Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

1. Система понятий, входящих в понятие “марка материала”

2. Принципы обозначения стандартных марок легированных сталей по ГОСТ4543 и в иностранных стандартах

3. Расшифровка стандартных марок сталей по варианту задания, структурный класс и примерное назначение

4. Понятие термина “КАЧЕСТВО СТАЛИ”

5. Основные характеристики механических свойств стали, по которым оцениваются стали конкретного назначения

6. Как и для чего нужно управлять количеством и качеством неметаллических включений

7. На какие свойства стали разного назначения влияет величина зерна

8. Как управлять величиной зерна

9. Что подразумевается под оптимальной структурой

10. Процесс закалки стали

11. Управление типом структуры, образующейся при закалке

12. Понятия “закаливаемость” и “прокаливаемость”

13. “Полоса прокаливаемости”. Описание “полосы прокаливаемости” стали, заданной номером рисунка в варианте задания

14. Стали пониженной прокаливаемости и для каких деталей их применяют

15. Процесс старении ястали

16. Требования к автомобильному листу

17. Термин хорошая “свариваемость стали»

18. От чего зависит контактная прочность стали

19. Уровни прочности канатной стали. Технология упрочнения

20. Виды коррозионных повреждений нержавеющей стали

21. Список литературы

сталь легированный закалка нержавеющий



1. Система понятий, входящих в понятие “марка материала”

Марка материала определяется химическим составом. Химический состав - это элементы (вещества) и их соотношение, из которых изготовлен материал.

Так же в «марку материала» входят такие понятия как: способ производства материала, степень раскисления, качество, назначение, структурный класс, область применения и т. д.

2. Принципы обозначения стандартных марок легированных сталей по ГОСТ4543 и в иностранных стандартах

Настоящий стандарт ГОСТ 4543 распространяется на прокат горячекатаный и кованый диаметром или толщиной до 250 мм, калиброванный и со специальной отделкой поверхности из легированной конструкционной стали, применяемый в термически обработанном состоянии.

В качестве основных легирующих элементов в конструкционных сталях применяют хром до 2%, никель 1 - 4%, марганец до 2%, кремний 0,6 - 1,2%. Такие легирующие элементы, как Mo, W, V, Ti, обычно вводят в сталь в сочетании с Cr Ni с целью дополнительного улучшения тех или иных физико - механических свойств. В конструкционных сталях эти элементы обычно содержатся в следующих количествах, %: Mo 0,2 - 0,4; W 0,5 - 1,2; V 0,1 - 0,3; Ti 0,1 -0,2.

Например сталь 18ХГТ содержит, %: 0,18 углерода (C); 1 хрома (Cr); 1 марганец (Mn); 0,1 титана (Ti). В инструментальных сталях в начале обозначения марки стали ставится цифра, показывающее содержание углерода в десятых долях процента. Начальную цифру опускают, если содержание углерода около 1% или более.

Например, сталь 3Х2В8Ф содержит, %: 0,3 С; 2 Cr; 8 W; 0,5 V.

При маркировке электротехнических сталей (1211, 1313, 2211, и т.д.) первая цифра обозначает класс по структурному состоянию и виду прокатки, вторая - содержание кремния, третья - потери на гистерезис, четвертая - группу по основной нормируемой характеристике. Вместе три первые цифры означают тип стали, а четвертая - порядковый номер этого типа стали.

Марки стали для строительных конструкций обозначают С235, С 245, С255, С345, С590К и т.д., где буква С означает, что сталь строительная, цифры - предел текучести проката, а буква К - вариант химического состава. Если в конце обозначения стоит буква Д, это значит что сталь дополнительно легирована 0,15 - 0,30 % Cu, например С345Д.

Для изготовления рельсов широкой колеи типов Р75, Р65, Р50 применяют стали марок М76, М74, где буква М указывает мартеновский способ выплавки, а цифры - среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Литейные стали маркируются той же буквенно - цифровой системой. Но в конце марки дополнительно ставится буква Л, что означает литейную сталь.

Жесть в зависимости от назначения, качества поверхности и свойств делится на марки ЧЖК, ЧЖР, ГЖГ, ЭЖК, ЭЖК - Д, ЭЖР - Д. Буквы в обозначении марок означают: ЖК - жесть консервная, ЖР - жесть разного значения, кроме тары для пищевых продуктов, Ч - черная, Г - горячего лужения, Э - электротехнического лужения, Д - жесть с дифференциальным покрытием.

Далее предоставлена таблица Российских стандартов и зарубежных аналогов марок легированных сталей.

Таблица № 1

Марки Российских и зарубежных легированных сталей

Россия	Германия	США	Япония
ГОСТ	DIN	ASTM	JIS
15Х	15Cr3	5115	SCr415
40Х	41Cr4	5140	SCr440
30ХМ	25CrMo4	4130	SCM430, SCM2
12ХН3А	14 NiCr10	-	SNC815
20ХГНМ	21 NiCrMo2	8620	SNCM220
08Х13	X7Cr13	410S	SUS410S
20Х13	X20Cr13	420	SUS420J1
12Х17	X8Cr17	430 (51430)	SUS430
12Х18Н9	X12CrNi18 9	302	SUS302
08Х18Н10Т	X10CrNiTi18 9	321	SUS321
10Х13СЮ	X7CrA11 3	405 (51405)	SUS405
20Х25Н20С2	X15CrNiSi 25 20	30314, 314	SCS 18, SUH3 10

3. Расшифровка стандартных марок сталей по варианту задания, структурный класс и примерное назначение

Маркировка сталей

Сочетания букв и цифр дают характеристику легированной стали. Если впереди марки стоят две цифры, они указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Одна цифра впереди марки указывает среднее содержание углерода (С) в десятых долях процента. Если впереди марки нет цифры, это значит, что углерода (С) в ней либо 1%, либо выше 1%. Цифры, стоящие за буквами, указывают среднее содержание данного элемента в процентах, если за буквой отсутствует цифра - значит содержание данного элемента около 1% (не более 1,5%). Буква « А» в конце марки, как и в углеродистой, так и в легированной стали, обозначает высококачественную сталь, т.е. сталь, содержащую меньше серы и фосфора.

Указанная система маркировки охватывает большинство существующих легированных сталей. Исключение составляют отдельные группы сталей, которые дополнительно обозначаются определенной буквой: с буквы «Р» - быстрорежущие, с буквы «Е» - магнитные, с буквы «Ш» - шарикоподшипниковые, с буквы «Э» - электротехнические.

Условные обозначения химических элементов:

Азот (N) - А

алюминий (Аl) - Ю

бор (B) - Р

ванадий (V) - Ф

вольфрам (W) - В

иридий (Ir) - И

кобальт (Co) - К

кремний (Si) - C

магний (Mg) - Ш

марганец (Mn) - Г

медь (Cu) - Д

молибден (Mo) - М

никель (Ni) - Н

ниобий (Nb) - Б

титан (Ti) - Т

углерод (C) - У

фосфор (P) - П

хром (Cr) - Х

1) Марка стали: 15Г2АФД. (по ГОСТу 4543)

углерод (C)	марганец (Mn)	Азот (N)	Ванадий (V)	медь (Cu)
0,15 %	2%	1%	1%	1%

Структурный класс: Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций.

Применение: Для сварных металлических конструкций.

2) Марка стали: 18ХН2Т (по ГОСТу 4543)

углерод (C)	хром (Cr)	никель (Ni)	титан (Mo)
0,18 %	1%	2%	1%

Структурный класс: сталь конструкционная легированная

Применение: используется в различных областях в качестве заготовки

3) Марка стали: 5ХГМ

Углерод (C)	хром (Cr)	марганец (Mn)	молибден (Mo)
0,5 %	1%	1%	1%

Структурный класс: Сталь инструментальная штамповая

Применение: молотовые штампы паровоздушных и пневматических молотов с массой падающих частей до 3 т, ковочные штампы для горячей штамповки, валки крупных, средних и мелкосортных станов для прокатки твердого металла.

4. Понятие термина “КАЧЕСТВО СТАЛИ”

Качество стали определяется содержанием вредных примесей. Основные вредные примеси - это сера (S) и фосфор (F). Так же к вредным примесям относятся газы: азот (N), кислород (O2), водород (H).

Полезные примеси это кремний (Si) и марганец (Mn). Благодаря марганцу в стали повышается прокаливаемость, а вредное воздействие серы, наоборот, ее понижает. Кремний повышает прочность стали, раскисляя ее. К вредным примесям относятся сера и фосфор. Влияние серы отрицательно сказывается на пластичности и вязкости стали. Сталь становится красноломкой при ковке и прокатке.

