭ)/ rFе коэффициент размерногонесоответствия; С – концентрация ЛЭ.• Эффект упрочнения выше для ЛЭ, с большимразмерным несоответствием - Si, Mn, Ni. Меньшевлияют Cr, V, Мо, рис.16.2.• Косвенно влияют Si и карбидообразующие ЛЭ, удерживаяуглерод из-за сильного сродства.
Это задерживает распад М ивыделение из него углерода, и усиливает упрочняющеедействие ЛЭ. По степени влияния ЛЭ располагаются так Si, Cr,Мо, W, Nb, V, Ti. При совместном легировании упрочняющийэффект возрастает.• Карбидная фаза также упрочняет Ф. В присутствии ЛЭ онаболее дисперсна, а еѐ влияние растѐт с ростом содержанияуглерода.• ЛЭ снижают ударную вязкость при содержании более 1%,рис.16.3.Рис.16.2.Рис.16.3.• Исключение составляет Ni.
Mn и Cr действуют неоднозначно.• Большинство ЛЭ измельчают зерно, что повышаеттрещиностойкость, ударную вязкость, снижает порогхладноломкости. Наиболее эффективен в этом Ni.• Для обеспечения высокой КП состав ЛЭ должен бытьрационален и соответствовать задачам материала.• Cr – улучшает прокаливаемость, прочность. Вводят до2%.• Ni– наиболее полезный ЛЭ, до 5%, он дорог.• Mn часто используют как замену Ni, до 1,5%.• Si до 2%.• Мо до 0,4%, W до 1,2%, – сильные карбидообразователи.Снижение отпускной хрупкости 2-го рода, измельчение зерна,повышение стойкости к отпуску, увеличение прокаливаемости.Дороги, дефицитны.• V до 0,3%, Ti до 0,1%, аналогично Мо, W.• В, микродобавки. Эквивалентно 1% Ni, 0,5% Cr, 0,2% Мо.• 2.
Низко и средне углеродистые легированныемашиностроительные стали.• Наибольшее применение в машиностроении и приборостроениинаходятнизкоуглеродистые(цементуемые)исреднеуглеродистые (улучшаемые) стали. ЛЭ в сумме н/б 5%.Низкоуглеродистые (0,1-0,3%С) легированные стали,табл.16.4, используют в состоянии наибольшего упрочнения (зак.+ низкий отп.) со структурой отпущенного М или Б.• Повышенная прочность сочетается с пластичностью, вязкостью,трещиностойкостью, табл.16.5.• Назначениен/углеродистыхсталей–цементуемые(нитроцементуемые) детали –зубчатые колѐса, кулачки и т.п.,работающиевусловияхтрения.Работоспособностьцементованных деталей определяется не только твѐрдостьюцементованного слоя, но и прочностью сердцевины.
При низкомуровне последнего разрушение происходит под Ц - слоем.Табл.16.4Табл.16.5• Н/углеродистые стали применяют также без Ц и НЦ, если нетребуется сопротивление трению. В этом случае назначают т/озак 1+низк. отп.(табл.16.5).• Все стали кроме 18Х2Н4МА относятся к перлитному классу.• Стали 15Х, 15ХФ, 15ХР дешѐвые стали нормальной прочности.• Для снижения коробления закалку проводят в масле, прочностьнесколько ниже. Для небольших деталей, сечение до 25мм, исредних нагрузок.• Группа повышенной прочности – хромоникелевые стали12ХН3А, 20ХН3А, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А применяют для крупныхдеталей ответственного назначения.
Зак в масле, сечение до100мм, структура - отпущ М+ниж Б. Сочетание прочности ивязкости.Такжестали18Х2Н4МА,18Х2Н4ВА–хромоникельмолибденовая(хромонкельвольфрамовая)–высоколегированная. Структура М+Б при охлаждении навоздухе, в связи с чем вместо отжига проводят высокий отпускна сорбит. Прокаливается при любом сечении. Применяют длякрупных особо ответственных деталей, прочность и удвязкость – высокие, рис. 16.4.• Среднелегированные сталидорогие, имеют сложнуюХТО.
Точка Мн смещенаниже 0°С, содержат до 60%ост А, необходимаобработка холодом дляполучения высокихпрочности и твѐрдости.• Хромомарганцовые ститаном и молибденом18ХГТ, 30ХГТ, 25ХГМ –экономно-легированныедля замены дорогих ХНсталей. Вместо Ni – Mn, Tiи Мо для измельчениязерна и сниженияперегрева.Прокаливаемость 35-60мм.Рис.
16.4• Их прочность выше ХН а вязкость ниже. Назначение – деталикрупносерийного и массового производства (автомобили,тракторы, электроприводы, редукторы).• Среднеуглеродистые легированные стали (0,30,5%С). Т/о зак+выс отп (500-600°С), структура сорбита.Хорошее сочетание прочности, пластичности, уд. вязкости,трещиностойкости, снижает порог хладноломкости (высокий длялегированных сталей).• Требуемые свойства возможны лишь при сквознойпрокаливаемости, мелком зерне, без отпускной хрупкости,табл.16.6.• Применяют для деталей работающих статических, циклических,ударных нагрузок (валы, штоки, толкатели, шатуны),концентрации нагрузок, при пониженных Т°С.• Хромистые стали 40Х-50Х относятся к дешѐвым. Вязкость невысокая при высокой прочности, табл.16.6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
