Konspekt_po_materialovedeniy (804371), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Такая структура называется сорбит отпуска. В результатевысокого отпуска повышается пластичность, снижается хрупкость, одновременноуменьшается твердость и прочность. Используется для ответственных, сильно нагреваемыхдеталей под ударными нагрузками.Состав и маркировка высокоуглеродистых сталей.Состав сталей.Стали содержат примеси: случайные или специально введенные, среди них можнонайти почти все элементы периодической таблицы Менделеева. Кроме железа и углерода всоставе стали содержатся примеси: случайные (руда, металлолом) и технологические(специально введенные).Примеси:1) Растворенные газы (O2, H2, N2…), чаще в атомномвиде (O, H, N…) – вредные примеси. Влияние газовыхпримесей: кислород – образование окислов внутриструктуры; водород и азот – образование соответствующиххимических соединений – гидридов и нитридов; образованиегазовых пузырьков в структуре.Растворимость газов в кристаллической решеткезависит от температуры и от типа кристаллической решетки.Так растворимость в Feγ (ГЦК) при переходе Feγ вFeα плотность резко уменьшается и в твердой структуреобразуются газовые пузырьки.
При давлении больше 1000атмосфер пузырьки способны вызывать разрушение24металла, образовывать трещинки, поэтому удаление газов из сталей – одна из главных задач.2) Сера и фосфор (S,P) – вредные примеси. Сера вызывает понижение прочности привысоких температурах (явление красноломкости). Причина: образование легкоплавкоэвтектики на границах зерен. Сера вызывает понижение прочности при низких температурах(явление синеломкости).3) Технологические добавки – алюминий и марганец (Al, Mn) – применяются дляудаления из стали вредных примесей (в первую очередь S и O2).
В качестве раскислителяприменяются для низкоуглеродистых сталей.4) Случайные примеси – никель, хром, медь (Ni, Cr, Cu) – примеси, попадающие всталь с металлоломом; их содержание невелико, поэтому существенного влияния насвойства стали они не оказывают.Маркировка углеродистых сталей.1) Стали общего назначения: {БСт{12−33ПСа)б)г)а) Способ контроля:«А» – по механическим свойствам (механическая обработка);«Б» – по химическому составу (сварка);«В» – по механическим свойствам и химическому составу (комплексная обработка);б) Порядковый номер соответствует содержанию в стали углерода, чем выше номер,тем больше содержание углерода.в) Способ раскисления:«КП» – кипящая сталь (удален кислород), добавка – марганец (Mn);«ПС» – полуспокойная сталь (Mn и Al);«СП» – спокойная сталь (Al и Si);2) Качественные углеродистые стали:Марка стали = %С ∗ 100.Марка%С5 КП0,0510 КП0,115 КП0,15200,2250,25……600,6700,7800,8Низкоуглеродистые стали,раскисленные марганцемПроцентное содержание углерода в стали округляется до ближайшего числа кратного5.У сталей с высоким содержанием углерода КП не ставят – их не раскисляют марганцем.3) Стали инструментальные углеродистые (изготовление инструмента): У{{ 13{Аа) б) г)а) «У» – инструментальная сталь;б) %С ∗ 10;в) «А» – высококачественная сталь, то есть у данной стали пониженное содержаниевредных веществ (S, P < 0,025%).
Без «А» – сталь качественная (S, P < 0,045%).Легированные стали.Легированной называется сталь, содержащая в своем составе один или несколькоспециально введенных легирующих элементов в количестве, заметно изменяющем свойствастали.Принципы маркировки стали:Марка легированной стали – буквенно-цифровой код ее химического состава.Каждый элемент обозначается заглавной буквой русского алфавита:а) по первой букве русского названия Н – Ni; В – W; Т – Ti; Х – Cr; М – Mo; Г – Mn; Д– Cu; Ю – Al; А – N; Б – Nb;б) по первой букве латинского названия С – Si;в) просто условное обозначение Ф – V;25CrNi}= 13%= 8%}37Х13Г8Н8Марка легированной стали: {{C =0,37%Mn = 8%МФБ123Mo < 1,5%; V < 1,5; Nb <1,5%Если число соответствующее содержанию углерода двухзначное, то это содержаниеуглерода в сотых долях процента, если в единицах, то это содержание углерода в десятыхдолях процента.Классификация сталей.а) По назначению:– конструкционные (строительные и машиностроительные);– инструментальные (штамповые);– стали с особенными свойствами (нержавеющие, жаропрочные, немагнитные);б) По степени легированности:– низколегированные 0% ≤ ∑ л.э.
≤ 2,5%–среднелегированные 2,5% ≤ ∑ л.э. ≤ 10%– высоколегированные 10% ≤ ∑ л.э. ≤ 55%в) По числу компонентов:– трехкомпонентная сталь (40X13 – Fe + C + Cr);– четырехкомпонентная сталь (15XM);– пяти компонентеая сталь (25X1М1Ф);– многокомпонентная сталь (37Х13Г8Н8МБФ);г) По микроструктуре после нормализации выделяют пять основных классов стали:– перлитный– мартенситный– аустенитный– карбидный– ферритныйНормализация – термообработка, состоящая из: нагрева выше критическойтемпературы и охлаждении на воздухе при нормальных условиях (20° C). Особая средитемператур охлаждения, при которой решающее влияние на структуру стали оказываетхимический состав.Все легирующие элементы, кроме алюминия и кобальта, повышают устойчивостьаустенита при температуре ниже критической.Проявление устойчивости при t < 727° C:а) увеличивается продолжительность инкубационного периода до распада аустенита(кривые сдвигаются вправо);б) понижение температуры мартенситного превращения.Перлитный класс(низколегированные стали)Мартенситный класс(среднелегированные стали)Аустенитный класс(высоколегированные стали)Влияние некоторых основных легирующих элементов на свойства сталей.1.
Никель. Никель образует твердые растворы внутри легированных сталей,повышается прочность стали, ее устойчивость к высоким температурам (никель – сильныйаустенизатор).2. Хром. Если содержание в стали хрома больше 12%, то сталь – нержавеющая (при26условии растворения хрома в кристаллической решетке железа). Хром – сильнокарбидообразующий элемент. Из-за образования карбидов коррозионная стойкость сталиможет уменьшаться.
В стали 12Х18Н10Т предотвращено образование карбидов хрома назернах.3. Вольфрам. Вольфрам повышает твердость и прочность стали. Сильнокарбидообразующий элемент. Карбиды вольфрама устойчивы и действуют при температуревыше температуры применения. Вольфрам используют для изготовления инструментальныхсталей.4. Ванадий.
Ванадий повышает устойчивость к циклическим нагружениям и высокимтемпературам.5. Марганец. Марганец способствует повышению твердости и прочности,обеспечивает высокую вязкость сталей.6. Кремний. Кремний – ферритизатор – повышает устойчивость феррита при высокихтемпературах, то есть такая сталь обладает хорошими электро-магнитными свойствами(феррит – сильный ферромагнетик). Стали с высоким содержанием кремния используютсядля изготовления сердечников для электроприборов.Карбидообразующие элементы и их влияние на свойства стали.Карбидообразующие элементы: хром, вольфрам, титан.Прииспользованиикарбидообразующихэлементовувеличивается устойчивость аустенита, особенно в диапазонеоколо 500° C.
Выделяют стали карбидного типа.Карбидообразующие элементы изменяют тип диаграммыжелезоцементит. В результате стали с повышеннымсодержанием углерода приобретают структуру, аналогичнуюбелому чугуну: в структуре появляется ледебуритная эвтектика скарбидами легирующих элементов и железа.Алюминий и сплавы на его основе.Содержание алюминия в земной коре – около 7%.Положительные свойства алюминия:– дешевизна;– хорошо отработанные технологии получения;– низкий удельный вес (2,7 г/см3);– высокая пластичность;– высокая тепло- и электропроводность;– коррозионная стойкость (наличие оксидного слоя Al2O3);Отрицательные свойства алюминия:– низкая прочность (σв = 100 МПа);– плохие литейные качества;– требует специальных методов пайки и сварки;Алюминий применяется как конструкционный материал.
Из него изготавливаютслабонагруженные детали в химических аппаратах.Маркировка алюминия:МаркаА999А95А7А0AПримеси, %0,0010,050,31,02,0Al, %99,99999,9599,799,098,0Основные цели легирования алюминия: повышение прочности, улучшение литейныхкачеств. Основные легирующие металлы: медь, магний, марганец.Обобщенная диаграмма состояния сплавов алюминия с легирующими элементами.27(1) – Деформируемые сплавы: (1а) – деформируемые неупрочняемые сплавы; (1б) –деформируемые упрочняемые сплавы; (2) – Литейные сплавы.Деформируемые неупрочняемые сплавы: (Al + Mg, Mg < 6%; Al + Mn, Mn < 1,5%).Особенность: Однородная структура, α твердый раствор легирующих элементов валюминии. Цель легирования: повышение прочности (σв = 200 МПа). Детали из такихсплавов сохраняют пластичность алюминия, используются для слабонагреваемых деталей,получаемых методом пластичного деформирования.Маркировка: АМг6 (6% Mg); АМц (1% Mn).Деформируемые упрочняемые сплавы: (Al + Cu + Mg – дюралюминий).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