Но сера может влиять на сталь и положительно. Она придает стали свойства, более оптимальные для обработки. Поэтому, в некоторых случаях, содержание серы все же допустимо, но только в автоматических сталях неответственного назначения. Негативное влияние фосфора сказывается на пластичности стали. Это связано с тем, что тип кристаллической решетки фосфора заметно отличается от решетки стали.

Фосфор содержится в руде, из которой выплавляют сталь. Отрицательно сказываются на качестве стали и такие газы, как кислород, азот, и водород. Кислород, уменьшает вязкость и пластичность стали. Азот, имеет аналогичное действие. Водород вызывает хрупкость стали.

5. Основные характеристики механических свойств стали, по которым оцениваются стали конкретного назначения

Механические свойства стали характеризуют их способность сопротивляться деформированию и разрушению под воздействием различного рода нагрузок. Кроме того, материалы могут подвергаться деформации и разрушению как при разных температурах, так и в различных, в том числе агрессивных, средах.

Конструкционные стали должны обладать высокой конструктивной прочностью, обеспечивать длительную и надежную работу конструкции в условиях эксплуатации. Поэтому требования к конструкционным материалам состоят в необходимости обеспечения комплекса высоких механических свойств, а не одной какой - либо характеристике.

Материалы для изготовления деталей машин и механизмов должны обладать такими свойствами как: прочность, пластичность, сопротивляемость к ударам, запас вязкости, сопротивление усталости, а при трении - сопротивление к износу. Во многих случаях необходимо сопротивление коррозии.

Различают следующие виды конструкционных сталей:

Строительные.

Детали строительных конструкций обычно соединяют сваркой. Поэтому основным требованием к строительным сталям является хорошая свариваемость. Это означает, что при сварке сталь не должна давать горячих и холодных трещин и свойства сварного соединения не должны существенно отличаться от свойств основного металла. (14Г2, 17ГС, 14ХГС, 15ХСНД)

Рессорно - пружинные.

Основными требованиями, предъявляемыми к рессорно - пружинным сталям, являются высокое сопротивление малым пластическим деформациям, высокий предел выносливости и повышенная релаксационная стойкость с сохранением упругих свойств в течении длительного времени. (40Х13, 70С3А, 95Х18)

Подшипниковые.

Подшипниковые стали используются для изготовления шариков, подшипников, колец подшипников качения и других деталей, от которых требуется высокие износостойкость и выносливость при контактном циклическом нагружении. (ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ)

6. Как и для чего нужно управлять количеством и качеством неметаллических включений

Неметаллические включения - составляющие структуры, попадающие в сталь непреднамеренно. Но они технологически неизбежны.

Неметаллические включения практически не влияют на «объемные» процессы пластической деформации и упрочнения, но разнообразно проявляют себя в локальных процессах - в разрушении, а также в формировании зерна и фазового состава стали.

Абсолютно вреден сульфид железа FeS. Эвтектика Fe-FeS плавится при 975?С. Оттесняемый фронтом кристаллизации легкоплавкий сульфид FeS, образует жидкие пленки вокруг дендритов. В затвердевающем слитке на выходе из кристаллизатора перепад температуры доходит до 400…500?С, и от термических напряжений по пленкам идут кристаллизационные трещины. Эти пленки оплавляются и при нагреве под прокатку, так что слиток при обжатии разваливается - сталь горячеломкая.

Для предотвращения кристаллизационных трещин и горячеломкости почти во все стали вводят марганец (Mn): 0,25…0,80% в рядовой углеродистой стали по ГОСТ 380. Цель избавиться от эвтектики, заместив сульфид железа FeS на сульфид марганца MnS.

Сульфиды марганца мягкие, пластичны при 950…1100?С, а при размере частиц менее 1 мкм они не деформируются. Наиболее опасны сульфиды - дендриты, при прокатке они вытягиваются в плоские пучки нитей и даже при холодной деформации удлиняются почти так же, как сам металл.

7. На какие свойства стали разного назначения влияет величина зерна

Зерно - это кристалл неправильной формы. Кристаллы могут иметь форму дендрита. Дендрит - кристалл древовидной формы. Мелкое зерно прочное, крупное зерно хрупкое.

Начальное зерно аустенита -- зерно, полученное в момент окончания перлитно - аустенитного превращения, т. е. в момент образования аустенита в надкритическом районе температур. АУСТЕНИТ - структурная составляющая углеродистых и легированных сталей и чугунов, возникающая при термической обработке сплавов в соответствии с диаграммой состояния железо-углерод, в углеродистых сталях в равновесном состоянии аустенит существует только при высоких температурах, начиная с 723° С.

Действительное зерно -- зерно, полученное в конкретных условиях нагрева в результате той или иной термической обработки деталей.

Величина действительного зерна оказывает влияние на механические и технологические свойства.

Сталь с меньшим действительным зерном обладает более высокими пластическими свойствами, большей ударной вязкостью и пределом выносливости Сталь лучше обрабатывается при отделочных операциях, но труднее при обдирочных операциях резанием.

Первичное (природное, наследственное) зерно -- зерно, полученное в результате определенной технологической пробы. Первичный размер зерна является технологической характеристикой склонности стали к росту зерна при определенной температуре. По размеру -- величине первичного зерна, получаемого по технологической пробе, сталь условно подразделяется на крупнозернистую, и мелкозернистую.

От величины первичного зерна зависят многие технологические свойства: с уменьшением величины зерна уменьшается прокаливаемость при более затруднительной закаливаемости поверхности; уменьшаются внутренние напряжения и деформация, а поэтому реже происходит образование закалочных и шлифовочных трещин; уменьшается склонность стали к отпускной хрупкости и старению.

8. Как управлять величиной зерна

Величина зёрен зависит от числа зародышей кристаллизации и скорости их роста. Если скорость охлаждения мала, то число возникающих и растущих зародышей невелико и в конце кристаллизации формируются структуры из крупных зёрен. При большой скорости охлаждения число одновременно развивающихся центров кристаллизации, а следовательно и число зёрен возрастает и в конце кристаллизаций они оказываются меньше чем в первом случае. Это можно наблюдать на практике - в тонких сечениях литых деталей структура стали мелкозернистая, так как здесь происходит более быстрое охлаждение, чем в толстых сечениях. Чем мельче зёрна, тем выше прочность и особенно вязкость металла.

Чтобы сделать зерно мелким, в металл вводят специальные вещества - модификаторы. Например, в жидкую сталь при её разливке добавляют порошок железа или частицы тугоплавких оксидов, которые являются готовыми центрами кристаллизации. Процесс искусственного регулирования величины зёрен получил название модифицирования.



9. Что подразумевается под оптимальной структурой

Оптимальная структура стали (мелкозернистый сорбит), которая достигается после термической обработки, заключающейся в нормализации с высоким отпуском или закалке с высоким отпуском. Хорошие результаты дают также изотермическая и двойная закалки, повышающие стойкость стали к растрескиванию в сероводородсодержащей среде при одновременном сохранении высоких механических свойств.

Оптимальная структура стали при наличии карбидных фаз - мелкие равномерно распределенные частицы карбидов.

10. Процесс закалки стали

Закалка стали служит для повышения прочности, твердости, износостойкости. Процесс закалки состоит в нагреве ее выше температур фазовых превращений, выдержке для завершения всех превращений и охлаждении с высокой скоростью с целью получения при комнатной температуре неравновесных структур, обеспечивающих более высокую прочность и твердость стали. Охлаждающими средами могут быть вода, минеральное масло, воздух, водные растворы солей, щелочей, расплавы солей, полимерные закалочные среды. При закалке образуются неравновесные структуры с соответствующими механическими свойствами: при полной закалке - мартенсит, при неполной - мартенсит с зернами цементита. В результате закалки понижается пластичность сталей.

11. Управление типом структуры, образующейся при закалке

При закалке сталь приобретает неравновесные структуры с соответствующими механическими свойствами. При полной закалке структура стали - мартенсит, при неполной закалке - мартенсит с зернами цементита. Если доэвтектоидную сталь нагреть до температуры выше температуры критической точки нагрева А_с1=727?С, но ниже критической точки А_с3?880?С, то происходит неполная закалка с образованием структуры, состоящей из мартенсита и феррита.

Степень неравновесности продуктов закалки с увеличением скорости охлаждения повышается и возрастает от сорбита к мартенситу. Критическая скорость закалки имеет очень важное значение. От нее зависит такое технологическое свойство, как прокаливаемость, т.е. способность закаливаться на определенную глубину. Чем меньше критическая скорость закалки, тем на большую глубину от поверхности детали распространяется закалка.

12. Понятия “закаливаемость” и “прокаливаемость”

Закаливаемость стали - способность стали приобретать высокую твердость в результате закалки. Закаливаемость зависит и основном от содержания углерода в стали. Чем больше в мартенсите углерода, тем выше ее твердость. Легирующие элементы оказывают небольшое влияние на закаливаемость.

Прокаливаемость - способность стали закаливаться на определенную глубину от рабочей поверхности детали.

13. “Полоса прокаливаемости”. Описание “полосы прокаливаемости” стали, заданной номером рисунка в варианте задания

В заданном варианте рассматривается “полоса прокаливаемости” для стали марки 45Х (черт 6).

Полоса прокаливаемости для стали марки 45Х

ГОСТ 4543-71

Расстояние от торца, мм	Твердость для полос прокаливаемости, HRC
	суженной	марочной
	Макс.	Мин.	Макс.	Мин.
	Марка стали
	45Х
1,5	58	54	59	53
3	57,5	52,5	58,5	51,5
4,5	56,5	51	57,5	50
6	56	49,5	57	48
7,5	54,5	47,5	56	46
9	53	46,5	54	43,5
10,5	51,5	42,5	53	41
12	49,5	40	51,5	38
13,5	47,5	37,5	49,5	36
15	46	35	48	33
16,5	44	34	45,5	32,5
18	42	32	43,5	31
19,5	40,5	31	42	29,5
21	39	29,5	40,5	28,5
24	36	28	38	26,5
27	35	26,5	36	25
30	32,5	25,5	34	24
33	32,5	24	33	22,5
36	31	23	32,5	21,5
39	31	21,5	32,5	20,5

14. Стали пониженной прокаливаемости и для каких деталей их применяют

В сталях пониженной прокаливаемости гарантируется низкая прокаливаемость при высоком содержании углерода. Стали пониженной прокаливаемости можно применять для деталей с твердой поверхностью, при вязкой сердцевине (шестерни, зубчатые передачи). Обычной закалкой можно получать тонкий (1,5…3 мм) твердый (полумартенситный) слой с зерном на поверхности зуба шестерен. Аналогичного эффекта можно добиться только многочасовой цементацией малоуглеродистой стали.

15. Процесс старения стали

Общие сведения. Старением называют изменение свойств сплавов с течением времени. В результате старения изменяются физико-механические свойства. Прочность и твердость повышаются, а пластичность и вязкость понижаются. Старение может происходить при температуре 20° С (естественное старение) или при нагреве до невысоких температур (искусственное старение).

Различают два вида старения:

1) термическое, протекающее в закаленном сплаве;

2) деформационное (механическое), происходящее в сплаве, пластически деформированном при температуре ниже температуры рекристаллизации.

Термическому старению подвергаются сплавы, обладающие ограниченной растворимостью в твердом состоянии, когда растворимость одного компонента в другом уменьшается с понижением температуры. Деформационное старение не связано с диаграммой состояния сплава. К старению склонны многие сплавы железа и сплавы цветных металлов. Результаты старения могут быть разными. В одних случаях старение является положительным и его используют:

1) при термической обработке алюминиевых, магниевых, титановых и некоторых других цветных сплавов для повышения их прочности и твердости (термическое старение);

2) для упрочнения деталей из пружинных сталей, которые при эксплуатации должны обладать высокими упругими прочностными и усталостными свойствами (деформационное старение).

В других случаях старение является отрицательным: резкое снижение ударной вязкости и повышение порога хладноломкости в результате старения (особенно деформационного) могут явиться причиной разрушения конструкции; ухудшение штампуемости листовой стали; изменение размеров закаленных деталей и инструмента при естественном старении, что особенно вредно для точного измерительного инструмента и прецизионных деталей (например, подшипников); размагничивание в процессе эксплуатации стальных закаленных постоянных магнитов; преждевременное разрушение рельсов в пути.

16. Требования к автомобильному листу

Кузов автомобиля изготавливается холодной штамповкой (и точечной сваркой) из тонкого (0,5…3 мм) листа низкоуглеродистой стали.

