Стали с особыми физическими свойствами (коррозионностойкие, жаропрочные, жаростойкие и др.)
Тема13. Легированные стали, принципы легирования и применение. Конструкционные легированные стали. Инструментальные стали. Стали с особыми физическими свойствами (коррозионностойкие, жаропрочные, жаростойкие и др.). Особенности обеспечения прочности металлов при высоких температурах.
По назначению легированные стали разделяются на конструкционные, инструментальные и стали с особыми физическими свойствами (коррозионностойкие, жаропрочные, жаростойкие и др.).
13.1.Конструкционные легированные стали, принципы легирования и применение.
134.1.1.К какому классу по структуре относятся конструкционные стали?
Конструкционные стали по структуре преимущественно относятся к перлитному классу.
13.1.2.Как отличаются легированные стали от углеродистых сталей по прокаливаемости?
В отличие от углеродистых, легированные стали имеют более высокую прокаливаемость.
13.1.3.Как подразделяются конструкционные легированные стали?
Конструкционные стали разделяются следующим образом: строительные, цементуемые, улучшаемые и рессорно-пружинные.
13.1.4. Охарактеризуйте строительные стали.
Строительные стали используются для изготовления различных металлических конструкций (ферм, емкостей для хранения газообразных и жидких продуктов и т.д.). Эти стали содержат углерод в небольшом количестве (0,12-0,22%) и легирующие элементы, наиболее эффективно упрочняющие феррит (Si, Mn, Ni,Cr). Применяются они преимущественно в состоянии поставки (после горячей прокатки без термообработки).
|
|
|
Благодаря низкому содержанию углерода строительные стали обладают высокой пластичностью, обеспечивающей их технологичность при выполнении операций холодной гибки, а также хорошей свариваемостью. Широкое практическое применение получили стали: 09Г2, 10Г2С1, 10ХСНД и др.
13.1.5. Охарактеризуйте цементуемые стали.
Цементуемые легированные стали применяются для изготовления деталей, работающих в условиях поверхностного износа и значительных механических нагрузок. Содержание углерода в этих сталях колеблется в пределах 0,10-0,25%. Термическая обработка после цементации проводится по режимам, принятым для цементуемых изделий. Легирующие элементы и низкое содержание углерода в цементуемых сталях обеспечивают после закалки и низкотемпературного отпуска высокую прочность сердцевины изделий в сочетании с достаточно высокой пластичностью. Цементуемые легированные стали: 15Х, 20Х, 20ХН, 18ХГТ, 12ХН3А, 12Х2Н4А и др.
Охарактеризуйте улучшаемые стали.
Улучшаемые легированные стали содержат от 0,2 до 0,5% углерода и до 7-8% легирующих элементов. Наиболее распространенными являются следующие улучшаемые стали: хромистые, хромокремнемарганцевые, хромоникелевые, хромоникелемолибденовые, хромоникелевомолибденованадиевые и др. Термическая обработка этих сталей состоит из закалки и высокого отпуска (550-650 ºC). Структура стали после такой обработки (улучшения) – сорбит. Улучшаемые легированные стали: 40Х, 40ХНМ, 38ХН3МФА и др. Выбор конкретных сталей для определенного назначения производится, исходя из их прочности и прокаливаемости.
|
|
|
Охарактеризуйте рессорно-пружинные стали.
Рессорно-пружинные легированные стали, используемые для изготовления пружин, рессор и других подобных деталей, должны обладать высоким пределом упругости и пределом выносливости в сочетании с удовлетворительной пластичностью. Сочетание перечисленных свойств этих сталей достигается повышенным содержанием в них углерода (0,45-0,75%), введением в состав легирующих элементов и применением после закалки среднетемпературного отпуска (350-520 ºC) для получения структуры троостита. Рессорно-пружинные легированные стали: 65Г, 60С2А, 50ХФ, 60С2Н2Фи др.
Инструментальные стали, принципы легирования и применение
13.2.1.Как подразделяются инструментальные стали?
|
|
|
Инструментальные стали разделяются на стали для режущего и измерительного инструмента и штамповые стали для холодного и горячего инструмента.
13.2.2.Как разделяются стали для режущего инструмента?
Стали для режущего инструмента разделяются на две группы.
В первую группу входят стали, не обладающие теплостойкостью (красностойкостью), подобно углеродистым инструментальным сталям. Инструменты из таких сталей могут работать только при относительно низких скоростях резания, обусловливающих разогрев режущей кромки до температур не выше 200-250 ºC.
Ко второй группе относятся быстрорежущие стали, обладающие высокой теплостойкостью (красностойкостью). Они применяются для изготовления режущих инструментов, работающих при высоких скоростях резания.
13.2.3.Охарактеризуйте стали, не обладающиетеплостойкостью (красностойкостью).
Инструменты из таких сталей могут работать только при относительно низких скоростях резания, обусловливающих разогрев режущей кромки до температур не выше 200-250 ºC. Основное назначение легирующих элементов состоит в увеличении прокаливаемости и уменьшением чувствительности к перегреву при закалке. По структуре в отожженном состоянии большинство сталей этой группы относится к эвтектоидным. Термообработка инструмента состоит из закалки и последующего низкого отпуска
|
|
|
(140-180 ºC ). Твердость после термообработки должна быть не ниже 62 HRC. К этой группе принадлежат стали: Х, 9ХС, ХВГ, и др. Стали этой группы используют также для изготовления измерительного инструмента.
13.2.4.Охарактеризуйте быстрорежущие стали.
Быстрорежущие стали обладают высокой теплостойкостью (красностойкостью). Они применяются для изготовления режущих инструментов, работающих при высоких скоростях резания. Основными легирующими элементами в быстрорежущих сталях являются: вольфрам (5,5-18,5%), хром (3,8-4,5%), ванадий (1,0-2,6%). Отдельные марки содержат повышенное количество ванадия (до 5,1%), кобальт (5-10,5%) и молибден.
Обозначение марок быстрорежущей стали состоит из букв и цифр. Первая буква «Р» означает, что сталь относится к группе быстрорежущих, цифра за буквой «Р» указывает среднее содержание вольфрама в процентах. Среднее содержание в стали элемента в процентах обозначается цифрой, следующей за буквой: например, ванадия цифрой после буквы «Ф», кобальта – цифрой после буквы «К», молибдена – цифрой, следующей за буквой «М».
Быстрорежущие стали по структуре принадлежат к ледебуритному (карбидному классу). Термообработка инструмента из этих сталей состоит из закалки в масле с высоких температур, значительно превышающих критические точки (для более полного растворения вторичных карбидов в аустените) и последующего трехкратного отпуска при температурах, обеспечивающих высокую твердость и теплостойкость (550-570 ºC). В отдельных случаях инструменты из быстрорежущей стали после закалки подвергают обработке холодом для уменьшения количества остаточного аустенита. Твердость инструмента после термообработки составляет 63-65 HRC. Применяемые стали: Р9, Р18, Р12, Р9Ф6, Р6М5 и др.).
13.2.5.Охарактеризуйте штамповые стали.
Штамповые стали,используемые для изготовления штампов, предназначенных для холодного деформирования, должны обладать высокой твердостью, износостойкостью и прочностью в сочетании с достаточно удовлетворительной пластичностью.
Для штампов сложной формы, пуансонов и другого инструмента, испытывающего ударные нагрузки, используют доэвтектоидныестали (4ХВ2С, 5ХВ2С и др.). Термическая обработка штампов состоит из закалки и отпуска при температуре 250-430 ºC. Твердость после обработки составляет 48-56 HRC.
Для штампов, работающих в условиях сильного износа, используются стали ледебуритного класса (Х12М, Х12Ф1). Твердость штампов после закалки и низкого отпуска лежит в пределах 60-63 HRC.
Стали для штампов, предназначенных для горячего деформирования, должны обладать высокой прочностью при высоких температурах (жаропрочностью), способностью выдерживать многократные нагревы и охлаждения без образования трещин ( сопротивлением термической усталости), износостойкостью и достаточно высокой теплопроводностью. Стали этой группы по структуре в отожженном состоянии относятся к доэвтектоидным, и содержат в своем составе легирующие элементы, повышающие прокаливаемость и прочность стали при высоких температурах (Cr, W, Mo, Vи др.). Для обеспечения достаточной вязкости отпуск штампов после закалки производят при более высоких температурах, чем отпуск штампов для холодного деформирования. Применяемые стали: 5ХНМ, ХГМ, 4Х2В5ФМ, 3Х2В8Ф и др.
Стали с особыми физическими свойствами (коррозионностойкие, жаропрочные, жаростойкие и др.).
13.3.1. Коррозионностойкие стали.
13.3.1.1. Какие стали относятся к коррозионностойким?
К коррозионностойким (нержавеющим) сталям относятся стали и сплавы, обладающие высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, в различных электролитах (водных растворах солей, щелочей, кислот ) и других агрессивных средах. Нержавеющие стали содержат в своем составе не менее 12% хрома. Высокая коррозионная стойкость подобных сталей обусловлена образованием на поверхности защитной пленки из оксидов хрома, препятствующей контакту между сталью и внешней агрессивной средой.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 261; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!