Приборы, материалы и инструмент

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 24 из 38Следующая ⇒

Контрольные вопросы

1. Каково назначение отпуска стали? Перечислите виды отпуска и их применение.

2. Чем мартенсит закалки отличается от мартенсита отпуска?

3. Как влияет повышение температуры отпуска на пределы прочности и упругости стали?

4. Какую структуру должны иметь после термической обработки (за-

калка и отпуск) рессоры, пружины и пилы?

5. При каких температурах отпуска заканчивается распад аустенита остаточного?

6. Как изменяются структура и свойства стали в связи с коагуляцией карбидной фазы при отпуске?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 10

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ КОНСТРУКЦИОННЫХ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Цель работы

Изучить назначение легирования; состав, классификацию и марки- ровку легированных сталей; структуру и свойства представленных образцов конструкционных машиностроительных низколегированных сталей после различной термической обработки.

Приборы, материалы и инструмент

Оптический микроскоп МИМ-7; коллекция микрошлифов легирован- ных конструкционных сталей; плакаты, альбомы с изображением различной микроструктуры легированной конструкционной стали.

Краткие теоретические сведения

Элементы, специально вводимые в сталь с целью изменения ее строе- ния и свойств, называют легирующими элементами – Л.Э.

По химическому составу стали могут быть распределены на следую- щие группы:

– низколегированные – Л.Э. < 5 %;

– среднелегированные – Л.Э. > 5 %;

– высоколегированные – Л.Э. ≥ 10 %.

В обозначении марок первые цифры указывают среднюю массовую долю углерода: в сотых долях процента для конструкционных сталей или в десятых долях процента для инструментальных сталей. Буквы за цифрами означают: Р – бор, Ю – алюминий, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Х – хром, Г – марганец, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам. Цифры, стоя- щие после букв, указывают примерную массовую долю легирующего эле- мента в целых единицах, процентах. Отсутствие цифры означает, что в марке содержится до 1,5 % этого легирующего элемента. Буква А в конце наимено- вания марки означает «высококачественная сталь». «Особовысококачествен- ная сталь» обозначается буквой Ш через тире в конце наименования марки. Например, качественная – 30ХГС, высококачественная – 30ХГСА, особовы- сококачественная – 30ХГС-Ш.

Назначение легирования. Легирование проводится для получения у сталей особых свойств: магнитных; высокого электросопротивления; задан- ного коэффициента линейного расширения; коррозионной стойкости; жаро- прочности; жаростойкости; износостойкости; окалиностойкости; теплостой- кости.

Перечисленные свойства можно достичь лишь у высоколегированных

сталей.

Введение в сталь небольшого количества легирующих элементов и получение низколегированных сталей осуществляется для повышения прока- ливаемости.

В отожженном состоянии легированные стали по механическим свой- ствам практически не отличаются от углеродистых.

Влияние легирующих элементов на повышение механических свойств сталей достигается при использовании сталей в термически упрочненном со- стоянии.

Чем выше устойчивость переохлажденного аустенита, тем меньше критическая скорость закалки V_кр и выше прокаливаемость стали.

Легированные стали (рис. 10.1, б, в) имеют более высокую устойчи- вость переохлажденного аустенита, если в нем растворены легирующие эле- менты, т. к. диаграмма изотермического распада с повышением содержания легирующих элементов смещается вправо.

а                           б                         в

Рис. 10.1. Диаграмма изотермического распада аустенита при охла- ждении на воздухе: а – углеродистой стали; б – низколегированной стали; в – среднелегированной стали

Легирование стали, даже небольшим количеством легирующих эле- ментов, повышает прокаливаемость. Эффективно повышает прокаливаемость введение нескольких элементов (хрома и марганца; хрома и никеля; хрома, никеля и молибдена и т. д.).

Влияние легирующих элементов на полиморфные превращения желе- за. Легирующие элементы могут изменять температуру полиморфных пре- вращений железа, образуя с ним твердые растворы замещения.

При этом меняются температуры линий А₃ (GS) и А₄ (NJ) определяю- щие область существования α и γ железа на диаграмме Fe–Fe₃C.

Поэтому диаграммы Fe–легирующий элемент имеют конфигурацию, отличную по сравнению с диаграммой Fe–Fe₃C. Легирующие элементы по влиянию на полиморфизм железа делятся на две группы:

1. При высоком содержании Ni и Mn повышается температура А₄ (NJ) до линии солидус и понижается температура А₃ (GS) до комнатной (рис. 10.2, а). При определенной концентрация легирующих элементов спла- вы не имеют α ↔ γ превращения при всех температурах, а представляют

собой твердый раствор легирующих элементов в γ-железе. Такие стали назы- вают аустенитными.

2. При большом количестве в стали Cr, Mo, W, V, Si, Ti, Al, S и т. д. понижается температура А₄ (NJ) и повышается температура А₃ (GS). Это су- жает и замыкает область существования γ – модификации (рис. 10.2, б). При определенном содержание легирующих элементов, сплавы при всех темпера- турах, состоят из твердого раствора легирующих элементов в α-железе. Такие стали называют ферритными, если содержание углерода в них пониженное.

а                                                       б

Рис. 10.2. Схема диаграммы состояния железо–легирующий элемент:

а – Fe–Л.Э. (Mn, Ni); б – Fe–Л.Э. (Cr, Mo, W и др.)

При классификации сталей по структуре учитываются особенности ее строения в нормализованном и отожженном состояниях

1. В нормализованном состоянии –после охлаждения на воздухе ста- ли подразделяются на стали перлитного, мартенситного, аустенитного и фер- ритного классов.

Стали перлитного класса. Кривая скорости охлаждения на воздухе (рис. 10.3, а) пересекает область перлитного превращения с образованием структур: перлит, сорбит и тростит (из-за невысокой устойчивости переох- лажденного аустенита). К этому классу относятся углеродистые и низколеги- рованные стали.

t, °С A1

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров