materialovedenie_kurs_lektsiy_ (804370), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Новейшая техника предъявляет высокие требованияк прочности стали ( σ = 1500-2500 МПа). Этим требованиям соответствуютмартенситностареющие стали сочетающие высокую прочность с достаточнойвязкостью и пластичностью. Они представляют собой практическибезуглеродистые (до 0,03% С) сплавы железа с никелем (17-26% Ni),дополнительно легированные титаном, алюминием, молибденом, ниобием икобальтом. Широкое распространение получила сталь Н18К9М5Т. Онаподвергается закалке на воздухе с 800-850°С. Высокую прочностьмартенситностареющие стали получают в результате старения, представляющегособой отпуск, производимый при температуре 450-500°С.
В результате такойтермообработки сталь Н18К9М5Т имеет предел прочности σв = 2000 МПа.Кроме упомянутой выше стали нашли применение стали Н12К8М3Г2Μ10X11М2Т, Н12К8М4Г2 и другие. Мартенситностареющие стали применяют вавиационной промышленности, в ракетной технике, судостроении и т. д. Ониобладают хорошей свариваемостью и обрабатываемостью. Эти стали являютсядостаточно дорогостоящими.Пружинные стали. В пружинах и рессорах используются только упругиесвойства стали. Возникновение пластической деформации в них недопустимо,поэтому высоких требований к пластичности и вязкости не предъявляется.Основное требование к пружинной стали — высокий предел упругости σ (см.раздел 1.2).
Хорошие упругие свойства стали достигаются при повышенномсодержании углерода (0,5-0,7%) и применении термообработки, состоящей иззакалки и среднего отпуска при температуре 350-450°С. После такойтермообработки сталь имеет троститную структуру.Углеродистые пружинные стали (65, 70, 75) вследствие низкойпрокаливаемости используются для пружин небольшого сечения. Они могутработать при температуре до 100° С. Стали, легированные кремнием и марганцем(60С2, 60СГ и др.) предназначены для больших по размеру упругих элементов иобеспечивают их длительную и надежную работу. Для ответственных пружинприменяют высококачественные стали легированные хромом и ванадием (50ХФА,50ХГФА). Эти стали могут работать при температуре до 300° С.
Из нихизготавливают, например, рессоры легковых автомобилей.Износостойкие стали способны сопротивляться процессу изнашивания.Изнашивание — это процесс постепенного разрушения поверхностных слоевтрущихся деталей, который приводит к уменьшению их размеров (износу).Износостойкие стали можно разделить на три группы.В первую группу входят стали, износостойкость которых достигаетсявысокой твердостью поверхности.
Они подвергаются закалке и низкому отпускуили химико-термической обработке. Имеют структуру мартенсита или мартенситас карбидными включениями. К этой группе относятся подшипниковые стали, изкоторых изготавливаются шарики и ролики подшипников качения. Онимаркируются буквами ШХ и цифрой показывающей содержание хрома в десятыхдолях процента, содержат также марганец и кремний (ШХ4, ШХ15, ШХ15СГ,ШХ20СГ). Содержание углерода в них около 1%.Ко второй группе относятся стали, износостойкость которых достигаетсясмазывающим действием графита. Эти стали имеют в структуре графитныевключения, которые в процессе изнашивания выходят на поверхность и выполняютроль сухой смазки.
Эти стали имеют высокое содержание углерода (-1,5%) икремния (-1%), что повышает способность к графитизации. Эти стали подвергаютсяграфитизирующему отжигу, который аналогичен отжигу ковкого чугуна (см.раздел 3.3.).Третью группу составляют стали износостойкость которых достигаетсяповышенной склонностью к наклепу. Это, прежде всего, сталь 110ΓΙ3. Она имеетневысокую твердость, которая при действии давления и ударов резко повышается,за счет чего и достигается износостойкость. Эта сталь подвергается закалке от1100°С в воде, после чего получает аустеннтную структуру.
Плохо обрабатываетсярезанием, поэтому применяется в литом состоянии.5.2. Стали со специальными свойствамиКоррозиониостойкие (нержавеющие) стали. Коррозией называется разрушениеметалла под действием внешней агрессивной среды в результате ее химическогоили электрохимического воздействия. Различают химическую коррозию,обусловленную воздействием на металл сухих газов и неэлектролитов (например,нефтепродуктов) и электрохимическую, возникающую под действием жидкихэлектролитов или влажного воздуха. По характеру коррозионного разрушенияразличают сплошную и местную коррозию.
Сплошная коррозия захватывает всюповерхность металла. Ее делят на равномерную и неравномерную в зависимости оттого, одинаковая ли глубина коррозионного разрушения на разных участках. Приместной коррозии поражения локальны.. В зависимости от степени локализацииразличают пятнистую, язвенную, точечную, межкристаллитную и др. виды местнойкоррозии.Самый надежный способ защиты от коррозии — применениекоррозионностойких сталей.
Коррозионная стойкость достигается при введении всталь элементов, образующих на ее поверхности тонкие и прочные оксидныепленки. Наилучший из этих элементов — хром. При введении в стапь 12-14%хрома она становится устойчивой против коррозии в атмосфере, воде, ряде кислот,щелочей и солей. Стали, содержащие меньшее количество хрома, подверженыкоррозии точно так же, как и углеродистые стали. В технике применяют хромистыеи хромоникелевые коррозиониостойкие стали.Хромистые коррозиониостойкие стали могут содержать 13, 17 или 25-27%хрома.
Стали марок 08X13, 12X13, 20X13 подвергаются закалке от 1000°С иотпуску при 600-700°С. Их применяют для изготовления деталей с повышеннойпластичностью, работающих в слабоагрессивных средах. Стали 30X13, 40X13подвергаются закалке и отпуску при 200-300°С. Из них изготавливают режущий,мерительный и хирургический инструмент.Стати 12X17, 15X28 имеют более высокую коррозионную стойкость.Подвергаются отжигу при температуре 700-780°С.
Используются для оборудованиязаводов легкой и пищевой промышленности, труб, работающих в агрессивныхсредах, для кухонной посуды.Хромоникелевые стали обычно содержат 18% хрома и 9-12% никеля(04Х18Н10, 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т и др.). Они имеют более высокуюкоррозионную стойкость по сравнению с хромистыми сталями, лучшиемеханические свойства, хорошо свариваются. Эти стали имеют аустенитнуюструктуру. Их термообработка состоит из закалки от температуры 1100-1150°С вводе без отпуска.Хромоникелевые стали склонны к межкристаллитной коррозии. Она быстрораспространяется по границам зерен без заметных внешних признаков.
Этопроисходит вследствие образования карбидов хрома по границам зерен, чтоприводит к уменьшению содержания хрома в поверхностном слое зерна. Чтобыкарбиды хрома не образовывались, надо либо использовать стали с пониженнымсодержанием углерода (до 0,04%), либо дополнительно легировать сталь титаном,связывающим углерод в карбид титана.Используются хромоникелевые стали в пищевой и химическойпромышленности, в холодильной технике. Поскольку никель дорогостоящийэлемент, иногда его частично заменяют марганцем и используют сталь10Χ14Γ14Η4Τ.Другие методы защиты от коррозии.
Распространенным средством защиты откоррозии является нанесение на защищаемый металл различных покрытий.Металлические покрытия наносятся различными способами. При погружении врасплавленный металл поверхность изделия покрывается тонким и плотным слоем,затвердевающим после извлечения изделия. Этот способ применяется длянанесения покрытий цинком, оловом, свинцом и алюминием, температураплавления которых ниже, чем у защищаемого металла. При диффузионнойметаллизации изделие засыпают порошками алюминия, хрома, цинка и выдерживают при высокой температуре. При напылении поверхность изделия покрываютслоем расплавленного металла (цинка, алюминия, кадмия и др.) с помощьювоздушной струи.
При плакировании защищаемый металл подвергают совместнойпрокатке с защищающим (алюминием, титаном, нержавеющей сталью).Гальванический способ нанесения покрытий основан на осаждении под действиемэлектрического тока тонкого слоя защитного металла (хрома, никеля, меди,кадмия) при погружении защищаемого изделия в раствор электролита.Неметаллические покрытия подразделяются на лакокрасочные и эмалевые,смоляные, покрытия пленочными полимерными материалами, резиной,смазочными материалами, керамические покрытия и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
