Расшифровка марок углеродистых сталей и чугунов

⇐ ПредыдущаяСтр 13 из 19Следующая ⇒

Расшифровать предложенные марки сплавов: углеродистых сталей и чугунов, указать их название, химический состав, классификации, свойства и применение.

При расшифровке марки углеродистой стали необходимо указать:

1- Название сплава.

2- Химический состав сплава.

3- Классификации стали:

3.1. по содержанию углерода;

3.2. по степени раскисления;

3.3. по качеству;

3.4. по равновесному составу;

3.5. по назначению;

3.6. по методу получения;

3.7. по химическому составу.

4- Основные механические свойства (условный предел текучести, предел прочности, относительное удлинение, относительное сужение, твердость и др.).

5- Область применения сплава.

Пример расшифровки марки стали 45.

1. Название сплава - Сталь. Среднеуглеродистая качественная сталь.

2. Химический состав сплава.
- Массовая доля элементов: 0, 42... 0, 50 % С;
0, 17... 0, 37 % Si;
0, 50... 0, 80 % Мn,
остальное Fe.

3. Классификации стали:

3.1. по содержанию углерода - среднеуглеродистая;

3.2. по степени раскисления - спокойная;

3.3. по качеству - качественная;

3.4. по равновесному составу - доэвтектоидная;

3.5. по назначению - конструкционная;

3.6. по методу получения - деформируемая;

3.7. по химическому составу - углеродистая.

4. основные механические свойства - Нормализация: 830... 860 °С (воздух)

s_в = 610 МПа;

s_{0, 2} = 360 МПа;

d = 16%;

y = 40 %;

£ 197 НВ (после отжига).

Термическая обработка: закалка 820... 850 °С (вода) + отпуск 550... 650 °С (воздух).

Механические свойства после термообработки (сечение до 100 мм):

s_в = 615 МПа; s_{0, 2} = 395 МПа;

d = 17%; y = 45 %.

5.- Область применения сплава - Детали машин и области применения: после улучшения - коленчатые валы, оси, шатуны, зубчатые колеса, распределительные валики, цилиндры, храповики, фрикционные диски, плунжеры, шпиндели, крепежные детали и другие детали.

После поверхностной закалки - длинные валы, ходовые валики и ходовые винты станков, зубчатые колеса и другие детали.

При расшифровке марки чугуна необходимо указать:

1. Вид чугуна и его ГОСТ.

2. Химический состав чугуна.

3. Маркировку чугуна

4. Способ получения чугуна.

5. Форму графита.

6. Свойства чугуна.

7. Область применения сплава.

Пример расшифровки марки чугуна КЧ 33-8.

1. Вид чугуна и его ГОСТ - ковкий чугун ГОСТ 1215-79.

2. Химический состав сплава - C – 2, 4 - 2, 7 %, Si – 1, 2 - 1, 4 %, Mn – 0, 2 - 0, 4 %, P – до 0, 12 %, S – до 0, 06 %, Cr – до 0, 06 %, остальное Fe.

3. Маркировка чугуна - КЧ 33-8 σ _в= 330 МПа или 33 кгс/мм², δ = 8 %.

4. Способ получения чугуна - из белых доэвтектических чугунов, подверженных специальному графитизирующему отжигу длительностью (24...60 ч).

5. Форма графита - хлопьевидная.

6. Свойства чугуна - имеет достаточно высокую прочность, пластичность, сопротивляемость ударным нагрузкам и износостойкость в сочетании с хорошей обрабатываемостью. По сравнению с серым чугуном ковкийчугунявляется более прочным и более пластичным. Ковкий чугун имеет несколько худшие литейные свойства, чем серый чугун (меньшая жидкотекучесть, большая объемная усадка и др.), и по своим технологическим свойствам занимает промежуточное положение между серым чугуном и литой сталью.

7. Область применения сплава - используют для изготовления мелких и средних тонкостенных отливок ответственного назначения, работающих в условиях динамических знакопеременных нагрузок (детали приводных механизмов, коробок передач, тормозных колодок, шестерен, ступиц и т. п. Применяется в автомобильном, сельскохозяйственном, текстильном машиностроении, в судо-вагоно- и котлостроении.

Вариант №1

БСт4кп, 08, 15, У8А, А40Г, ВЧ60, ВСт4, 45Л, КЧ 33 – 8, СЧ24, 55Г

У12

Вариант №2

Ст1кп, 05, 30, У9, 85, У12А, А35, АЧС – 3, 50Л, ВЧ60, КЧ37-12

Вариант №3

БСт0, 10, 80, У10, А40Г, КЧ 37 – 12, СЧ 15, ВЧ 80 – 2, 40Л, 55С2

Вариант №4

КЧ 45 – 6, У12А, 45Л, 50, БСт2кп, ВЧ 60, 08 кп, У7, А12, СЧ 18

Вариант №5

Ст3, 15, 75, У9А, А12, КЧ 45 – 7, СЧ 45, ВЧ 38 – 17, 45Л, 60Г

Вариант №6

Ст0, ВЧ 45, У8, КЧ 56 – 4, 08пс, 65Г, СЧ 30, А40, БСт5пс, У8А

Вариант №7

15кп, 45, 80, ВЧ 50, КЧ 37 – 12, БСт1кп, 08пс, 60Г, 25Л, ВСт3, А20, У9А

Вариант №8

40, ВЧ 45, ВСт6, КЧ 30 – 6, 15Г, БСт3 кп, 15 кп, 75, 20 кп, СЧ 40, А20, КЧ 33 - 8

Вариант №9

Ст0, 20, 60, У9, А11, КЧ 60 – 3, СЧ 25, ВЧ 120 – 2, 50Л, 70Г, У11А

Вариант №10

08 кп, А40Г, 30Л, КЧ 45 – 7, 60, 15 пс, ВЧ 60, СЧ 15, ВСт5, У10А, Ст1кп, У7

Вариант 11

Ст4пс, 08 кп, 20, 65, А12, СЧ 25, КЧ 37 – 12, ВЧ 60, АЧК – 2, 35Л, У7А, У13

Вариант №12

БСт4пс, 50, 08 кп, У11, А11, ВЧ 120, СЧ 25, КЧ 45 – 7, 55Л, 70С3А

Вариант №13

КЧ 45 – 6, У12А, 45Л, 50, ВЧ 60, 05 кп, У7, А40, СЧ 20, У8, 80, Ст4пс

Вариант №14

10, ВЧ 60, ВСт1пс, А40, У10А, 50Л, СЧ 21, 60С2, КЧ 37 -12, 08 кп

Вариант №15

45Л, У12А, СЧ 18, КЧ 45 – 6, 50, БСт2кп, ВЧ 60, 08 кп, У7, А12

Вариант №16

ВЧ 45, 50, 05 пс, А40, Ст3кп, КЧ 45 – 7, 40Л, СЧ 32, ВСт5, У12А

Вариант №17

Ст0, ВЧ 45, У8, КЧ 55 – 4, 08 пс, 05, СЧ 20, А40, БСт5кп, У8А

Вариант №18

15 кп, ВЧ 50, КЧ 37 – 12, БСт1кп, 08 пс, 60Г, 25Л, ВСт3, А20, У12, У8А, 75

Вариант №19

05 кп, 10, У10А, А40Г, ВЧ 42, ВСт5, 45Л, КЧ 60 – 3, СЧ 32, 65Г, У13, Ст0

Вариант №20

ВСт5, 08 кп, У12А, 35, 50Г, КЧ 30 -6, 10 кп, СЧ 12, БСт3сп, 50Л, У9А, 75

Вариант №21

60, БСт6, У11А, КЧ 33 – 8, А15Г, БСт1пс, 40Л, СЧ 18, 08 кп, У7, АЧК - 2, 80

Вариант №22

05 кп, А15, ВСт3пс, 40, ВСт6, У10А, КЧ 38 – 10, 25Л, Ст2, 75, ВЧ 120, У8,

Вариант №23

ВСт3, 15, 20пс, 85, У8, У12А, А12, СЧ 25, ВЧ 50, КЧ 30 – 6, АЧС – 1, 50Л

Вариант №24

БСт4, 10 пс, 25, 75, У13, У7А, А30, СЧ 40, ВЧ 120, КЧ 45 – 7, АЧК – 2, 40Л

Вариант №25

Ст1, 25, 85, У8А, А40Г, СЧ 45, ВЧ 120, КЧ 80 – 1, 5, 35Л, 70Г, У11, БСт3пс, 05 кп

Вариант №26

ВСт5пс, 05, 15 кп, 40, 75, У9, У10А, А35Е, СЧ 15, КЧ 37 – 12, ВЧ 42, АЧВ – 2, 35Л

Вариант №27

БСт7, 10 пс, 85, У7, А40, СЧ25, ВЧ 50, КЧ 60 – 3, 45Л, 60Г

Вариант №28

45Л, У12А, СЧ 18, КЧ 45 – 7, 50, БСт2кп, 08 кп, У7, А12, ВЧ 120

Вариант №29

ВЧ 35, 50, 05 пс, А40, Ст3кп, КЧ 50 – 5, 40Л, СЧ 32, ВСт5, У12А

Вариант №30

ВСт3, 15, 20пс, 85, У8, У12А, А12, СЧ 25, ВЧ 50, КЧ 55 – 4, АЧС – 1, 50Л, , 65Г
Лабораторная работа № 7

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

7.1. Цель работы: Изучить влияние термической обработки на структуру и свойства углеродистых сталей.

Теоретическое обоснование

Свойства сплавов зависят не только от их химического состава, но и от структуры (внутреннего строения). Сталь относится к группе сплавов, у которых структура может быть достаточно легко изменена с помощью термической обработки.

Термическая обработка заключается в нагреве сплавов до определенной температуры, выдержке их при этой температуре и последующем охлаждении. Причем, если в сплавах (а к ним относятся и стали) при нагреве и охлаждении в твердом состоянии происходят фазовые превращения, то с помощью термической обработки можно в широких пределах изменять их механические свойства.

В зависимости от условий термической обработки стали одного и того же химического состава можно получить самые различные соотношения характеристик прочности, пластичности, упругости и вязкости. С этой целью применяют следующие виды термической обработки:

Отжиг − нагрев стали выше температуры фазовых превращений, выдержка и медленное охлаждение (с печью). Отжиг применяется для получения равновесной структуры, уменьшения твердости и внутренних напряжений, улучшения обрабатываемости резанием.

Нормализация − нагрев стали выше температуры фазовых превращений, выдержка и охлаждение на воздухе. Для низкоуглеродистой стали нормализация применяется для тех же целей, что и отжиг, но она проще и дешевле. Для высокоуглеродистых и легированных сталей нормализации не может заменить отжиг, так как возможно получение неравновесных структур.

Закалка − нагрев стали выше температуры фазовых превращений, выдержка и охлаждение со скоростью больше критической скорости охлаждения V_кр.

В результате закалки получают неравновесную структуру, которая обладает высокой прочностью, твердостью и износостойкостью.

При охлаждении стали, нагретой до высокой температуры, возможны два варианта превращения аустенита:

− диффузионное (эвтектоидное) превращение, в результате которого образуется смесь феррита и цементита и возникают фазы с различным содержанием углерода. Такое превращение происходит при отжиге и нормализации;

− бездиффузионное превращение, когда при быстром охлаждении в результате полиморфного превращения Fe_g ® Fe_a получается структура мартенсита − пересыщенного твердого раствора углерода в Fe_a.Так как это превращение не сопровождается диффузией, то в кристаллической решетке Fe_a сохранится столько углерода, сколько его было в аустените. Такой характер превращения аустенита реализуется при закалке.

Наименьшая скорость охлаждения, при которой не происходит диффузионного распада аустенита и получается структура мартенсита, называется критической скоростью охлаждения V_кр . Поэтому для закалки стали, нагретой до аустенитного состояния, необходима скорость охлаждения, превышающая V_к_p.

Структура мартенсита, полученная после закалки, является неустойчивой. Она обладает высокой прочностью, твердостью, но одновременно имеет очень большие внутренние напряжения и хрупкость. Для уменьшения внутренних напряжений и получения необходимого комплекса механических свойств после закалки проводят отпуск.

Отпуск − нагрев закаленной стали ниже температуры фазовых превращений. При отпуске неустойчивая структура мартенсита распадается и переходит в более стабильное состояние. При этом структура и свойства получающейся стали зависят от температуры отпуска. Чем выше температура отпуска, тем меньше твердость и прочность, но больше пластичность и вязкость стали.

Температура нагрева при термической обработке стали определяется по диаграмме состояния Fe-Fe₃C (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Фрагмент диаграммы Fe-Fe₃С и интервал температуры нагpeвa стали при термической обработке

В практике термической обработки принято называть:

− горизонтальную линию PSK (727 °С) линией А₁;

− линию GS − А₃;

− линию SE − А_ст.

Если при термической обработке сталь нагревают выше линии А₃ - А_ст , то такую термическую обработку называют полной . Если нагрев проводят выше линии А₁, то ниже линии А₃ - А_ст , термическую обработку называют неполной.

Для доэвтектоидных сталей применяется полная термическая обработка. Доэвтектоидные стали называют конструкционными; из них изготовляют детали машин (валы, шестерни, пружины и т.д.) и различные конструкции.

При отжиге, нормализации и закалке оптимальная температура нагрева доэвтектоидных сталей составляет А₃ + ( 30 + 50 °С ). При этой температуре структура стали состоит из мелких зерен аустенита.

При медленном охлаждении происходит диффузионный распад аустенита, поэтому доэвтектоидная сталь после отжига получает равновесную структуру феррита и перлита. После нормализации структура стали аналогична отожженной, но из-за ускоренного охлаждения она несколько мельче, что вызывает незначительное повышение твердости и прочности.

Для превышения критической скорости охлаждения при закалке углеродистых сталей часто используют в качестве охлаждающего агента − воду. Структура доэвтектоидной стали после закалки с температуры А₃ + ( 30 + 50 °С ) − мелкоигольчатый мартенсит (2-5 % аустенита, остающегося всегда после закалки, на свойства не влияют).

Температура нагрева стали при закалке имеет важное значение. Если доэвтектоидную сталь нагреть значительно выше линии А₃ (перегрев), то произойдет заметный рост зерен аустенита. В результате при закалке образуется крупноигольчатый мартенсит. Такой мартенсит имеет пониженную твердость, прочность и повышенную хрупкость.

При закалке доэтектоидных сталей с температурой выше А₁, но ниже А₃ (неполной закалке) в структуре кроме мартенсита сохранится мягкий феррит, что приводит к снижению прочности и твердости стали.

Если углеродистые стали закаливать в растительном или минеральном маслах, то скорость охлаждения будет не только меньше, чем при охлаждении в воде, но и меньше критической скорости охлаждения V_к_p. При таком охлаждении часть аустенита будет распадаться диффузионным путем на мелкодисперсную смесь феррита и цементита − троостит. Оставшийся аустенит при достижении температуры М_н превращается в мартенсит. Структура, состоящая из мартенсита и троостита, уступает по твердости и прочности чисто мартенситной.

Заэвтектоидные стали получили название инструментальных. Из них изготовляют различный режущий, штамповый и измерительный инструмент: резцы, сверла, матрицы, пуансоны, линейки, скобы и т. д. Инструмент должен иметь высокую прочность, твердость, износостойкость, стабильность размеров.

Для заэвтектоидных сталей применяют неполную термическую обработку. При этом их нагревают с целью отжига или закалки до температуры А₃ + ( 30 + 50 °С ). При такой температуре структура заэвтектоидной стали состоит из аустенита и цементита. При отжиге в результате эвтектоидного превращения аустенит превращается в перлит, и структура заэвтектоидной стали состоит из перлита и цементита.

После закалки заэвтектоидная сталь имеет структуру мартенсита и цементита с небольшим количеством остаточного аустенита. Наличие цементита в структуре инструментальной стали дополнительно повышает ее твердость и износостойкость (твердость цементита больше твердости мартенсита). Нагрев заэвтектоидных сталей выше линии А_ст (полная термическая обработка) не применяется. Медленное охлаждение (отжиг) с температурой выше А_ст приводит к образованию структуры с очень грубой цементитной сеткой и повышенной хрупкостью. Закалка с такой температуры приводит к образованию крупноигольчатого мартенсита и повышенного количества остаточного аустенита, в результате сталь приобретает пониженную твердость, прочность и повышенную хрупкость.

Термическая обработка закаленной стали заканчивается отпуском. В зависимости от назначения и условий работы деталей для обеспечения необходимого комплекса механических свойств применяют три вида отпуска:

Низкий отпуск (Т = 150-200 °С) служит для уменьшения внутренних напряжений, хрупкости при сохранении высокой твердости и прочности. Мартенсит закалки превращается в мартенсит отпуска. Этот вид отпуска применяют, как правило, для режущего и измерительного инструмента. В зависимости от содержания углерода в стали твёрдость мартенсита составляет 550-650 НВ.

Средний отпуск (Т = 300-450 °С) приводит к распаду мартенсита и образованию высокодисперсной смеси феррита и цементита, которая называется трооститом отпуска. Структура троостита обладает пониженной прочностью и повышенной вязкостью по сравнению с мартенситом. Сталь со структурой троостита отпуска характеризуется самой высокой упругостью среди других структур. Поэтому такой отпуск применяется для рессор и пружин различного назначения. Твердость троостита лежит в пределах 400-550 НВ.

Высокий отпуск (Т = 450-600 °С) приводит к укрупнению цементитных частиц, появившихся при температуре среднего отпуска. Такая, менее дисперсная, смесь феррита и цементита называется сорбитом отпуска. Сорбит обладает оптимальным сочетанием высокой пластичности и ударной вязкости с хорошей прочностью. Твердость сорбита 250-350 НВ. Термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска, называется улучшением. Большинство деталей машин ответственного назначения подвергают улучшению.

7.3. Порядок выполнения работы:

1. Выбрать по диаграмме Fe-Fe₃С температуру нагрева под полную и неполную закалку сталей 50 и У12 и занести в табл. 9.1 и 9.2.

2. Провести полную и неполную закалки сталей 50 и У12 и нормализацию. Для этого:

− замерить сечение образцов и выбрать время выдержки для нагрева под нормализацию, полную и неполную закалку и занести в табл. 9.1. и 9.2;

− поместить образцы в лабораторные печи, разогретые до заданных температур, выдержать их в течение необходимого времени и охладить в выбранных средах;

− замерить твердость нормализованных и закаленных образцов (шкала НRВ, HRC). На каждом образце сделать не менее 3 уколов и среднее значение занести в табл. 9.1 и 9.2;

− записать в табл. 9.1 и 9.2 предполагаемые структуры, проанализировав полученные результаты.

Примечание: микроструктуру углеродистых сталей после различной ТО изучают на специально приготовленной коллекции микрошлифов, которая включает микрошлифы сталей 50 и У12 после отжига, нормализации, полной и неполной закалки, а также после закалки и отпуска.

3. Подвергнуть закаленные образцы стали У12 низкому, а стали 50 среднему и высокому отпуску, предварительно выбрав температуры. Замерить твердость (по шкале HRB, HRC) отпущенных образцов и данные занести в табл. 7.1 и 7.2.

4. Зарисовать микроструктуру предложенных микрошлифов. Под каждым рисунком указать травитель, увеличение, марка стали и режим термообработки. При зарисовке микроструктуры надо придерживаться определенной схемы с указанием стрелками структурных составляющих.

5. Описать микроструктуры. Справа от рисунка дать описание микроструктуры с обязательным указанием условий ее получения и свойств.

6. Построить график зависимости твердости от вида проведенной термической обработки.

7. Составить отчет.

Таблица 7.1

Термообработка стали 50

Вид ТО	Режим ТО	Твердость по:	Структура
Темпера-тура, °С	Выдержка, мин.	Охлажда-ющая среда	Роквеллу	Бринеллю
Отжиг
Нормализация
Закалка
Высокий отпуск
Средний отпуск

Таблица 7.2

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 121314 15 16 17 Следующая ⇒