Термическая обработка ковкого чугуна.

 

Чтобы повысить проч­ность и износоустойчивость, ковкие чугуны подвергают нормализа­ции или закалке с отпуском.

Нормализация ковкого чугуна произ­водится при 850—900° С с выдержкой при этой температуре 1—1, 5 часа и охлаждением на воздухе. Если заготовки имеют повышенную твердость, их следует подвергать высокому отпуску при 650—680° С с выдержкой 1—2 часа.

Закалка ковкого чугуна (иногда) производится для того, чтобы получить более высокую прочность и износостойкость за счет снижения плас­тичности. Температура нагрева под закалку 850—900° С; охлаждение в воде или масле.

Отпуск — в зависимости от требуемой твердости, обычно при температуре 650—680° С. Быст­рое охлаждение может производиться непосредственно после первой стадии графитизации при достижении температуры 850—880° С с последующим высоким отпуском.

Закалка токами высокой частоты или кислородо-ацетиленовым пламенем применяется для получения высокой твердости поверх­ностного слоя при достаточной пластичности сердцевины.

Пример: закалка тормозных колодок из ферритного ковкого чугуна заключается в нагреве деталей токами высокой частоты до 1000— 1100° С с выдержкой 1—2 минуты и последующим быстрым ох­лаждением. Структура закаленного слоя состоит из мартенсита и углеро­да отжига HRC56—60.

Ковкий чугун по сравнению со сталью более дешевый материал; он обладает хорошими механическими свойствами и высокой кор­розионной стойкостью (таблица). Поэтому детали из ковкого чугу­на широко применяются в сельскохозяйственном машиностроении, автотракторной промышленности, станкостроении (для изготовле­ния зубчатых колес, звеньев цепей, задних мостов, кронштейнов, тормозных колодок и пр.) и в других отраслях народного хо­зяйства.

 

Лекция. Легированные стали.

Легированная сталь - это сталь, содержащая наряду с углеродом легирующие элементы, специально вводимые в нее для улучшения свойств.

Легирующие элементы могут вводиться в сталь как в единственном числе, так и комплексно: хром (до 1, 8 %), никель(0, 5-4, 5 %), алюминий, молибден (до 0, 4 5%), вольфрам (0, 5-4, 2 %), ванадий (0, 1-0, 9 %), титан (0, 06-0, 05 %), бор (0, 002-0, 005 %), марганец (≥ 0, 8 %), кремний (> 0, 4 %).

Обозначение марок легированных сталей зависит от их назначения.

В маркировке конструкционных сталей перед буквенным обозначением указываются две или три цифры, показывающие содержание углерода в сотых долях процента, а в инструментальных одна цифра (десятые доли процента углерода) или цифра отсутствует (около 1 % углерода).

Вид легирующего элемента и его количе­ство указы­ваются определенной буквой и следующей за ней цифрой или числом, которые показывает содержание элемента в целых долях процента. Отсутствие цифры означает среднее содержание элемента около 1, 0%, за исклю­чением ванадия, молибдена, титана и бора.

Легирующие элементы обозна­чаются первой буквой названия элемента (вольфрам – В, хром – X, никель – Н, молибден – М, титан – Т, кобальт – К и т.д., за исключением: алюминий – Ю, медь – Д, ва­надий – Ф, кремний – С, бор – Р, ниобий – Б).

Высококачествен­ные стали имеют букву А в конце марки. Например:

6ОС2Н2А – конструкционная высококачественная, ~0, 6 % С, ~2, 0 % Si, ~2, 0 % Ni;

Х12ФА –инструментальная высококачественная, 0

Иногда в маркировке появляется цифра 1: 15Х1МФ – содержание Cr больше 1%, но меньше 2.

Для некоторых групп сталей принимают дополнительные

обозначения. Марки автоматных сталей начинаются с буквы А,

подшипниковых — с буквы Ш, быстрорежущих — с буквы Р,

электротехнических — с буквы Э, магнитно-твердых — с буквы Е.

Нестандартные легированные стали, обозначают сочетанием букв ЭИ

(электросталь исследовательская) и ЭП (электросталь пробная).

 

Влияние легирующих элементов на свойства сталей

Кремний (С), находясь в твердом растворе с ферритом, повышает прочность стали, но ухудшает ее свариваемость и стойкость против коррозии. В малоуглеродистых сталях кремний применяется как хороший раскислитель; в этом случае в малоуглеродистые стали добавляется до 0, 3% кремния, в низколегированные – до 1%.

