Определение механических свойств сталей

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 34Следующая ⇒

Механические свойства стали — наиболее объективные показатели ее качества, отражающие эксплуатационные характеристики отливок. Согласно современным физическим представлениям, механические свойства и целый ряд эксплуатационных свойств сталей являются структурно-чувствительными. Они определяются не столько силами межатомного взаимодействия, сколько наличием структурных несовершенств: точечных (вакансии, междоузельные атомы, атомы примесей), линейных (цепочка точечных дефектов, дислокации), двухмерных (поверхность твердого тела, границы зерен, субзерен, двойников), трехмерных (поры, неметаллические включения, фазы выделения). При нагрузке пластическая деформация и разрушение определяются условиями скольжения дислокаций, которые зависят от взаимодействия последних с другими видами кристаллических дефектов.

Таким образом, в показателях механических свойств сталей суммируется влияние важных технологических факторов: состава, плотности и однородности структуры, природы и характера неметаллических включений. Поэтому значения механических свойств являются уникальными показателями качества стального литья.

В соответствии с ГОСТ 977-88 определение механических свойств стали в отливках проводят на образцах, вырезанных из специально отлитых пробных брусков или отливок. Пробные бруски рекомендуется отливать в середине разливки каждой плавки. Типы некоторых пробных брусков представлены на рис. 1.14.

Положение образцов для испытания на растяжение и определение ударной вязкости в пробных брусках не регламентируется и на рис. 1.14 показано условно. Тип пробного бруска устанавливается предприятием- изготовителем.

При изготовлении отливок, требующих индивидуального контроля механических свойств, допускается использовать приливной пробный брусок, размеры и место расположения которого устанавливают в конструкторской и (или) нормативно-технической документации. Место расположения приливных брусков на отливках устанавливается предприятием-изготовителем. Приливные бруски от отливок могут быть отделены после окончательной термической обработки.

Условия изготовления пробных брусков и отливок должны быть одинаковыми. Пробные бруски или вырезанные из них заготовки для определения механических свойств должны проходить термическую обработку вместе с отливками данной партии.

Допускается отливать пробные бруски в песчаные формы (сухие или сырые) независимо от способа изготовления отливок.

Таким образом, согласно действующему стандарту для стальных отливок, их механические свойства проверяют на образцах, изготовленных из отдельно отливаемых пробных брусков.

Значения механических свойств, полученные при испытании образцов, вырезанных из пробных заготовок, в большей степени характеризуют качество выплавляемого металла. Свойства же стали в отливках в значительной степени зависят от целого ряда других факторов: массы, конфигурации, толщины стенки отливки, условий ее питания, кристаллизации и затвердевания, типа формы и пр. Поэтому даже в одной отливке может наблюдаться разница в свойствах. Это различие особенно заметно в разностенных отливках сложной конфигурации. При этом существенная разница наблюдается не только между свойствами пробных брусков и отливки, но и между свойствами образцов, изготовленных из разных сечений отливки.

При отливке стандартных образцов (клин, трефа и др.) создаются наилучшие условия направленной кристаллизации и питания, что обеспечивает максимальный для данной плавки уровень свойств металла. По мере совершенствования технологии изготовления формы реальные свойства отдельных зон отливок будут только приближаться к этим показателям, достигая их при наилучших плотности и структуре.

Сопоставление свойств стандартных образцов со свойствами образцов, изготовленных из различных зон отливок, соответствующая корректировка технологических процессов изготовления формы и литниково-питающих систем являются надежным средством улучшения качества отливок.

Детали различного оборудования в рабочих условиях испытывают нагрузки, которые действуют на деталь в разных направлениях. Поэтому для большинства деталей машин требуется металл, обладающий изотропностью механических свойств, что характерно для литых заготовок. Заготовки из деформированной стали обладают анизотропностью свойств.

В табл. 1.6 представлены значения механических свойств литой и кованой хромоникельмолибденовой стали после закалки и высокого отпуска (И. В. Грузных, Ф. Д. Оболенцев).

Образцы для испытаний изготавливали следующим образом. Из слитка вырезали брусок, который затем разрезали на две половины, одну из которых ковали, а другая оставалась литой. Из обеих половин вырезали серии образцов, причем из поковки образцы вырезали в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Проведенные испытания показали практически одинаковые прочностные свойства на всех сериях образцов. Пластические свойства в первой серии более высокие у кованой стали. Во второй серии они практически одинаковы.

Механические свойства литой стали в целом заметно ниже свойств кованой стали в продольном направлении, причем это относится главным образом к пластичности и ударной вязкости. Механические свойства кованой стали во всех других направлениях одинаковы со свойствами литой стали.

Сравнение свойств литых и деформированных сталей дает принципиальное обоснование возможности замены поковок на литые заготовки-отливки, если детали работают при объемном характере нагружения. Подобная замена при качественном изготовлении отливок не снижает механических свойств деталей, а за счет изотропности свойств надежность их работы может даже возрасти по сравнению с надежностью деталей из деформируемой стали.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