Легированные стали и сплавы
ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ И ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ
Легированные стали
Легирующими называют элементы, специально вводимые в сталь для изменения ее структуры и свойств. Си, Al, Si, Ti, V, Cr, Nb, W, Mo, Ni, Mn, Co и др. Легированием повышают коррозионную стойкость сталей, придают им стойкость в условиях низких и высоких температур и давлений, повышают прочность, твердость, износостойкость и др. Отдельные легирующие элементы повышают у стали: Си, Si, Cr, Mo, Ni и др. Si, Cr, Mo, W, Mn, Ni и др. Легирующие элементы в стали могут находиться в свободном состоянии очень редко , в виде твердых растворов замещения в феррите, аустените и цементите легированный цементит , самостоятельных специальных карбидов, химических соединений с железом или друг с другом интерметаллических и с неметаллами оксидов, сульфидов и др. Более всего легирующие элементы образуют твердые растворы и карбиды. Большинство легирующих элементов растворяются в феррите и аустените с образованием твердых растворов замещения. Железо и вводимые в сталь легирующие карбидообразующие элементы Mn, Cr, Mo, W, Ni, V и др. Железо имеет более низкую степень срод ства к углероду, чем легирующие элементы. В легированных сталях содержатся три фазы: Легированные феррит и аустенит являют ся твердыми растворами легирующих элементов соответственно t модификациях a-Fe и y-Fe, а легированный цементит является цементитом, в котором часть атомов железа замещена атомами легирующего элемента. Легированные стали классифицируют в зависимости от общего содержания легирующих элементов: Легированные стали маркируют с обозначением каждой марки стали буквой и числом. Низколегированные строительные стали применяют для изготовления строительных стальных конструкций ферм, мостов, нефтепроводов, газопроводов и др. Кроме низколегированных сталей повышенной прочности применяют и низколегированные стали высокой прочности, имеющие предел текучести более МПа. Например, сталь марки 18Г2АФ имеет ферритно-перлитную структуру со значительно измельченными зернами вследствие наличия в ней нитридов ванадия, что значительно повышает предел текучести примерно выше на МПа. В железобетонных конструкциях применяют простые углеродистые стали и низколегированные арматурные стали в виде проволоки и стержней гладких или периодического профиля. Ненапряженные железобетонные конструкции, в которых сталь испытывает небольшие напряжения, армируют простыми углеродистыми сталями и низколегированными сталями марок 35ГС, 18Г2С и 25Г2С. Предварительно напряженные конструкции, в которых сталь одвергается большим напряжениям, армируют высокопрочными п еДНеуглеродистыми, высокоуглеродистыми и низколегированными марок 45С, 80С, 35ГС, 45ГС, 20ХГ2С, 20Х2Г2Т сталями в горячекатаном или термически упрочненном состоянии путем закалки и отпуска. При воздействии внешней среды может происходить разрушение металла, называемое коррозией. Коррозионностойкими называют стали, обладающие высокой стойкостью против коррозии в агрессивных средах. Наиболее подвержены коррозии в различных средах на воздухе, в воде и др. В этих случаях на поверхности металлов образуется неплотная оксидная пленка, не предохраняющая металл от дальнейшей коррозии. При введении некоторых легирующих элементов в сталь скачкообразно повышается ее коррозионная стойкость, а при определенном количестве легирующего элемента возможно получение стали, практически не поддающейся коррозии. Название нержавеющей стали дается в зависимости от введенного в нее легирующего элемента. Наиболее широко применяются хромистые нержавеющие стали, а также хромоникелевые. В них главным легирующим элементом является хром. Обычные марки хромистых нержавеющих сталей: Высокую коррозионную стойкость имеют и хромоникелевые стали. В качестве основных легирующих элементов в них вводят хром и никель. С введением никеля хромистая сталь приобретает аустенитную структуру, что уменьшает склонность зерен к росту, повышает коррозионную стойкость, предотвращает хладноломкость, улучшает механические свойства. Марки хромоникелевых нержавеющих сталей: Коррозионностойкие стали применяют для изготовления строительных изделии и конструкций, эксплуатируемых в грунтовых и морских водах, газах и других агрессивных средах. Жаростойкие и жаропрочные стали. В различных областях техники все шире используют высокие температуры и давления. Окали, ностойкость стали повышают легированием ее элементами, обладь ющими большим сродством к кислороду, чем железо, вследствие чего в благоприятном направлении изменяются состав и строение окалины. С повышением содержания данных легирующих элементов повышается окалиностойкость стали, что позволяет нагревать ее до более высокой рабочей температуры. При высокой температуре металл может иметь высокую прочность, а при длительном ее действии прочность становится низкой. Легированные инструментальные стали и твердые сплавы. Легированные инструментальные стали применяют в тех случаях, когда углеродистую сталь нельзя применять ввиду недостаточной ее стойкости. Тонкое лезвие кромка режущего инструмента работает под большим удельным давлением, в результате чего оно затупляется, изнашивается. Для обеспечения длительной надежной работы оно должно изготовляться из металла с твердостью выше 60HRC. При больших скоростях резания и особенно твердых металлов кромка режущего инструмента значительно нагревается до красного каления. В этом случае режущая кромка должна быть из стали, обладающей так называемой красностойкостью теплостойкостью , т. Низкоуглеродистые инструментальные стали применяют для готовления режущих инструментов, работающих в относительно й3 иХ условиях, и измерительных инструментов. Эти стали обладают высокой твердостью горячей твердостью и высокими режущими свойствами в горячем состоянии и красностойкостью, способностью сохранять высокую твердость во времени. Из них изготовляют режущие инструменты для работы при высоких скоростях резания, когда вьщеляется много теплоты и инструменты сильно нагреваются. Основные марки быстрорежущих сталей: Р18, Р6М5, РЗМЗФЗ, Р6М5Ф2КВ и др. Быстрорежущие стали обозначают буквой Р рапиц-скорость ; число за буквой Р — содержание вольфрама в процентах буква В не пишется. Твердые металлокерамические сплавы и керметы. Твердые сплавы изготовляют на основе тугоплавких карбидов. Они обладают высокими прочностью, твердостью, износостойкостью, коррозионной устойчивостью и жаростойкостью. Твердые металлокерамические сплавы готовят способом порошковой металлургии. Обожженные изделия состоят из мельчайших зерен карбидов, связанных кобальтом. ВК2, ВКЗ, ВК6, ВК8, Т5К10, Т14К8, Т15К6, Т30К6, Т60К6. Из металлокерамических сплавов готовят режущие пластины, резцы, сверла, фрезы и др. Из порошков неметалли-еских материалов карбидов, оксидов, нитридов, силицидов, бори-Дов и металлов кобальта, никеля, хрома и др. Информационный сайт о строительных материалах и технологиях. Легирующие элементы разделяют на две группы — не образующие карбидов и карбидообразующие. Преимущества легированных сталей особенно полно проявляются после термической обработки. Марки низколегированных инструментальных сталей: После отжига стали всех марок состоят из а-твердого раствора и карбидов.
Прочность, вязкость, жаро- и хладостойкость, а также коррозионная стойкость углеродистых сталей являются недостаточными для многих высоконагруженных деталей машин и строительных конструкций; инструменты из углеродистой инструментальной стали тверды, но не выдерживают повышенной скорости резания, так как размягчаются при нагреве уже до температуры 0C, кроме того, они хрупкие. Прокаливаемость углеродистой стали также невелика в связи с большой критической скоростью закалки, в результате этого на мартенсит закаливается только поверхностный слой заготовки, а внутренние слои закаливаются лишь на троостит или сорбит, а у заготовок больших размеров остаются вовсе не закалёнными. Таким образом, углеродистая сталь часто не отвечает повышенным требованиям машиностроения и инструментального производства. Вводимые в сталь легирующие элементы улучшают ее механические, физические и химические свойства. Для легирования стали применяют хром, никель, марганец, кремний, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан, алюминий, медь и другие элементы. Большинство легированных сталей приобретают высокие физико-механические свойства лишь после термической обработки. Число введённых легирующих элементов. Если введён один легирующий элемент, то сталь называют по этому элементу, такую сталь называют также тройной, так как она содержит железо, углерод и легирующий элемент постоянные примеси не считаются. Из тройных легированных сталей применение находят хромовая, марганцевая и кремнистая стали. Если сталь легирована двумя, тремя и более элементами, то она является сложнолегированной комплексно-легированной и её называют по введённым легирующим элементам например, хромомарганцевой, хромомолибденовой, хромоникелевой, сернистомарганцевой, хромокремнистованадиевой. Хром, кремний и марганец присутствуют в большинстве легированных сталей, остальные легирующие элементы вводят за исключением сплавов с особыми свойствами чаще всего в сочетании с ними. При комплексном легировании получение нужных свойств достигается полнее и при меньшем общем массовом содержании легирующих элементов. Суммарное массовое содержание легирующих элементов. Взаимодействие легирующих элементов с железом и углеродом. С железом легирующие элементы образуют у-, так и a- твёрдые растворы, т. При этом легирующие элементы оказывают различное влияние на устойчивость аустенита: Аустенитные и ферритные стали заколки не принимают, так как они не имеют фазовых превращений в твёрдом состоянии. По отношению к углероду легирующие элементы разделяют на две группы: Они твёрже карбида железа и менее хрупкие; 2 элементы, не образующие в стали карбидов и входящие в твёрдый раствор — феррит никель, кремний, кобальт, алюминий, медь ; они оказывают графитизирующее действие. Структура в отожженном состоянии. По этому признаку различают доэвтектоидную, эвтектоидную, заэвтектоидную и ледебуритную легированные стали. Из диаграммы видно, что по мере увеличения массового содержания хрома точки, аналогичные тачкам S и E на диаграмме состояния системы сплавов Fe-Fe3C, будут смещаться влево на соответствующих диаграммах состояния систем сплавов с хромом, т. Это относится также и к сталям, легированным другими карбидообразующими элементами. Доэвтектоидная сталь состоит из легированного перлита и избыточного легированного феррита, заэвтектоидная — из легированного перлита и легированных карбидов, а ледебуритная — из легированных ледебурита, перлита и карбидов. На диаграмме указана также область ферритных сталей, получающихся при большом массовом содержании и небольшом углерода. Структура в нормализованном состоянии. Из диаграммы видно, что при небольшом массовом содержании никеля и углерода получается структура, состоящая из смеси феррита и цементита, которая, однако, характеризуется повышением дисперсности по мере увеличения в стали никеля и углерода, т. На диаграмме соответствующая область характеризует перлитный класс сталей. Большее массовое содержание никеля и углерода в сталях приводит к образованию при их охлаждении на воздухе структуры мартенсита или аустенита; такие стали относят, соответственно, к мартенситному или аустенитному классу. Образование структуры аустенита объясняется тем, что при повышенном массовом содержании в стали элементов, растворяющихся в аустените в частности никеля , мартенситное превращение в сравнении происходит при более низких температурах, при большом содержании этих элементов такое превращение осуществляется при температурах ниже 0 0С. Соответственно при охлаждении на воздухе до комнатной температуры в стали сохранится структура аустенита без мартенсита. При меньшем массовом содержании никеля и углерода мартенситная точка на соответствующей диаграмме будет лежать выше, так как мартеновское превращение в таких случаях происходит при более высокой температуре и охлажденная на воздухе сталь имеет структуру мартенсита. При небольшом содержании никеля и углерода скорость охлаждения на воздухе оказывается меньше критической скорости закалки и сталь, охлаждённая на воздухе до комнатной температуры, имеет структуру троостита, сорбита или перлита. Заштрихованные участки на диаграмме соответствуют составом сталей, занимающим положение промежуточных классов: Аналогичные диаграммы могут быть построены также для сталей, легированных другими элементами, при этом кроме тех названных классов могут образоваться еще два класса: Таким образом, легированная сталь в зависимости от структуры и состояния, полученных при охлаждении на воздухе, делятся на пять классов не включая промежуточных: Классификация по назначению и применению. Сталь подразделяют на конструкционные общего и специального назначения и с особыми свойствами и инструментальные. В конструкционных сталях общего назначении выделяют строительные и машиностроительные низколегированные стали, а также улучшаемые, цементируемые стали и стали повышенной обрабатываемости резанием автоматные стали. К конструкционным сталям специального назначения и сталям с особыми свойствами относятся шарикоподшипниковые, рессорно-пружинные, высокопрочные, коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные, сварочные и наплавочные стали, стали с особыми магнитными, электрическими и тепловыми свойствами, котельные, корпусные стали для судостроения и прочие. Инструментальные стали применяют для изготовления режущих, измерительных и ударно-штамповочных инструментов. В соответствии с ГОСТом для обозначения легирующих элементов приняты следующие буквы; Х — хром, Н — никель, Г — марганец, С — кремний, В — вольфрам, М молибден, Ф — ванадий, К — кобальт, Т — титан, Ю — алюминий, Д — медь, П фосфор, Р — бор, Б — ниобий, А — азот ставить в конце маркировки запрещается , Е — селен, Ц — цирконий. Для обозначения легированной стали той или иной марки применяют определённое сочетание цифр и букв. Буквы в маркировке указывают наличие соответствующих легирующих элементов, а цифры, следующие за буквами, - процентное массовое содержание этих элементов в стали. Для обозначения особовысококачественной стали в конце маркировки ставят букву Ш через дефис , например, 30ХГС-Ш. Для инструментальной легированной стали порядок маркировки по легирующим компонентам тот же, что и для конструкционных сталей, но содержание углерода указывается первой цифрой в десятых долях процента. Некоторые стали специального назначения имеют особую маркировку из букв, которые ставятся впереди цифр: А — автоматная, Ш — шарикоподшипниковая, Р — быстрорежущая, Е магнитотвердая, Э — электротехническая, Св — сварочная, Нп — наплавочная и т. Влияние легирующих элементов на свойства стали. Легирование стали, никелем повышает её прокаливаемость; этому же способствуют присадки марганца, молибдена, хрома, бора. Никель увеличивает также, вязкость и пластичность стали, понижает температуру порога хладноломкости. Однако никель дорог, поэтому его вводят в сочетании с марганцем или хромом. Понижение порога хладноломкости достигается также присадкой хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, титана, ниобия и циркония, которые образуют дисперсные труднорастворимые в аустените карбиды и препятствуют росту зерна аустенита. Рост зерна аустенита задерживается также присадкой алюминия, присутствующего в виде дисперсных оксидов. Молибден и вольфрам повышают, также стойкость стали к отпуску. Кобальт как и никель полностью взаимно растворим с железом, и способствует понижению количества остаточного аустенита в закаленной стали. Особенности термической обработки легированной стали. Введение большинства легирующих элементов определяет повышение точек А1 и А3 в сравнении с их положением для углеродистой стали, поэтому температура нагрева легированной стали для закалки выше. Легированные стали имеют меньшую теплопроводность и требуют замедленного нагрева и более продолжительной выдержки для аустенизации в сравнении с углеродистой сталью. Все легирующие элементы за исключение кобальта уменьшают критическую скорость закалки, т. Карбидообразующие элементы, кроме того, определяют на диаграмме изотермического превращения две области 1 и 3 рис. Увеличению устойчивости переохлажденного аустенита обеспечивает возможность получения структуры мартенсита при закалке охлаждением в масле, на воздухе и в горячих средах. Многие легирующие элементы повышают устойчивость мартенсита против отпуска, поэтому для достижения требуемой прочности легированные стали при отпуске нагревают до более высоких температур, чем углеродистые. Некоторые марки легированной и углеродистой сталей упрочняют термомеханической обработкой ТМО , при которой в единую операцию совмещают пластическую деформацию аустенита и закалку. После закалки производят низкий отпуск. Сталь после ТМО имеет повышенную прочность и ударную вязкость в 1, раза выше в сравнении со сталью той же марки после закалки и низкого отпуска. В зависимости от температуры, при которой производят деформацию, различают высокотемпературную ВТМО и низкотемпературную НТМО термомеханическую обработку. ВТМО применяют для углеродистой и легированной сталей. При этом сталь нагревают до температуры выше точки А3 рис. Повышение прочности при ТМО определяется измельчением блоков зёрен аустенита и уплотнением дислокаций; эти особенности наследуются и мартенситом. Работа над новым материалом. Когда Россией стали править цари из рода Романовых? А на другой день Павел и мы, бывшие с ним, вышедши, пришли в Кесарию и, вошедши в дом Филиппа благовестника, одного из семи диаконов, остались у него. Курс на либерализацию партийно-государственной жизни. Борьба за власть после Сталина Борьба за власть. Утверждение единоличной власти Сталина Борьба за сталинское наследие Братья остались НА ЕДИНЕ и С НАЧАЛА только посматривали друг на друга. Астрономия Биология География Другие языки Интернет Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Механика Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Транспорт Физика Философия Финансы Химия Экология Экономика Электроника.
Сколько сантиметров толстая кишка
Зачет по праву 11 класс
Экономика европы новости
Метро магазин каталог товаров москва
Конституционный контроль в рф понятие и значение