Легированные конструкционные стали.
из них изготавливают детали, обязательно подвергаемые термообработке.
В термически обработанном состоянии все легированные стали обнаруживают более высокие показатели сопротивления пластическим деформациям, чем углеродистые стали (при равном содержании углерода).
Большинство легирующих элементов используется для стабилизации аустенита, то есть увеличивают устойчивость свойств при нагревании, следовательно, прокаливаемость легированных сталей выше, чем углеродистых, что даёт возможность изготовления нагружаемых деталей большего сечения. При этом уменьшаются внутренние напряжения, и снижается опасность появления закалочных трещин.
Недостатки:
1. Многие легированные стали подвержены обратимой отпускной хрупкостью
2. В высоколегированных сталях после закалки появляется сопротивление усталости, снижающее твёрдость
3. Неравномерность распределения легирующих примесей приводит к анизотропии свойств формируемых деталей
4. Легированные стали дороже углеродистых, так как содержат дефицитные компоненты: хром Cr, бор B, никель Ni, марганец Mn, титан Ti, молибден Mo, вольфрам W, ванадий V.
При введении в углеродистые стали специальных легирующих добавок (Cr, Mn, Ni, Si, W, Mo, Ti, Co, V и др.) достигается значительное улучшение их физико-механических свойств.
По назначению легированные стали разделяют на три класса: конструкционные (машиноподелочные и строительные), инструментальные и стали с особыми физико-химическими свойствами.
|
|
|
Для обозначения марок сталей принята буквенно-цифровая система. Легирующие элементы обозначаются буквами: С – кремний, Г – марганец, X – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам, Р – бор, Т – титан, Ю – алюминий, Ф – ванадий, Ц – цирконий, Б – ниобий, А – азот, Д – медь, К – кобальт, П – фосфор и т.д. Цифры, стоящие перед буквами, показывают содержание углерода в конструкционных сталях в сотых долях процента, в инструментальных - в десятых долях процента. Цифры, стоящие за буквами, показывают содержание легирующих элементов в процентах. Если содержание элементов не превышает 1,5 %, то цифры не ставят. Буква А, стоящая в конце марки, означает, что сталь высококачественная. Например, сталь марки 35ХН3МА – высококачественная, содержащая 0,35 % С, 1 % Сr, 3 % Ni, 1 % Mo.
По химическому составу легированные стали делят на три класса: низколегированные с общим содержанием легирующих элементов до 2,5 %; среднелегированные – от 2,5 до 10% и высоколегированные, содержащие более 10 % таких элементов.
Основным преимуществом легированных сталей по, сравнению со сталью марки Ст3( Конструкционные стали) является их большая прочность при сохранении достаточно высокой пластичности и свариваемости, что позволяет повысить допускаемые напряжения и уменьшить расход металла на изготовление конструкций, а также повышенная стойкость к атмосферной коррозии.
|
|
|
Термическая и химико-термическая обработка на примере сталей.
Термической обработкой стали называется совокупность технологических операций ее нагрева, выдержки и охлаждения в твердом состоянии с целью изменения ее структуры и создания у нее необходимых свойств: прочности, твердости, износостойкости, обрабатываемости или особых химических и физических свойств.
Термообработка бывает предварительная и окончательная.
Предварительная термообработка (иногда ее называют отжиг поковок) проводится непосредственно после формования заготовки с целью предотвращения появления флокенов, снижения твердости, для облегчения последующей механической обработки, уменьшения остаточных напряжений.
Окончательная термообработка (нормализационный отжиг, закалка и отпуск) придает готовой детали требуемые механические свойства, обеспечивает необходимую структуру.
Отжигом (фазовой перекристаллизацией под действием температуры) называется процесс термообработки, состоящий из нагрева стальной детали до заданной температуры, выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения
|
|
|
Закалка стальной детали – процесс, состоящий из нагрева до температуры выше 910 ◦С (граница между β-Fe и γ-Fe), выдержки при этой температуре и быстрого охлаждения.
