Лабораторная работа № 9. Изучение структуры и свойств легированных. Сталей. 1. Цель работы. 2. Задание. 3. Оснащение рабочего места

Лабораторная работа № 9

ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЛЕГИРОВАННЫХ

СТАЛЕЙ

1. Цель работы

 

1. 1. Изучить микро­структуры легированных сталей различных структур­ных классов.

1. 2. Зарисовать их рисунки, указав увеличение микро­скопа.

1. 3. Для каждой марки стали указывать структурные составляющие, химический состав, термообработку, ме­ханические свойства и применение.

 

2. Задание

 

2. 1. Изучить влияние легирующих элементов на свойства сталей.

2. 2. Изучить принципы формирования микроструктуры при легировании.

 

3. Оснащение рабочего места

3. 1 Металлографический микроскоп МИМ-7.

3. 2 Набор микрошлифов.

3. 3 Фотографии микроструктур.

4. Техника безопасности

4. 1. Микроскопы находятся под напряжение, поэтому включать и выключать только в присутствии преподавателя или учебного мастера.

    4. 2. Поверхность микрошлифов руками не трогать и не протирать тканью.   4. 3. Процесс наблюдения вести по одному без лишней суеты.

    4. 4. В случае возникновения неисправности сообщить преподавателю или учебному мастеру.

     4. 5. Запрещается самостоятельно устранять неисправности оборудования.

 

5. Последовательность выполнения работы

    Лабораторная работ проводится в металлографической лаборатории.

       5. 1. Изучить, зарисовать микроструктуру шлифов-об­разцов и указать ее структурные составляющие.

      5. 2. Указать марку стали исследуемых шлифов-об­разцов.

         5. 3. Результаты исследований занести в отчет.

 

6. Отчет о работе

  Отчет о выполнении лабораторной работы должен отражать следующее:

6. 1. Наименование работы.

   6. 2. Цель работы.

6. 3. Список литературы.

 6. 4. Сведения из теории: назначение и принцип легирования сталей.

6. 5. Представить результаты микроструктурного анализа микрошлифов                      с описанием.

6. 6. Вывод.

        

Работу выполнил:

                         ст. -т___________гр. _____________

Работу принял:

                                  _____________________________

 

 

7. Теоретические сведения

 

Многие детали машин ра­ботают в условиях высоких скоростей, больших давле­ний, повышенных температур, агрессивных сред (кис­лот, щелочей, разъедающих газов и т. п. ). Такие усло­вия работы требуют применения материалов высокой прочности и пластичности, износостойкости, жаропроч­ности и жаростойкости, антикоррозийности. Этими свойствами обладают легированные стали, содержа­щие, помимо постоянных примесей, один или несколько так называемых легирующих элементов: никель, хром, вольфрам, молибден, ванадий, титан и др. Легирующие элементы по-разному влияют на свой­ства стали.

Марганец повышает прочность, износостойкость, а также глубину прокаливаемости стали при термиче­ской обработке.

Кремний способствует получению более однородной структуры, положительно сказывается на упругих харак­теристиках стали. Кремний способствует магнитным пре­вращениям, а при содержании его в количестве 15... 20 % придает стали кислотоупорность.

Хром повышает твердость, прочность, а при термиче­ской обработке увеличивает глубину прокаливаемости, положительно сказывается на жаропрочности, жаростой­кости, повышает коррозионную стойкость.

Никель действует так же, как и марганец. Кроме то­го, он повышает электросопротивление, пластичность и снижает значе­ние коэффициента линейного расширения.

Вольфрам уменьшает величину зерна, повышает твер­дость и прочность, улучшает режущие свойства при по­вышенной температуре.

Молибден действует как и вольфрам, а также повы­шает коррозионную стойкость.

Маркируют легированные стали буквами и цифрами, указывающими ее химический состав. Первые две циф­ры в маркировке сталей показывают содержание углерода (для конструкци­онных сталей – в сотых долях процента, для инструмен­тальных и нержавеющих – десятых долях), затем ста­вится буква, указывающая на легирующий элемент, после буквы следует цифра, указывающая на среднее со­держание этого элемента в процентах. Если содержание легирующего элемента составляет менее или около 1 %, то за буквой цифра не ставится. Легирующие элементы обозначаются следующими буквами: А – азот, К – ко­бальт, Т – титан, Ю – алюминий, С – кремний,  В  –  вольфрам, Ф – ванадий, X – хром, Д – медь, Н – никель, Г – марганец, М – молибден, П – фосфор, Р – бор, Ц – цирконий, Ч – редкоземельные металлы, Б – ниобий. Например, сталь марки 12ХНЗА содержит 0, 12 % углерода, до 1, 0 % хрома, 3 % никеля, буква А в конце обозначения указывает, что сталь высококачест­венная.

 

8. Классификация легированных сталей

По назначению их делят на: конструкционные (маши­ностроительные, строительные), инструментальные и стали с особыми свойствами, предназначенные для изготовления деталей машин и механизмов, а также эле­ментов конструкций, в том числе и строительных; инст­рументальные, используемые для изготовления режущих инструментов, штампов, измерительного инструмента и др.; стали и сплавы с особыми (специальными) свой­ствами (нержавеющие, жаропрочные, теплоустойчивые и др. ).

По содержанию легирующих элементов легирован­ные стали делятся на низко-, средне- и высоколегированные с соответствующим содержанием легирующих  элементов до 3, от 3 до 10 и более 10 %.

  По структуре в нормализован­ном состоянии подразделяются на классы: перлитный, ферритный, аустенитный, мартенситный и карбидный. Ниже приведены краткие сведения об изучаемых марках легированных сталей.

Стали конструкционные (перлитного класса). Сталь улучшаемая марки ЗОХГСА (0, 28... 0, 34 °/о С; 0, 8... 1, 1% Сг; 0, 8... 1, 1% Мп и 0, 9... 1, 2% Si) подвергается закалке от 830... 850 ⁰С в масле и высокому отпуску при 600 ⁰С на сорбит с получением высоких  значений прочности и пластичности. Применяют для изготовления осей, полуосей, валиков, рычагов, дета­лей рулевого управления, болтов и др.

Сталь рессорно-пружинная марки 60С2 (0, 57… 0, 65 % С; 0, 6... 0, 9 % Мп и 1, 5... 2 % Si) работает в усло­виях знакопеременных нагрузок. Для обеспечения тре­буемых свойств (сохранения в течение длительного времени высоких упругих значений) ее подвергают за­калке от 820... 840 ⁰С в масле и отпуску при 350 … 400 ⁰С на троостит.

Сталь шарикоподшипниковая марки ШХ15 (095 1, 05% С; 1, 3…1, 65% Сг и 1, 5. .. 2 % Si) работает в ус­ловиях поверхностного износа и высоких контактных напряжений (усталостных). Для обеспечения требуе­мых свойств она закаливается от 830... 850 ⁰С в масле и отпускается при 140... 160 ⁰С на мартенсит.

9. Изучение структуры, свойств и условий термической обработки некоторых легированных сталей

Сталь 40Х – конструкционная улучшаемая машиностроительная сталь, легированная хромом. Введение хрома способствует уменьшению критической скорости закалки, а, следовательно, улучшению прокаливаемости. Из – за большей прокаливаемости и меньшей критической скорости закалки замена углеродистой стали легированной позволяет производить закалку деталей в менее резких охладителях (масле, воздухе), что уменьшает деформацию изделий и опасность образования трещин. При охлаждении в масле сталь 40Х позволяет получить сквозную прокаливаемость до диаметра 20 мм (сталь 40 – до 10мм). Применяется сталь 40Х для изготовления средненагруженных машиностроительных деталей небольших сечений (валов, штоков, шатунов и т. п. ).

Химический состав стали 40X: 0, 36 – 0, 44 %С; 0, 5 – 0, 8 %Mn, 0, 8 – 1, 1 %Сr.

Термическая обработка стали 40Х заключается в улучшении: закалка с температуры 860 ⁰С с охлаждением в масле и высокий отпуск при температура 500 – 600 ⁰С с охлаждением в воде, а для мелких деталей в масле. После отжига сталь имеет структуру, состоящую из феррита и перлита (рис. 9. 1).

⇐ Предыдущая17181920212223242526Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: