 |
Изучение структур легированных сталей
|
|
|
|
Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Материаловедение»
Составители Ю.К. Корзунин, В.И. Матюхин
(в авторской редакции)
Омск
СибАДИ, 2008
УДК 621.785
ББК 34.651
Рецензент канд. техн. наук, доцент Гурдин В.И.
Работа одобрена методической комиссией факультета АТ в качестве мето- дических указаний к лабораторной работе по материаловедению для студен- тов специальностей 050501; 080111; 080500; 080502; 080502; 080801; 090105;
119500; 140501; 140607; 190201; 190205; 190500; 190601; 190603; 190701; 190702;
200503; 220301; 220501; 230102; 270102; 270105; 270105; 270106; 270109; 270113;
270114; 270115; 270201; 270205; 280202
Изучение структур легированных сталей: Методические указания к ла- бораторной работе по дисциплине «Материаловедение» / Сост. Ю.К. Корзунин, В.И. Матюхин. – Омск: СибАДИ, 2008. – 12 с.
Рассмотрены вопросы зависимости структур легированных сталей от вида термической обработки и химического состава.
Ил.: 4., Библиограф.: 3 назв.
© Составители: Ю.К. Корзунин, В.И. Матюхин
© Издательство СибАДИ, 2008
Цель работы: изучить классификацию легированных сталей, назначение легирующих элементов, термическую обработку легированных сталей и их структуру.
Предмет и содержание работы
1. Маркировка легированных сталей.
2. Назначение легирующих элементов в стали.
3. Классификация легированных сталей по назначению, их термическая обработка.
4. Структура легированных сталей после термической обработки.
Маркировка легированных сталей.
Марки легированных сталей обозначаются сочетанием цифр и букв, обозна- чающих легирующие элементы: Н - никель; X - хром; К - кобальт; В - вольфрам; Ф - ванадий; Ц - цирконий; М - молибден; Г - марганец; Т - титан; Ю - алюминий; Б - ниобий; Р - бор; П - фосфор; А - азот (если А внутри маркировки стали); А
|
|
|
- высококачественная сталь, т. е. S < 0,03 %, Р < 0,03 % (если А в конце марки- ровки стали); Д - медь; С - кремний.
Если содержание легирующего элемента превышает 1 %, то после соот- ветствующей буквы ставят число, обозначающее среднее содержание легиру- ющего элемента в процентах. Если содержание легирующего элемента в стали около 1 %, то после буквы единица не пишется. Первые две цифры в начале маркировки свидетельствуют, что эта сталь конструкционная и содержание уг- лерода в ней дается в сотых долях процента. Например, сталь 16Г2АФД. В ней содержится в среднем: C=0,16 %, Mn=2 %, N=1 %, V=l %, Cu=l %.
В инструментальных сталях первая цифра говорит о содержании угле- рода в десятых долях процента. Углерод обозначается одной цифрой, а если углерода в стали около 1 %, то единица не пишется перед буквенным обоз- начением стали. Например, стали 9ХС (С=0,9 %, Cr=l %, Si=1 %) и ХВГНА (С=1 %, Cr=1 %, W=l %, Mn=1 %, Ni=1 %, А - высококачественная сталь).
Назначение легирующих элементов и их влияние на свойства стали
Все легирующие элементы, растворяясь в феррите, аустените, цементите, а также образуя химические соединения (карбиды, интерметаллиды) повышают прочность стали, понижая ее пластичность.
Никель повышает одновременно прочность и вязкость стали.
Алюминий, кремний, хром и медь повышают коррозионную стойкость стали.
Алюминий, ванадий, молибден, вольфрам, титан измельчают зерно. Марганец и кремний способствуют получению крупнозернистой структуры
в стали.
Молибден и вольфрам устраняют хрупкость стали при отпуске.
Молибден, ванадий, вольфрам, титан повышают жаропрочность стали и ее красностойкость.
Никель, марганец, медь, азот являются аустенизаторами. Карбидообразующие элементы: хром, молибден, ванадий, вольфрам и др.
|
|
|
являются ферритизаторами.
Все легирующие элементы, за исключением кобальта, кремния и алюми- ния, увеличивают количество остаточного аустенита при закалке и уменьшают критическую скорость закалки.
Классификация сталей
3.1. Классификация по назначению:
а) конструкционные (15Х, 45ХН, 65С2);
б) инструментальные (Х, 9ХС, Р6М5);
в) стали с особыми физическими и химическими свойствами (жаропрочные, нержавеющие, магнитные и др.).
3.2. Классификация конструкционных сталей:
а) цементируемые (С=0,25 %): 10Х, 15ХН, 25ХР. Для обеспечения изно- состойкости поверхностного слоя осуществляют цементацию с последующей закалкой и низким отпуском. Стали упрочняются: цементация + закалка + низ-
кий отпуск. После упрочнения поверхностный слой имеет структуру: Мотп+
цементит + Ау
, а сердцевина детали – сорбит или троостит закалки. Первая
ост
структура обеспечивает необходимую износостойкость, а вторая – прочность и
вязкость при небольших ударных и знакопеременных нагрузках;
б) улучшаемые стали (С = 0,3... 6,5 %); 30ХГСА, 45ХН, 50ХФА. Эти стали применяются в деталях, работающих при больших ударных и знакопеременных нагрузках. Улучшение – это закалка + высокий отпуск. Упрочнение этих сталей
– закалка + высокий отпуск. Структура после упрочнения – сорбит отпуска зернистый;
в) рессорно-пружинные стали (С = 0,5... 0,85 %): 50С2... 85С2, 65Г, 50ХФА,
60С2ХФА. Детали из этих сталей работают на упругие нагрузки и поэтому уп- рочняются закалкой и средним отпуском. Структура стали после упрочнения
- тростит отпуска;
г) строительные стали (С<0,2 %): 10ХСНД, 16Г2АФД, 09Г2С. Упрочняются детали из этих сталей нормализацией или закалкой и высоким отпуском.
3.3. Классификация инструментальных сталей.
а) низколегированные (легирующих элементов менее 5 %: Х, ХВГ, 6ХС, 9ХС. Для обеспечения работоспособности инструмента требуется твердость и износостойкость, что достигается закалкой и низким отпуском. применяются эти стали при низких скоростях резания (Vрез<25 м/мин), когда рабочая повер-
хность инструмента нагревается для температуры ниже 250 0С. б) быстрорежущие стали.
Применяются при средних скоростях резания, когда рабочая поверхность инструмента нагревается до 600 °С. Марки быстрорежущих сталей: Р9, Р18, Р6М5, Р10К5Ф5, Р9М4К8 и др. Р - первая буква английского слова rapid, что значит «быстрый». Цифра после Р обозначает процент вольфрама. Например, сталь Р9М4К9 имеет химический состав по маркировке: 1 % С, 9 % W, 4 % Мо, 8 % Со.
|
|
|
В литом состоянии структура быстрорежущей стали Р18 состоит из леде- бурита, сорбита закалки и карбидов вольфрама, ванадия, хрома, железа. Кар- биды вольфрама и ванадия имеют крупные включения и их нельзя измельчить термообработкой.
|
|
|
