materialovedenie_kurs_lektsiy_ (804370), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Покрытия, получаемыехимической и электрохимической обработкой, превращают поверхностный слойизделия в химическое соединение, образующее сплошную защитную пленку.Наибольшее распространение имеют оксидные и фосфатные защитные пленки.Протекторная защита основана на подсоединении к защищаемомуизделию протектора с более отрицательным электрохимическим потенциалом. Вафессивной среде протектор будет являться анодом и разрушаться, а защищаемоеизделие — катодом и разрушаться не будет.Для уменьшения агрессивности окружающей среды в нее вводят добавки,называемые ингибиторами коррозии. Они значительно снижают скоростькоррозии. Условием использования ингибиторов является эксплуатация изделия взамкнутой среде постоянного состава.Жаростойкие и жаропрочные стали.
Под жаростойкими сталямипонимают стали, обладающие стойкостью против химического разрушенияповерхности при высокой температуре (свыше 550°С) . При нагреве стапипроисходит окисление поверхности и образуется оксидная пленка (окалина).Дальнейшее окисление определяется скоростью проникновения атомов кислородачерез эту апенку. Через пленку оксидов железа они проникают очень легко.
Дляповышения жаростойкости сталь легируют элементами, образующими плотнуюпленку, через которую атомы кислорода не проникают. Эти элементы — хром,алюминий, кремний. Так как апюминий и кремний повышают хрупкость стати,чаще всего применяют хром. Чем больше его содержание, тем более жаропрочнойявляется сталь.
Сталь 15X5 выдерживает до 600°С, 40Х9С2 — до 800°С,рассмотренные ранее 12X17 — до 900°С и 15X28 — до 1050°С.Жаропрочные материалы способны противостоять механическим нагрузкампри высоких температурах. Жаропрочные стали классифицируются по структуре.Перлитные стали содержат малое количество углерода, легируются хромоммолибденом, ванадием (12ХМ, 12Х1МФ).
Используют для изготовления труб,паропроводов и др. деталей, длительно работающих при температуре 500-550°С.Мартенситные стали в большом количестве легированы хромом (15X11МФ,15Х12ВНМФ). Они используются для деталей энергетического оборудования,длительно работающего при температуре 600-620°С. Особую группу мартенситныхсталей составляют сильхромы, применяемые для клапанов двигателей внутреннегосгорания.
Они дополнительно легированы кремнием (40Х9С2, 40X10С2М).Аустенитные стали легированы большим количеством хрома и никеля атакже другими элементами (09Х14Н16Б, 09Х14Н19В2БР). Из этих сталейизготавливают детали газовых турбин, работающих при температуре 600-700°С.Для работы при более высоких температурах (700-900°С) служат сплавы наоснове никеля, называемые нимониками. Примером нимоника является сплавХН77ТЮР, содержащий кроме никеля приблизительно 20% Сr, 2,5% Ti, 1% А1.Дпя работы при температурах свыше 1000°С используют тугоплавкие металлы и ихсплавы.
Это — хром, ниобий, молибден, тантал, вольфрам. Они используются ватомной энергетике и в космической технике.Температуры 1500-1700°С выдерживают жаропрочные керамическиематериалы на основе карбида и нитрида кремния.5.3. Инструментальные стали и сплавыПо назначению инструментальные стали делятся на стали для режущего,измерительного и штампового инструмента. Кроме сталей, для изготовлениярежущего инструмента применяются металлокерамические твердые сплавы иминералокерамические материалы.
Режущий инструмент работает в сложныхусловиях, подвержен интенсивному износу, при работе часто разогревается.Поэтому материал для изготовления режущего инструмента должен обладатьвысокой твердостью, износостойкостью и теплостойкостью. Теплостойкость —это способность сохранять высокую твердость и режущие свойства при длительномнагреве.Углеродистые инструментальные стали содержат 0,7-1,3% углерода. Они маркируются буквой У и цифрой, Показывающих содержание углерода в десятых долях процента (У7, У8, У9, У13).Буква А в конце марки Показывает, что стапь высококачественная (У7А,У8А,У1 ЗА). Предварительная термообработка этих сталей — отжигна зернистый перлит, окончательная — закалка в воде или растворесоли и низкий отпуск.
После этого структура стали представляет собой мартенсит с включениями зернистого цементита. Твердость лежит в интервале HRC 56-64;Для углеродистых инструментальных сталей характерны низкаятеплостойкость (до 2Ш°С) и низкая прокаливаемость (до 10-12 мм). Однако вязкаянезакаленная сердцевина повышает устойчивость инструмента против поломок привибрациях и ударах. Кроме того, эти стали достаточно дешевы и в незакаленномсостоянии сами хорошо обрабатываются.Стали У7-У9 применяются для изготовления инструмента, испытывающегоударные нагрузки (зубила, молотки, топоры). Стали У10-У13 идут на изготовлениеинструмента, обладающего высокой твердостью (напильники, хирургическийинструмент). Стали У8-У12 применяются также для измерительного инструмента.Низколегированные инструментальные стали содержат в сумме около 13% легирующих элементов.
Они обладают повышенной по сравнению суглеродистыми сталями прокаливаемостью, но теплостойкость их невелика — до400°С. Основные легирующие элементы — хром, кремний, вольфрам, ванадий.Маркируются эти стали так же, как конструкционные, но содержание углеродадается в десятых долях процента. Если первая цифра в марке отсутствует, тосодержание углерода превышает 1%. Например 9ХС, ХВГ, ХВ5.Термообработка низколегированных инструментальных сталей — закалка в маслеи отпуск при температуре 150-200°С. При этом обычно достигается сквознаяпрокаливаемость.
Твердость после термообработки составляет HRC 62-64.Благодаря большей прокаливаемости и закалке в масле низколегированныестали используются для изготовления инструмента большой длины и крупногосечения (например, сверл диаметром до 60 мм). Применяются для ручногоинструмента по металлу и измерительного инструмента.Быстрорежущие стали предназначены для работы при высоких скоростяхрезания.
Главное их достоинство — высокая теплостойкость (до 650°С). Этодостигается за счет большого количества легирующих элементов — вольфрама,хрома, молибдена, ванадия, кобальта. Маркируются быстрорежущие стали буквойР, число после которой показывает среднее содержание вольфрама в %. Далее идутобозначения и содержание других легирующих элементов. Содержание углерода вовсех быстрорежущих сталях приблизительно 1 %, а хрома 4%. Поэтому этиэлементы в марке не указываются. Например, Р18, Р9, Р6М5, Р6М5Ф2К8.Термообработка быстрорежущих сталей заключается закалке от высокихтемператур (1200-1300°С) и трехкратном отпуске при 550-570°С. Трехкратныйотпуск применяется для того, чтобы избавиться от остаточного аустенита, которыйприсутствует после закалки в количестве приблизительно 30% и снижает режущиесвойства.
После термообработки сталь имеет мартенситную структуру скарбидными включениями. Твердость после термообработки составляет HRC 6465.Быстрорежущие стали применяются для инструмента, используемого дляобработки металла на металлорежущих станках (резцы, фрезы, сверла). Дляэкономии дорогих быстрорежущих сталей режущий инструмент частоизготавливается сборным или сварным. Рабочую часть из быстрорежущей статиприваривают к основной части инструмента из конструкционной стали.Металлокерамические твердые сплавы представляют собой спеченныепорошковые материалы, основой которых служат карбиды тугоплавких металлов, асвязующим — кобальт.
Их теплостойкость доходит до 900-1000°С, а твердостьHRA 80-97.Твердые сплавы делятся на три группы. Вольфрамовые изготовляются наоснове карбида вольфрама и кобальта. Маркируются буквами ВК и цифройпоказывающей содержание кобальта в % (ВК2, ВК6, ВК10). Титановольфрамовыетвердые сплавы содержат дополнительно карбид титана.
Они маркируютсябуквами Т, К и цифрами. После буквы Τ указывается содержание карбида титана в%, а после буквы К — кобальта (Т15К10, Т15К6). Титанотанталоволъфрамо-выесодержат дополнительно карбид титана. Маркируются буквами ТТ, после которыхуказывается суммарное содержание карбидов титана и тантала в % и буквой К,после которой указывается содержание кобальта (ТТ7К12, ТТ10К8).Твердые сплавы изготавливаются в виде пластин которые припаиваются кдержавке из углеродистой стали. Применяют твердые сплавы для резцов, сверл,фрез и другого инструмента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
