Зарисовать С-кривые для сталей разных структурных классов и кратко описать влияние легирующих элементов на положение С-кривых, а также на положение мартенситных точек М я и М к.
Изучить под микроскопом и схематично зарисовать микроструктуру сталей перлитного, мартенситного, аустенитного, ферритного и карбидного классов в нормализованном состоянии,
Под каждым рисунком указать марку стали, её структурный класс, структурные составляющие.
Выписать в виде таблицы марки исследуемых сталей, их химический состав, рекомендуемые режимы термической обработки, изменение структуры при термообработке, а также свойства и примерное назначение (см. табл.5).
Кратко описать, какова роль легирующих элементов в исследуемых марках сталей.
Зарисовать схему термической обработки быстрорежущей стали в координатах « температура-время»,
Описать особенности термической обработки и изменения структуры и свойств, происходящие при термообработке.
Комплект микрошлифов;
Металлографический микроскоп МИМ - 7;
Свойства и применение легированных сталей. Применение легированная сталь
Свойства и применение легированных сталей
По назначению легированные стали разделяются на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами.
Стали перлитного класса с различным содержанием углерода нашли широкое применение как конструкционные материалы для изготовления различных конструкций и деталей машин. Для изготовления конструкций применяют преимущественно низколегированные стали с невысоким содержанием углерода, что обеспечивает им хорошую свариваемость.
Стали предназначенные для изготовления деталей машин и приборов, разделяют в зависимости от применяемой к ним термообработки на цементуемые (содержат не более 0,25 %С) и улучшаемые (0.25... 0,5%С). Детали из цементуемых сталей подвергают цементации, закалке и низкому отпуску. В результате получается твёрдая, износостойкая поверхность (НКС 56... 62), со структурой высокоуглеродистого
мартенсита и более мягкая, вязкая сердцевина (НЕС 15...45) со структурой малоуглеродистого мартенсита.
Детали из улучшаемых сталей подвергают закалке в масле и высокому отпуску. Такая термообработка называется улучшением. Закалка даёт мартенситную структуру. Мартенсит при высоком отпуске распадается на сорбит., сочетающий достаточную прочность с повышенной вязкостью. Такие детали хорошо работают в условиях динамических нагрузок.
Стали, легированные кремнием, марганцем и некоторыми другими элементами и содержащие 0,5...0,65 %С, используются для изготовления пружин и рессор. Они подвергаются закалке и среднему отпуску на тростит, который обеспечивает хорошую упругость и прочность.
К перлитному классу принадлежат и шарикоподшипниковые стали. Это высокоуглеродистые стали, легированные небольшим количеством хрома (не более 1,5 %). Закалка и низкий отпуск обеспечивают им мартенситную структуру, прочность и износостойкость.
Кроме деталей машин из легированных сталей перлитного класса с высоким содержанием углерода (более 0,8 %) изготавливают режущий и мерительный инструмент. Такой инструмент подвергается неполной закалке и низкому отпуску. Приобретая высокую твёрдость и износостойкость, инструмент, однако, не обладает достаточной теплостойкостью. Некоторые марки перлитных сталей используют для изготовления инструмента для горячего деформирования. Пониженное по сравнению с другими инструментальными сталями содержание углерода (от 0,3 до 0,7%) позволяет получить достаточную вязкость, т.к. такой инструмент часто работает с ударными нагрузками.
Легирующие элементы в сталях перлитного класса не оказывают существенного влияния на структуру. В основном они способствуют увеличению прокаливаемости и тем самым дают возможность получить высокие механические свойства в деталях больших сечений.
Среди сталей мартенситного класса широкое применение находят стали, содержащие около 13 % хрома и до 0,4 % углерода. При содержании хрома более 12,5 % сталь становится коррозионностойкой. Стали этой группы хорошо сопротивляются атмосферной коррозии и коррозии в среде водяного пара, т.е. являются нержавеющими из них изготавливают различные детали машин, требующие повышенной прочности и коррозионной стойкости, а также некоторые виды инструмента. Упрочнение достигается закалкой в масле или на воздухе на структуру мартенсита. Отпуск в зависимости от назначения может быть высоким (для деталей машин) или низким (для инструмента).
Набольшее применение среди сталей аустенитного класса находят хромоникелевые стали, содержащие около 18 % хрома и 8.., 10 % никеля (углерода не более 0,2 %). Эти стали имеют более высокую коррозионную стойкость, чем хромистые стали мартенситного класса. В нормализованном состоянии эти стали имеют структуру, состоящую из аустенита и небольшого количества карбидов типа (FeCr)23C6. При нагреве
под закалку (так называемая аустенизацня) карбиды растворяются в аустените, и при резком охлаждении в воде фиксируется однофазная аустенитная структура. Однофазные структуры характеризуются более высокой коррозионной стойкостью, т.к. в этом случае уменьшается вероятность образования микрогальванических пар, вызывающих электрохимическую коррозию. Закалка аустенитных сталей не является упрочняющей операцией.
Аустенитные стали используются как кислотостойкие для изготовления химической аппаратуры, а также для деталей машин и криогенного оборудования, работающего при температурах до -253*С. Стали этого класса могут использоваться и как жаростойкие, жаропрочные материалы.
Наиболее известными сталями ферритного класса являются высокохромистые стали, содержащие 17...30 % хрома и не более 0,2 % углерода. Они хорошо сопротивляются как электрохимической так и газовой коррозии при высоких температурах, т.е. являются кислотостойкими и жаростойкими (окалиностойкими). Недостатком этих сталей является низкая прочность и возникающая при перегреве (например, при сварке) крутшозернистость, которая не устраняется термической обработкой, Крупнозернистость придаёт сталям повышенную хрупкость. Используются эти стали преимущественно в отожженном состоянии.
Рассмотренные стали мартенситного, аустенитного и ферритного класса относятся с особыми свойствами.
Стали карбидного класса по назначению являются инструментальными. Они отличаются повышенной изноетойкостью и теплостойкость (красностойкостью). Благодаря этому их используют для изготовления режущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания. Наилучшие режущие свойства стали приобретают после сложной термической обработки. Отожженные заготовки имеют структуру сорбитообразного перлита и карбидов. После механической обработки заготовок и придания инструменту необходимой формы он подвергается закалке и трёхкратному отпуску. Схема режимов термической обработки приведена на рис.3.
С целью выравнивания температуры по всему сечению инструмента и в избежании его деформации производится подогрев до температуры около 800°С, а затем окончательный нагрев в расплавах солей до температур 1260... 1290 °С (для стали Р18). Высокие температуры закалки необходимы для более полного растворения карбидов и получения при нагреве высоколегированного аустенита. Это обеспечивает получение после закалки в масле (или на воздухе) высоколегированного мартенсита, обладающего высокой устойчивостью против отпуска, т.е. теплостойкостью. Часть карбидов, не растворившихся при нагреве, препятствуют росту зерна аустенита.
В процессе охлаждения часть аустенита превращается в мартенсит. Кроме того в структуре сохраняются не растворенные карбиды и некоторое количество остаточного аустенита, т.к. точка Мк лежит ниже нуля градусов и мартенситное превращение не заканчивается. Остаточный аустенит понижает твёрдость и режущие свойства, поэтому его присутствие в структуре недопустимо.
После закалки следует отпуск при температуре около 560 °С, при котором происходит превращение остаточного аустенита в мартенсит с выделением дополнительного количества дисперсных карбидов. Это сопровождается увеличением твёрдости. Чтобы весь остаточный аустенит превратился в мартенсит, отпуск проводят 3 раза подряд с выдержкой по одному часу. Для инструмента простой формы можно делать после закалки обработку холодом и однократный отпуск при 560°С.
Твёрдость стали после закалки составляет HRC 62...63, а после трёхкратного отпуска HRC 64...65. Высокая твёрдость сохраняется при последующих нагревах в процессе работы до температур до 600 "С, что обеспечивает теплостойкость инструмента.