В качестве закалочных сред (для быстрого охлаждения) используются вода, масло индустриальное и раствор щелочи.
Отпуск стали заключается в нагреве до определенных температур (более низких чем при закалке), выдержке и охлаждении.
В зависимости от температуры, отпуск бывает низкий, средний, высокий.
Химико-термической обработкой называют поверхностное насыщение стали соответствующим элементом (например – углеродом, азотом и т.д.) путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды при высокой температуре.
Цементацией называется процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом.
Цель цементации – получение твердой и износостойкой поверхности. Цементация бывает двух видов: газовая цементация и цементация в твердом карбюризаторе.
В качестве твердого карбюризатора применяется активированный уголь (древесный уголь или каменноугольный полукокс) с активаторами.
|
|
|
Газовую цементацию осуществляют нагревом изделия в среде газов, содержащих углерод: синтин, керосин и т.д.
Окончательные свойства цементированных изделий достигаются в результате термической обработки, выполняемой после цементации – закалки и низкого отпуска. Это высокая твердость в цементированном слое и хорошие механические свойства сердцевины. Цементации подвергают, в основном, низкоуглеродистые стали.
Чугуны
Чугуны обладают высокими литейными качествами, хорошо обрабатываются резанием, образуя высококачественную поверхность для узлов трения и неподвижных соединений, что определяет их использование в качестве конструкционных материалов.
Маркировка чугунов также осуществляется сочетанием букв и цифр. Примеры:
СЧ 15: С - серый (пластинчатая форма графита); Ч - чугун; цифры -минимальное временное сопротивление при растяжении (в 10-1 МПа);
ВЧ 42, КЧ 37: В - высокопрочный (шаровидная форма графита); К -ковкий (хлопьевидная форма графита); цифры - минимальное временное сопротивление при растяжении (в 10-1 МПа);
АЧС-1, ..., АЧС-6, АЧВ-1, АЧК-1: А - антифрикционный;
ЖЧХ, ЖЧЮ7Х2: Ж - жаростойкий; остальные буквы - легирующие элементы (см. предыдущий параграф); цифры после букв - содержание легирующего элемента; цифры не ставятся, если содержание легирующего элемента - до 1,0 %;
ЧН1ХМД: коррозионностойкий и жаропрочный чугун.
Области применения и условия эксплуатации изделий из чугуна некоторых жаростойких, коррозионностойких и жаропрочных марок достаточно разнообразны. Чугун марки ЖЧХ отличается повышенной коррозионной стойкостью в газовой, воздушной, щелочной средах, в условиях трения и износа, жаростоек в воздушной среде до 500 °С (ЖЧХ2 - до 600 °С; ЖЧХ3 - до 650; ЖЧХ16 - до 900 °С), износостоек при нормальной и повышенной температуре. Применяется для изготовления холодильных плит доменных печей, колосников агломерационных машин, деталей коксохимических установок, сероуглеродистых реторт, деталей газовых двигателей и компрессоров, горелок, кокилей, стеклоформ, выхлопных коллекторов дизелей. Чугун марки ЖЧХ30 кислото- и жаростоек в воздушной среде до 1100 °С, устойчив в сернистых средах против абразивного износа, высокопрочен при нормальной и повышенной температурах. Применяется для изготовления гребков и зубьев печей обжига сернистых руд, сопел песко- и дробеструйных аппаратов, деталей защитного кожуха алюминиевых электролизеров, деталей химической аппаратуры, работающей в цинковом расплаве. Чугун марки ЧН1ХМД проявляет высокие механические свойства, сопротивление износу и коррозионную стойкость в слабощелочных и газовых средах и водных растворах. Применяется для изготовления блоков и головок цилиндров, выхлопных, патрубков двигателей внутреннего сгорания и турбин; поршней и гильз цилиндров тепловозных и судовых дизелей; деталей кислородных и газовых мотокомпрессоров; деталей бумагоделательных машин.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 173; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!