Каково назначение теплоустойчивых сталей

Теплоустойчивая сталь

Российский Торгово - Экономический Союз - Юг

Главная
О Компании
Новости
Статьи
Наши партнеры
Контакты
Услуги

Каталог

www.rostes-iug.ru

Page 4 | Разработка конструкции и технологии производства сварного изделия

Страница 4 из 10

Особенности сварки теплоустойчивых сталей

Теплоустойчивые стали предназначены для работы при температуре до 600° С, имеют легирующие элементы: хром, молибден, ванадий (12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ, 12Х1МФ, 15Х1М1ФЛ и др.).

При сварке теплоустойчивых сталей могут возникать хрупкие структурные составляющие вследствие частичной закалки околошовной зоны. Для предотвращения образования трещин эти стали перед сваркой необходимо подогреть до температуры 150 ... 400° С. После сварки целесообразна термическая обработка для снятия внутренних напряжений и стабилизации твердости в зоне сварки — отпуск до температуры 600 ... 900° С.

Особенности сварки коррозионностойких сталей

Основным легирующим элементом коррозионностойких сталей является хром, его содержание составляет около 13% (08X13, 12X13, 20X13 и др.). Одновременно они обладают жаростойкостью (до 650° С) и жаропрочностью (480 ... 500° С). Эти стали, имеют низкую теплопроводность, поэтому конструкции из них склонны к поводке и короблению. Хром способен окисляться и образовывать тугоплавкий шлак, что затрудняет сварку.

Сварку хромистых нержавеющих сталей ведут на мягких тепловых режимах, т. е. с малой плотностью тока, на постоянном токе обратной полярности (плюс на электроде), с малой скоростью охлаждения (при отсутствии сквозняков). Применяют электроды с фтористокальциевыми покрытиями. Рассматриваемые стали относят к мартенситному и мартенситно-ферритному классам, поэтому в зоне сварки в обычных условиях должна произойти закалка. При этом вероятность образования трещин очень высока, особенно на толстостенных и жестких конструкциях. Для улучшения свариваемости используют местный подогрев до 200 ... 300° С изделий с толщиной более 8... 10 мм. Верхний предел подогрева и время пребывания при этой температуре ограничены проявлением хрупкости или синеломкости. После сварки зона шва имеет повышенную твердость, поэтому сварные изделия через определенное время подвергают отпуску до температуры 700 ... 760° С. Отпуск способствует также восстановлению стойкости против межкристаллитной коррозии.

Особенности сварки жаростойких и жаропрочных сталей

Стали, являются высоколегированными, содержат хром (18,% и более), никель (8%. и более), молибден, ниобий и другие элементы. Одновременно данные стали, являются и коррозионностойкими. Большинство сталей относят к аустенитному классу, они имеют высокую пластичность, и, следовательно, низкую склонность к холодным трещинам. Однако наличие большого количества различных элементов при сварке ряда сталей может вызвать горячие трещины. Их вероятность снижается применением особо высококачественных сварочных материалов, полученных вакуумно-дуговым или электрошлаковым переплавом, когда содержание вредных примесей фосфора и серы ничтожно, а также введением марганца, молибдена, вольфрама.

Стали данного класса склонны к сильному короблению, что необходимо учесть при разработке конструкции и технологии сварки; свариваемые детали следует жестко закреплять.

В процессе сварки вследствие сильного разогрева наблюдается выпадение карбидов хрома, что снижает коррозионную стойкость, стали и повышает склонность к межкристаллитной коррозии. Для предотвращения отмеченного явления используют, стали с очень малым содержанием углерода и наличием активных карбидообразующих элементов, например, титана. Сварку ведут при малых погонных энергиях с отводом тепла путем медных подкладок и водяного охлаждения, что позволяет ограничить время пребывания стали в зоне температуры активного выпадения карбидов хрома.

Снять внутренние сварочные напряжения и сформировать аустенитную структуру позволяет термическая обработка после сварки — аустенизация, заключающаяся в нагреве до 1000... 1100° С, и быстром охлаждении в воде или для тонкостенных изделий на воздухе.