В таблицах 1, 2, 3, 4 приведены справочные данные на различные стали с указанием марок, химического состава, режимов термической обработки, механических свойств и примерного назначения.
studfiles.net
Легированные стали - МТСК
Легированными называются стали, в составе которых есть легирующие компоненты. Данные компоненты оказывают влияние на структуру и свойства стали. Производство легированных сталей занимает значительную долю среди общего объема выплавляемых сталей. А именно четвертую часть. При этом особое значение придается рациональному выбору легирующих компонентов.
Для чего нужно легирующие элементы и для чего они нужны?
Легирующие элементы – это химические элементы, используемые для улучшения механических свойств стали. Благодаря легированию сталь становится более износостойкой в различных условиях эксплуатации.
Где используются легированные стали?
Легированные стали используются, в основном, для ответственных сооружений различного назначения. Например, для изготовления деталей машин, подвергающихся большой нагрузке, для изготовления оборудования, сложных конструкций. Строительство – основная область применения легированных сталей.
Классификация легированных сталей.
Существует несколько классификаций легированных сталей
Легированная сталь прежде всего определяется легирующими элементами. Поэтому легированную сталь делят на кремнистую, кремнемарганцевую, хромомарганцевую. Это отражается и в маркировке сталей. Сталь, легированная Бором обозначается буквой «Р», сталь, легированная хромом – «Х», марганцем – «Г», кремнием – «С».
В зависимости от сферы назначения, легированные стали могут быть конструкционными, инструментальными и сталями с особыми свойствами. К сталям с особыми свойствами относят нержавеющие, жаростойкие и износостойкие стали.
Легирующие элементы оказывают огромное влияние на качество стали. Как и почему это происходит? Во время процесса легирования присадки начинают взаимодействовать с углеродом и железом. При этом, легирующие элементы образуют фазы, выражающиеся в комбинации двух или более металлов. Существуют такие понятия, как легированный феррит (твердый раствор), легированный аустенит (твердый раствор легирующего элемента в гамма-железе) и легированный цементит (твердый раствор легирующего элемента в цементите).
К аустенитам относят такие химические легирующие компоненты, как никель, медь, кобальт, марганец, углерод, азот. К ферритам относятся молибден, вольфрам, ванадий, хром, титан, алюминий и т.д.
Концентрация легирующих компонентов в стали может варьироваться. В случае, если она составляет менее 0,1%, такая сталь называется низколегированной. Выделяют, так же, высоколегированные и среднелегированные стали.
Сварка легированных сталей
В связи с тем, что легированные стали обладают высокой чувствительностью к напряжению при нагрузках, они требуют соблюдения особых условий при сварке. Главное, чему стоит уделить внимание – выбор сварочных материалов и защитных средств. Условия высокой пластичности сварного шва и высокой сопротивляемости трещинам возможно в том случае, если содержание углерода в присадочном металле не превышает 0,15%. Разделка кромок должна быть широкой. Для того, чтобы избежать сварочных напряжений, следует избегать жестких узлов и скопления швов.
Легированная сталь отличается высоким качеством и хорошими эксплуатационными характеристиками.
© МТСК - Копирование материала только со ссылкой на www.metallsk.ru
www.metallsk.ru
Структура, свойства, применение легированных сталей.
Московский государственный технический
университет им. Н.Э.Баумана
Калужский филиал
Е.В. Акулиничев
Методические указания к лабораторным работам по курсу «Материаловедение»
Под редакцией проф. Лебедева В.В.
Калуга 2002 г.
УДК 669.01
Данное методическое указание издается в соответствии с учебным планом
специальностей 200100; 320700; 120100; 120500; 120200; 170900; 311300;
Указание рассмотрено и одобрено: кафедрой «Материаловедение»
Протокол № ________от________
__________________зав. кафедрой В.Г. Косушкин
методической комиссией Калужского филиала
Протокол № ________от________
Председатель методической
__________________комиссии А.В.Максимов
Рецензент ____________________доцент кафедры М2-КФ
Г.В. Орлик
Автор _______________________ ст. преподаватель Е.В.Акулиничев
Аннотация.
В методических указания рассматривается роль легирующих элементов на формирование структуры и свойств, классификация легированных сталей по структуре после нормализации. Приводятся сведения о свойствах и применении сталей различных структурных классов.
Лабораторная работа №10 Структура, свойства, применение легированных сталей
Цель работы: Изучить микроструктуру некоторых легированных сталей и установить связь между химическим составом, структурой и свойствами.
Задание и порядок выполнения работы;
Необходимые материалы и оборудование
Легированные стали
Легированными называют стали, в которые вводятся специальные легирующие элементы, способные улучшать механические, технологические, эксплуатационные свойства, а в некоторых случаях придавать стали особые физические или химические свойства.
Легирующие элементы могут растворяться в феррите, аустените., цементите, образовывать специальные карбиды (карбиды легирующих элементов в отличии от карбида железа) или интерметаллидные соединения с железом и между собой, например, FeCr, FeV и т.д.
Растворяясь в аустените или феррите, легирующие элементы упрочняют эти фазы, делают их более устойчивыми против распада при
нагреве и охлаждении, изменяя температуры фазовых превращений и структуру сталей.
studfiles.net
Применение - легированная сталь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Применение - легированная сталь
Cтраница 1
Применение легированных сталей не исключает значительного износа зубьев зубчатых колес, особенно в случае попадания в зацепление окалины, пыли или грязи. Химико-термическое поверхностное упрочнение деталей, имеющих значительные габариты, невозможно. Вследствие этого затраты труда и расход инструмента при механической обработке были значительно снижены. [1]
Применение легированной стали не только увеличивает срок службы колонн, но и позволяет также повысить их производительность в связи с уменьшением веса и размеров деталей. [2]
Применение легированной стали может быть оправдано только в случае, если требуемые свойства не могут быть получены термообработкой низколегированной стали. [3]
Применение легированных сталей уменьшает деформацию изделий, так как в качестве закалочной среды применяется масло вместо воды и одинарная закалка вместо двойной. [4]
Применение легированной стали в прутках диаметром более 4 - & мм для пружин, работающих при нормальных температурах и подвергаемых после изготовления закалке и отпуску, обеспечивает в готовых пружинах высокую прочность и достаточную пластичность. Углеродистая сталь в этом случае при закалке в масле не прокаливается насквозь, а при закалке в воде дает трещины. Легированные пружинные стали в термически обработанном состоянии обладают, кроме того, более высокими упругими свойствами, особенно легированные кремнием. [5]
Применение легированных сталей позволяет существенно повысить износостойкость валков. Однако стоимость валков из легированных сталей значительно выше стоимости валков из обычных углеродистых сталей. С помощью автоматической наплавки представляется возможным получить наплавленный металл с высоким содержанием легирующих элементов. Стойкость таких валков может быть значительно повышена. [6]
Применение легированных сталей для шпилек целесообразно главным образом при высоких напряжениях, но малых амплитудах колебания нагрузки, так как, обладая пределом текучести в 2 - 3 раза большим, чем у углеродистых сталей, они более чувствительны к концентрациям напряжений и их усталостная прочность в резьбовых изделиях не намного выше, чем у углеродистых сталей. [7]
Применение легированных сталей для обмуровки в каждом случае должно быть согласовано с возможностью их поставки, так как легированные стали являются фондируемыми материалами. Для опорных деталей и креплений легированные стали во многих случаях с успехом заменяются специальными чугунами. [8]
Применение легированной стали должно быть технически и экономически целесообразно и оправданно в том случае, если оно дает экономический эффект за счет повышения долговечности деталей и уменьшения расхода запасных частей и, таким образом, экономии металлопроката. [9]
Применение легированных сталей и для конвекционной части целесообразно в связи с необходимостью периодического удаления отложений кокса выжиганием. При выжиге температура стенки труб в зоне перехода из конвекционной части змеевика в радиантную обычно превышает 600 С, а в нижней части конвекционной камеры - должна быть около 500 С. [10]
Применение легированных сталей дает возможность при необходимости ограничить массу и габаритные размеры вала или оси, повысить стойкость шлицевых соединений. [11]
Применение легированных сталей позволяет уменьшить толщину листа, из которого изготавливаются диски и ободья, что, естественно, снижает вес колес. [12]