Марганец (Г) растворяется как в феррите, так и в цементите, образует тугоплавкие карбиды, что приводит к повышению прочности и вязкости стали. Марганец служит хорошим раскислителем и, соединяясь с серой, снижает ее вредное влияние. В малоуглеродистых сталях марганца содержится до 0, 64%, в легированных – до 1, 5%; при содержании марганца более 1, 5 % сталь становится хрупкой.

Хром (Х)

Никель (Н)

Вольфрам(В)

Ванадий (Ф)

Кобальт (К)

Молибден (М) и бор (Р) обеспечивают высокую устойчивость аустенита при охлаждении и тем самым облегчают получение закалочных структур (так называемых бейнита и мартенсита), что очень важно для получения высокопрочного проката больших толщин. После закалки и высокого отпуска сталь становится мелкозернистой, насыщенной карбидами. Такая сталь обладает высокой прочностью, удовлетворительной пластичностью и почти не разупрочняется при сварке.

Титан (Т)

Алюминий (Ю) входит в сталь в виде твердого раствора феррита и в виде различных нитридов и карбидов, хорошо раскисляет сталь, нейтрализует вредное влияние фосфора, повышает ударную вязкость.

Медь (Д) несколько повышает прочность стали и увеличивает стойкость ее против коррозии. Избыточное содержание (более 0, 7 %) способствует старению стали.

Азот (А) в химически связанном состоянии с алюминием, ванадием, титаном или ниобием образует нитриды, становится легирующим элементом, способствующим измельчению структуры и улучшению механических свойств; однако ударная вязкость стали при низких температурах получается низкой. Увеличение сопротивления стали хрупкому разрушению обеспечивается простейшей термической обработкой – нормализацией.

Повышение механических свойств низколегированной стали осуществляется присадкой металлов, вступающих в соединение с углеродом и образующих карбиды и нитриды, а также способных растворяться в феррите и замещать атомы железа. Такими легирующими металлами являются марганец (Г), хром (X), ванадий (Ф), вольфрам (В), молибден (М), титан (Т). Прочность низколегированных сталей также повышается при введении никеля (Н), меди (Д), кремния и алюминия, которые входят а сталь в виде твердых растворов.

Вольфрам и молибден, значительно повышая твердость, снижают пластические свойства стали;

Классификация легированных сталей

Легированные стали классифицируются по нескольким признакам:

По назначению:

1. конструкционные стали, предназначаемые для изготовления

деталей машин, существуют 2 группы:

а) работающие в условиях обычных температур;

б) работающие в условиях повышенных температур (окалиностойкие);

2. инструментальные стали и сплавы , предназначаемые для изготовления

различного производственного инструмента и оснастки (3 группы):

а) режущего инструмента;

б) штампов;

в) измерительного инструмента;

3. стали и сплавы с особыми свойствами, обладающими определенными

специфическими физическими, химическими или механическими

параметрами (6 групп)

а) нержавеющие;

б) с высоким электросопротивлением;

в) электротехнические;

г) с особым тепловым расширением;

д) магнитные;

е) жаропрочные и жаростойкие.

 

По качеству:

а) качественная;

б) высококачественная (записывается буква А в конце марки стали. т.е. пониженное содержание вредных примесей);

в) особовысококачественная (записывается в конце марки буква Ш – шлаковый переплав, т.е. дополнительная очистка продувкой шлаком;

СШ – синтетическим шлаком; ВД – вакуумно-дуговой переплав).

 

По общему количеству легирующих элементов (включая углерод):

а) низколегированные (до 5%);

б) среднелегированные (от 5 до10%);

в) высоколегированные (свыше 10%).

 

По структуре в отожженном состоянии (равновесное состояние):

1) доэвтектоидные (содержат в структуре свободный феррит);

2) эвтектоидные;

3) заэвтектоидные ( содержат избыточные вторичные карбиды);

4) ледебуритные (содержат первичные карбиды, выделившиеся из жидкой фазы);

5) аустенитные (при достаточно высоком содержании элементов, расширяющих область существования аустенита, получают стали, в которых сохраняется аустенит при охлаждении до комнатной температуры).

 

По структуре после охлаждения на воздухе (после нормализации):

1) перлитный (обладает небольшой твердостью и высокой

пластичностью – большинство конструкционных и инструментальных сталей);

2) мартенситный (весьма твердая и хрупкая, использование невелико);

3) аустенитный (содержат до 20-30% легирующих элементов - хромоникелевые нержавеющие, некоторые жаропрочные, высокомарганцовистая износостойкая).

 

По виду легирующих элементов:

никелевые (в составе основной легирующий элемент никель), хромистые, хромоникелевые и т.д.;

 

По виду термической обработки:

1) цементуемые;

2) улучшаемые

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: