Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.
Класифікація і маркування легованих сталей. Застосування. Вплив легуючих елементів на рівноважну структуру сталей
Вуглецеві сталі не завжди задовольняють вимогам, що пред'являються до матеріалів сучасною технікою: наприклад, при збільшенні навантажень і при роботі на великих швидкостях необхідно, щоб деталь мала високі експлуатаційні властивості, значно збільшувати розміри деталей. Крім того, вуглецеві сталі мають низьку корозійну стійкість і стійкістю при підвищених температурах, мають високий коефіцієнт лінійного розширення.
Значно покращує фізико-механічні та хімічні властивості сталей введення в їх склад легуючих компонентів.
Елементи, спеціально вводяться в сталь в певних концентраціях з метою зміни її будови і властивостей, називаються легуючими елементами, а стали - легованими.
В конструкційних сталях легування здійснюється з метою поліпшення механічних властивостей (міцності, пластичності). Крім того змінюються фізичні, хімічні, експлуатаційні властивості.
Легуючі елементи підвищують вартість стали, тому їх використання повинно бути строго обгрунтовано.
Призначення легуючих елементів
легуючий вуглецевий сталь конструкційний
Основним легуючим елементом є хром (0,8 ... 1,2)%. Він підвищує прокаливаемость, сприяє отриманню високої і рівномірної твердості стали. Поріг хладоломкості хромистих сталей - (0 ... -100) оС. При великому його утриманні (вище 12%) сталь стає нержавіючої.
Додаткові легуючі елементи.
Бор - 0.003%. Збільшує прокаліваемость, а також підвищує поріг хладоломкості (+ 20 ... -60 оС.
Марганець - збільшує прокаливаемость, проте сприяє зростанню зерна, і підвищує поріг хладоломкості до (+ 40 ... -60) оС.
0,1%) вводять для подрібнення зерна в хромомарганцевих стали. Введення молібдену (0,15 ... 0,46%) в хромисті стали збільшує прокаливаемость, сніхает поріг хладоломкості до -20 ... -120oС. Молібден збільшує статичну, динамічну і втомну міцність стали, усуває схильність до внутрішнього окислення. Крім того, молібден знижує схильність до відпускної крихкості сталей, що містять нікель.
Ванадій в кількості (0.1 ... 0.3)% в хромистих сталях подрібнює зерно і підвищує міцність і в'язкість.
Введення в хромисті стали нікелю, значно підвищує міцність і прокаліваемость, знижує поріг хладоломкості, але при цьому підвищує схильність до відпускної крихкості (цей недолік компенсується введенням в сталь молібдену). Хромонікелеві стали, мають найкращий комплексом властивостей. Однак нікель є дефіцитним, і застосування таких сталей обмежено.
Значна кількість нікелю можна замінити міддю, це не призводить до зниження в'язкості.
При легуванні хромомарганцевих сталей кремнієм отримують, стали - хромансиль (20ХГС, 30ХГСА). Стали мають гарний поєднанням міцності і в'язкості, добре зварюються, штампуються і обробляються різанням. Кремній підвищує ударну в'язкість і температурний запас в'язкості.
Добавка свинцю, кальцію - покращує оброблюваність різанням. Застосування зміцнення термічної обробки покращує комплекс механічних властивостей.
Розподіл легуючих елементів в сталі
Легуючі елементи розчиняються в основних фазах залізовуглецевих сплавів (ферит, аустеніт, цементит), або утворюють спеціальні карбіди.
Розчинення легуючих елементів в відбувається в результаті заміщення атомів заліза атомами цих елементів. Ці атоми створюють в решітці напруги, які викликають зміну її періоду.
Зміна розмірів решітки викликає зміну властивостей фериту - міцність підвищується, пластичність зменшується. Хром, молібден і вольфрам зміцнюють менше, ніж нікель, кремній і марганець. Молібден і вольфрам, а твкже кремній і марганець в певних кількостях, знижують в'язкість.
У сталях карбіди утворюються металами, розташованими в таблиці Менделєєва лівіше заліза (хром, ванадій, титан), які мають менше добудовану d - електронну смугу.
В процесі карбідоутворення вуглець віддає свої валентні електрони на заповнення d - електронної смуги атома металу, тоді як у металу валентні електрони утворюють металеву зв'язок, що зумовлюють металеві властивості карбідів.
При співвідношенні атомних радіусів вуглецю і металу більш 0,59 утворюються типові хімічні сполуки: Fe3C, Mn3C, Cr23C6, Cr7C3, Fe3W3C - які мають складну кристалічну решітку і при нагріванні розчиняються в аустените.
При співвідношенні атомних радіусів вуглецю і металу менш 0,59 утворюються фази впровадження: Mo2C, WC, VC, TiC, TaC, W2C - які мають просту кристалічну решітку і важко розчиняються в аустените.
Всі карбіди мають високу твердість і температуру плавлення.
Принцип маркування легованих сталей
Якісні і високоякісні леговані стали
Позначення буквено-цифрове. Легуючі елементи мають умовні позначення, Позначаються буквами українського алфавіту.
Позначення легуючих елементів:
Х - хром, Н - нікель, М - молібден, В - вольфрам,
К - кобальт, Т - титан, А - азот (вказується в середині марки),
Г - марганець, Д - мідь, Ф - ванадій, З - кремній,
П - фосфор, Р - бор, Б - ніобій, Ц - цирконій,
Ю - алюміній, А-в середині-азот, А в кінці марки високоякісна сталь.
Леговані конструкційні стали
У зазначеній марці стали міститься 0,15% вуглецю, 35% хрому, 19% нікелю, до 1,5% вольфраму, до 2% кремнію.
Для позначення високоякісних легованих сталей в кінці марки вказується символ А.
Леговані інструментальні сталі
Сталь 9ХС, сталь ХВГ.
Далі перераховуються легуючі елементи, із зазначенням їх змісту.
Деякі стали мають нестандартні позначення.
Швидкорізальні інструментальні стали
Сталь ШХ6, сталь ШХ15ГС
Вплив елементів на поліморфізм заліза
Всі елементи, які розчиняються в залозі, впливають на температурний інтервал існування його аллотропических модифікацій (А = 911oС, А = 1392oС).
Залежно від розташування елементів у періодичній системі та будови кристалічної решітки легуючого елемента можливі варіанти взаємодії легуючого елемента з залізом. Їм відповідають і типи діаграм стану сплавів системи залізо - легуючий елемент (рис. 17.1)
Більшість елементів або підвищують А і знижують А, розширюючи існуючі -Модифікація (ріс.17.1.а), або знижують А4 і підвищують А, звужуючи область існування - модифікації (ріс.17.1.б).
Мал. 17.1. Схематичні діаграми стану Fe - легуючий елемент. а - для елементів, які розширюють область існування -Модифікація; б - для елементів, які звужують область існування -Модифікація
Понад певного вмісту марганцю, нікелю та інших елементів, що мають гранецентрированную кубічну решітку, - стан існує як стабільний від кімнатної температури до температури плавлення, такі сплави на основі заліза називаються аустенітними.
При утриманні ванадію, молібдену, кремнію та інших елементів, що мають об'ємно-центровану кубічну решітку, вище певної межі, стійким при всіх температурах є - стан. Такі сплави на основі заліза називаються Феритний.
Аустенітні і ферритні сплави не мають перетворень при нагріванні і охолодженні.
1. У чому відмінність між вуглецевими і легованими сталями?
2. Які легуючі компоненти збільшують твердість і міцність сталі?
3. Які легуючі компоненти покращують хімічні властивості стали?
4. Як маркуються леговані конструкційні стали?
5. Як маркуються леговані інструментальні сталі?
6. Чим характеризуються основні марки швидкорізальної інструментальної сталі?
7. *** Якими властивостями володіє аустенитная сталь?
8. *** Які елементи роблять сталь магнітної навіть вище «точки Кюрі»?
Продовжити практичну роботу №1. Скласти звіт. Захист.
Розміщено на Allbest.ru