Применение легированных сталей целесообразно только для тяжело нагруженных элементов: в большинстве крюковых кранов малой и средней грузоподъемности размеры таких элементов назначаются по условиям жесткости, что делает применение специальных сталей нецелесообразным. [13]
Применение легированных сталей целесообразно для тяжело нагруженных валов, размеры которых определяются условиями прочности, или в специальных случаях, например, при изготовлении вала за одно целое с шестерней. [14]
Применение легированных сталей уменьшает деформацию изделий, так как в качестве закалочной среды применяется масло вместо воды и одинарная закалка вместо двойной. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Применение - легированная сталь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Применение - легированная сталь
Cтраница 3
Интересно отметить, что применение легированной стали, которая имеет значительно более высокие механические свойства, не дает в данном случае большого эффекта ( коэффициент запаса увеличился несущественно), что объясняется большей чувствительностью легированной стали к влиянию концентрации напряжений и масштабного эффекта. [31]
Последние три свойства требуют применения легированной стали, содержащей хром и вольфрам или кремний. Для улучшения теплопроводности содержание углерода следовало бы выбрать возможно низким. Однако это уменьшает сопротивление износу и прочность. [33]
Существует представление, что применение легированной стали само по себе обеспечивает повышение износостойкости деталей. Но оно не всегда соответствует действительности. Такой результат не является парадоксальным, так как одинаковой была основная для данного вида изнашивания характеристика материала - его твердость. [35]
Основной причиной, вызывающей применение легированных сталей, является температура в сочетании с высоким давлением, при которых приходится работать металлу. [36]
При температурах II ступени применение легированных сталей позволяет не учитывать таких явлений, как тепловая хрупкость и ползучесть, с которыми приходится считаться при более высоких температурах. [37]
Существует представленпе, что применение легированной стали само по себе обеспечивает повышение износостойкости деталей. Ко оно не всегда соответствует действительности. Такой результат не является парадоксальным, так как одинаковой была основная для данного вида изнашивания характеристика материала - его твердость. [38]
В связи с расширением применения легированных сталей в машиностроении и строительстве, а также электродов с покрытиями типа Ф резко возрастает потребность в источниках питания дуги постоянного тока. Они питаются от трехфазной сети напряжением 220 - 380 6, позволяют регулировать сварочный ток в широких пределах, обладают высокими динамическими свойствами, хорошо стабилизируют горение сварочной дуги и уменьшают разбрызгивание металла. [39]
В связи с увеличением применения легированных сталей и электродов с покрытиями типа Ф резко возрастает потребность в источниках постоянного тока. Очень удобными для ремонтных работ являются сварочные выпрямители типа ВСС-ЗО О и ВСС-500. Эти установки питаются от трехфазной сети напряжением 220 - 380 в, позволяют регулировать силу тока в широких пределах, обладают высокими динамическими свойствами, хорошо стабилизируют дугу и уменьшают разбрызгивание металла. [40]
Другим важным фактором в применении легированных сталей в процессе крекинга являются коррозионные свойства сырья. Корро-зионность сырья и дестиллатов при крекинге может вызываться или некоторыми неорганическими хлоридами, или органическими сернистыми соединениями. Такие вещества, как хлориды магния и кальция, гидролизируются в присутствии водяного пара при высокой температуре с образованием хлористого водорода, обладающего высокой кор-розийностью. Следует отметить, что содержание неорганических солей в некоторых видах сырья значительно увеличилось в течение последних лет вследствие возрастающего применения кислотной обработки скважин. Деэмульсация нефти и удаление солей перед крекингом все еще является одним из важных требований для уничтожения или, по крайней мере, снижения коррозии. [42]
Отметить преимущества, которые дает применение легированной стали, и указать, кроме того, затруднения, которые могут возникнуть при использовании подобной легированной стали для сварных конструкций. [43]
Преимущества метода: не требуется применение легированной стали. [44]
Приведенный пример показывает высокую эффективность применения легированных сталей, но их следует применять только в тех случаях, когда имеется возможность полностью использовать высокие допускаемые напряжения этих сталей. [45]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