Положительное воздействие оказывает проковка сварного шва сразу же после сварки, что приводит к измельчению структуры. Однако этот процесс трудоемок и возможен только на мелких изделиях простой формы в индивидуальном производстве.

texttotext.ru

Раздел 5 Теплостойкие и жаропрочные стали и сплавы.

Обратная связь

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса - ваш вокал

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

1. Что называют жаропрочностью?

2. Назовите способы упрочнения аустенитных сталей.

3. Основной вид термической обработки для гомогенных аустенитных сталей.

4. Назовите области использования аустенитных сталей.

5. Основные назначение легирования стали никелем.

6. Влияние хрома на свойства аустенитной жаропрочной стали.

7. Области применения никелевых сплавов в качестве жаропрочных.

8. Легирование никелевых жаропрочных сплавов.

9. Основные принципы легирования жаропрочных сплавов.

10. Основные свойства никелевых жаропрочных сплавов

11. Какие фазы снижают жаростойкость, жаропрочность и стабильность сплавов на никелевой основе?

12. Влияние внешних факторов на жаропрочность.

13. Жаропрочные А стали. Термообработка аустенитных сталей.

14. Зачем углеродистые стали легируют? Какой термической обработке подвергают легированные стали?

15. Назовите интервал рабочих температур сталей мартенситного и ферритного классов. Почему эти стали теплоустойчивые, а не жаропрочные?

16. Виды хрупкости хромистых и хромоникелевых сталей.

17. Где можно применять мартенситные и мартенситно-ферритные стали?

18. Какие недостатки присущи этим сталям?

19. Способы упрочнения М сталей.

20. Объясните влияние δ-феррита на уровень прочностных свойств.

21. Какой термической обработке подвергают высоколегированные стали для получения заданного уровня свойств?

22. Какие фазы упрочняют сплавы на никелевой основе?

23. Какова роль карбидной фазы в формировании структуры и свойств сплавов на никелевой основе?

24. Классификация никелевых жаропрочных сплавов.

25. Термическая обработка сплавов на никелевой основе, ее цель.

26. Упрочняющая обработка сплавов типа ХН77ТЮР, нимоников.

27. Особенности использования жаропрочных кобальтовых сплавов.

28. Преимущества жаропрочных сплавов на основе кобальта.

29. Применение сплавов на основе кобальта.

30. Основные легирующие элементы сплавов на основе кобальта.

Раздел 6 Стали и сплавы с особыми физическими свойствами.

1. Магнитотвердые сплавы. Требования. Термическая обработка.

2. Сплавы с низким коэффициентом линейного расширения.

3. Термопарные сплавы. Их термическая обработка.

4. Магнитотвердые сплавы и материалы. Их структура. Требования к ним.

5. Термообработка магнитомягких сталей.

6. Назначение пермаллоев и перминдюров. Что это за материалы?

7. Способы упрочнения сплавов типа элинвары.

8. Чем характерны термопарные сплавы?

9. Назначение термопарных сплавов. Температурный интервал их использования.

10. Назначение сплавов с постоянным модулем упругости.

11. Легирование сплавов с постоянным модулем упругости.

12. Инвар. Свойства, назначение.

13. Сплавы с низким коэффициентом линейного расширения.

14. Основные свойства, позволяющие применять платинит для пайки со стеклом.

15. Отличительные особенности инвара, суперинвара, платинита.

16. Назовите сплавы, имеющие высокий коэффициент удельного электросопротивления.

17. Назначение сплавов с высокий коэффициентом удельного электросопротивления.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

1. Найти марку стали для изготовления роликов толкателей, имеющую твердость после обработки более 64 НRС. Определите режим ее термической обработки и объясните структурные изменения, происходящие в стали при термообработке.

2. Определите марку стали для изготовления крупных подшипников с диаметром шарика > 60 мм. Сталь должна обладать высокой прокаливаемостью. Твердость должна быть не менее 62,5 НRС. Объясните какой должна быть структура стали в исходном, отожженном и термообработанном состоянии. Какие виды термообработки необходимы для получения оптимальных свойств?

3. Опишите износостойкую сталь для работы при температуре до 500°С в агрессивной среде, для изготовления подшипников и втулок. Определите оптимальный режим термообработки. Объясните структурные превращения. Твердость должна быть не менее 57 НRС.

4. Найдите сталь для изготовления крупных подшипников прокатных станов, испытывающих в процессе работы сильные динамические нагрузки. Определите режим термической обработки с объяснением температурноскоростного режима.

5. Выберите сталь для изготовления подшипников на железнодорожный транспорт. Определите ее структуру, термообработки и дайте описание основных свойств.

6. Найти сталь для изготовления втулок, осей, стержней, работающих при Т < 500°С, подвергающихся действию агрессивных сред (морской воды, щелочных растворов), к которым предъявляют требования повышенной износостойкости и прочности.

7. Подобрать материал для изготовления подшипников ответственного назначения, работающих при повышенных ударных нагрузках. Твердость сердцевины 40-45 НRС. Определите режим термической обработки и структуру.

8. Определите марку стали и ее термическую обработку для изготовления роликовых подшипников при условии, что твердость более 58 НRС. Сталь должна быть износостойкой с достаточной контактной прочностью, прокаливаемость - сквозная. Размеры роликов - диаметр 20 мм, толщина стенки 20 мм.

9. Дайте характеристику рессорной стали для независимой подвески в автотракторостроении, если известно, что она должна обладать

σв = 1175 МПа, σт = 1270 МПа, δ = 6 %, = 25 %, НВ > 241. Укажите марку стали, ее структуру после термообработки и вид термообработки объясните.

10. Найти сталь для изготовления хирургического инструмента, обладающего после термической обработки коррозионной стойкостью в среде органических соединений, твердостью более 58-60 НRС. Определить структурный класс стали. Указать характерные недостатки выбранной стали (возможные пути устранения их). Выбрать оптимальный режим термической обработки и объяснить его назначение.

11. Для изготовления фасонных резцов, сверл применяют инструментальные стали с твердостью 63-66 НRС. Найти сталь, выбрать режим ее термической обработки, если прочностные свойства, требуемые для эксплуатации должны соответствовать σв =2300-2500 МПа, σт = 1800-2000 МПа, красностойкость 630°.

При обработке стали с твердостью более 280-300 НВ резцы из быстрорежущей стали не имеют достаточной стойкости. Найти состав сплава, обладающего более высокими режущими свойствами. Опишите состав этого сплава, возможность его упрочнения. Покажите, какой металл можно использовать для державки резца, как изготовить такой резец.

На предприятии имеются в наличие стали Р6М5 и Р9М4К8. Объясните различия в основных свойствах этих сталей и рекомендуйте оптимальное назначение каждой из них. Укажите термическую обработку этих сталей и их структуру и свойства в готовых инструментах диаметром 20 мм и 60 мм.

Выбрать марку стали для резания с высокой скоростью. Укажите состав, структуру, вид и режим термической обработки стали, основные свойства стали и сравните их с аналогичными свойствами быстрорежущих сталей. Объясните, почему для обработки сталей применяют другие стали, чем для обработки чугунов.

Для изготовления фрез, для обработки деталей из труднообрабатываемых жаропрочных сплавов и сталей с высокой твердостью необходимо выбрать сталь, описать режим ее термической обработки. Указать структуру стали в состоянии поставки, в состоянии эксплуатации, основные требования к таким материалам.

Выбрать сталь для изготовления режущего инструмента, работающего в пищевой промышленности в слабоагрессивной среде. Описать оптимальный режим термообработки, свойства стали, если твердость должна быть не менее 50 НRС.

17. Выбрать материал для изготовления сверл диаметром 7 мм длиной 70 мм, работающих со скоростью резания 20 м/мин. Требуется, чтобы теплостойкость сохранялась до 500°С. Твердость сверла 62-66 НRС. Описать режим термообработки с обоснованием температуры, среды, времени выдержки.

18. Для изготовления плоскогубцев, имеющих высокую износостойкость и достаточную коррозионную стойкость в атмосферных условиях необходимо выбрать сталь, обосновать режим ее термической обработки. НRC 59-61, КCV 35-40 Дж/см . Описать структуру до и после термической обработки.

19. Для штампов (вытяжных матриц), работающих при нагреве до 400°С с высокой скоростью вытяжки, имеющих высокую твердость 58-62 НRС, необходимо выбрать материал, обосновать режим его обработки и структуру.

20. Найти сталь для изготовления хирургического инструмента, если сталь имеет НRС > 57, устойчива против коррозии, σв=1150 МПа, σт=90 МПа, δ = 12%, ψ = 30%. Определить режим ее термической обработки, опишите структурный класс стали и ее особенности.

21. Выбрать сталь для изготовления клапанов гидравлических прессов, подвергающихся ударным нагрузкам, работающих в агрессивных средах. Сталь должна иметь σв > 850 МПа, σт > 650 МПа, δ = 15%, ψ = 50%. Назначить режим термической обработки и объяснить ее назначение, а также исходную и конечную структуру стали, выбранной Вами.

22. Найти сталь для коррозионностойких пружин, работающих при температурах до 600°С, если сталь должна иметь σв = 1100 МПа, σт = 850 МПа, δ = 12%, ψ= 35% и высокий предел упругости. Описать легирующие элементы, введенные в сталь для повышения предела упругости и указать необходимый режим термической обработки.

23. Определить марку стали для изготовления кухонной посуды. Объяснить возможность ее легирования, режим термической обработки. Назвать необходимые требования к сталям для изготовления посуды.

24. Выбрать сталь для изготовления коррозионностойких уплотнительных втулок, работающих в малоагрессивных средах. Сталь должна иметь: σв = 850 МПа, σт > 650 МПа, δ = 10%, КСV = 60 Дж/см . Определить марку стали, режим ее термической обработки и структуру стали в состоянии эксплуатации.

25. Для изготовления лопаток паровых турбин применяют хромистые стали типа 40Х13 и 30Х13, но они быстро выходят из строя. Объясните причины этого и найдите материал для замены хромистых сталей для увеличения срока службы лопаток.

26. Определите марку стали, режим ее термической обработки для изготовления карбюраторных игл, если известно, что сталь должна иметь твердость НRС > 60, σв = 1150 МПа, σт = 950 МПа, δ = 12%.

27. Для изготовления поршневых колец необходимо применять стали, обладающие высокой твердостью, коррозионной стойкостью и сохраняющая эти свойства до сравнительно высоких температур. Найдите возможные марки стали, определите режим их термообработки для получения необходимых свойств.

28. Найти сталь для изготовления клапанов автомобильных моторов, если известно, что рабочие температуры могут достигать 800°С. Определить режим термообработки и структуру стали до и после термообработки.

29. Найти сталь для изготовления руля и судовых валов, если известно, что σв = 850 МПа, σт = 750 МПа, δ = 12%, ψ = 40% (условия работы: возможно действие морской воды). Дать характеристику структуры стали, режим термической обработки для получения свойств.

30. Найти сталь для изготовления лопаток паровых турбин, работающих при температурах до 500-550 °С. Определите химический состав стали, влияние элементов на механические и технологические свойства стали. Дайте основные характеристики свойств при комнатной температуре и при температурах выше 500 °С. Обоснуйте режим термообработки.

31. Определите марку стали для изготовления медицинских инструментов с твердостью 55 НRС, дайте обоснование режима и вида термической обработки, структуры стали и условий эксплуатации.

32. Дайте примерную марку стали для изготовления крыльевых устройств самолетов с прочностными характеристиками: σв = 1200 МПа, σт = 850 МПа, δ = 12%, ψ = 50%, КСV = 60 Дж/см . Описать структуру и режим термообработки для получения этих свойств.

33. Выбрать сталь для изготовления дисков турбин, работающих при температурах 670-700 °С. Выбрать и обосновать режим термической обработки стали. Технические требования: σв = 790 МПа, σт = 390 МПа, δ = 37%, ψ = 47%.

34. Подобрать материал для изготовления емкостей для хранения компонентов ракетного топлива (сжиженный гелий, водород). Технические требования: σв = 270 МПа, σт = 510 МПа, ψ = 45%. Подобрать режим термической обработки. Описать структуру стали до и после термообработки.

35. Подобрать материал для изготовления валов морских судов, если необходимо, чтобы они обладали σв = 1200 МПа, σт = 900 МПа, δ = 10 %, ψ = 45%. Выбрать и обосновать режим термообработки и описать структурные превращения.

36. Найти сталь для изготовления мембран, работающих в атмосферных условиях, уксуснокислых и других солевых средах при температурах до 700-850 °С. Необходимые свойства: σв = 1200 МПа, σт = 900 МПа, δ = 20%, ψ = 45%. Выбрать и обосновать структурный класс стали, режим термообработки.

37. Найти сталь для изготовления деталей выхлопных систем, работающих при 600-650°С в среде газов длительное время. Определите структуру, режим термообработки. Укажите основные особенности и недостатки стали.

38. Многие детали паровых турбин(диски, лопатки) работают при температурах 600-650°С в условиях воздействия пара и влаги. Сталь должна обладать устойчивостью против коррозии и ползучести в данном интервале температур. Выбрать марку стали и режим термообработки. Описать структуру готового изделия.

39. Выбрать сталь, хорошо сваривающую, работающую в разбавленных кислотах и солях под давлением при температурах -196 до 650°С для изготовления трубопровода в химической промышленности. Подобрать и обосновать режим термообработки.

40. Выбрать сталь для изготовления клапанов паровых турбин, длительное время работающих при температурах 600-500 °С, обладающих жаропрочностью до 750 °С, если необходимые требования к клапанам: σв = 850 МПа, σт = 650 МПа, δ = 10%, КСV = 60 Дж/см . Выбрать и обосновать режим термообработки, описать структуру стали.

41. Выбрать сталь для изготовления крыльевых устройств самолетов с прочностными характеристиками σв = 1200 МПа, σт = 850 МПа, δ = 12%, ψ = 50%, КСV = 60 Дж/см . Найти и обосновать режим термообработки и структурный класс стали.

42. Найти сталь для изготовления клапанов гидравлических прессов, подвергающихся ударным нагрузкам и работающим в агрессивных средах, если сталь должна удовлетворять следующим требованиям: σв = 850 МПа, σт = 650 МПа, δ = 15%, ψ = 60%. Обосновать режим термообработки и описать структуру стали.

43. Выбрать сталь для изготовления хирургического инструмента, если НRС > 57. Сталь должна быть коррозионностойкой σв = 1150 МПа, σт = 900 МПа, δ = 12%, ψ = 30%. Определить режим ТО и обосновать его. Какова должна быть структура после термообработки.

44. Сравните стали 30Х13 и 40Х13 после термообработки (Закалка + Н.О. 200-300 °С). Их минимальную твердость НRС 50 и 52, соответственно. Объясните почему.

45. Выбрать сталь для изготовления скальпелей, если известно, что σв = 160 МПа, σт = 130 МПа, НRС > 45-50, δ = 10%, НВ 350-340.

Обосновать вид и режим термообработки для получения необходимых свойств. Описать влияние легирующих элементов на свойства стали.

46. Найти сталь, обладающую стойкостью против действия ряда химических сред (органических кислот) и стойкой против межкристаллитной коррозии после сварки. Дать режим термообработки с обоснованием температурно-скоростного параметра. Объясните причины возникновения МКК. Сравните выбранную Вами сталь по составу, структуре и области применения с такими же характеристиками нержавеющей хромистой стали с таким же содержанием углерода.

megapredmet.ru