Обычно до толщины около 2мм лист доводят горячей прокаткой на непрерывном широкополосном стане, затем окалину удаляют травлением. После холодной прокатки до конечной толщины полосу отжигают.

Из норм штампуемости (удлинение д>34…40%: вытяжки по Эриксену, нормальной R и плоскостной ?R пластической анизотропии) вытекает много дополнительных требований к структуре: к зернограничному цементиту, к величине зерна (балл № 6-8 - из-за полос Людерса и «Апельсиновой корки»), к старению от остаточного азота и к наночастицам (например, A1N или MnS).

Для выполнения этого набора требований нужна цепь технологий высокого уровня, начинающаяся от плавки (чтобы обеспечить, например, в 1Р-сталях 0,003…0,005%С и 0,003…0,005%N и в строгой пропорции с их количеством вводить 0,03…0,05%А1 и 0,05…0.08%Тi к моменту кристаллизации).

Конечную величину зерна определяют четвертичные включения АIN или МnS -наночастицы, которые могут неоднократно растворяться (при нагреве сляба или при отжиге) и вновь выпадать - при горячей прокатке, после нее, в смотанном рулоне, при отжиге. Всей их «историей» надо управлять по всему производственному температурно-временному циклу и с учетом исходного состояния слитка.

17. Термин хорошая “свариваемость стали”

Довольно редко прокат есть конечная продукция, готовая к применению. Потребитель, как правило, сваривает все листовые стали, практически все строительные (балки, плиты, арматуру) и часто даже рельсы (в длинные плети). Хорошая свариваемость стали - возможность получать сварной шов без трещин, который по прочности и вязкости не хуже основного металла. Свариваемость проверяется испытаниями после сварки специальных образцов. Условия хорошей свариваемости стали обычно противоречат требованиям прокаливаемости.

С точки зрения металлургии дуговая, контактная, точечная электросварки заключаются в расплавлении и быстрой кристаллизации стали - почти закалке из расплава. Неодинаковое тепловое расширение зоны сварки создает высокие сварочные напряжения в шве и около него - и во время кристаллизации, и после охлаждения.

Термические напряжения в ходе сварки вызывают в шве горячие трещины (разрушение в твердожидком состоянии). Риск их появления тем выше, чем шире интервал температур кристаллизации (чем больше в стали углерода) и чем больше легкоплавких сульфидов.

18. От чего зависит контактная прочность стали

Чем выше контактная прочность стали, тем меньше вероятность возникновения контактной усталости. Контактная усталость - зарождение и рост трещин при циклическом нагружении, ниже предела текучести.

Такое свойство стали, как контактная прочность имеет важное значение для деталей испытывающих постоянно повторяющиеся циклические нагрузки.

Например, при качении шарика по кольцу в подшипнике или колеса по рельсу.

Повысить контактную прочность стали можно получив структуру мартенсита с мелкими равновесными зернышками цементита, без следов цементитной сетки. Но тогда наиболее опасны неметаллические включения «умеренных размеров» - на порядок крупнее, чем цементит.

Если же крупных включений много, то долговечность падает катастрофически: в 100 раз, когда оксидов крупнее 30 мкм стало больше в 10 раз. Чем выше твердость и модуль упругости включения, тем больше концентрация напряжений в нем, а следовательно хуже контактная прочность.

Например, для стали ШХ15 наиболее опасны самые твердые остроугольные включения - зерна корунда Аl2О3. При равном содержании кислорода, подшипники из кислой мартеновской стали в 2,5 раза долговечнее, чем из электростали, так как в них вместо строчек крупных оксидов были глобули недеформируемых силикатов.

На контактную усталость влияет содержание серы. Содержание серы следует понижать, но сохраняя пропорцию[S]:[O]=2,5 т.к. выгодно, чтобы более легкоплавкий сульфид марганца кристаллизовался на поверхности частиц корунда, обволакивая их острые углы мягкой пленкой и снимая перегрузки в работе. Поэтому, например, наблюдается рост долговечности с повышением содержания серы от 0,01% до 0,023%, а далее - снижение.

19. Уровни прочности канатной стали. Технология упрочнения

Уровень прочности (у_в) канатной стали колеблется в пределах 1300…2400 МПа.

Технология упрочнения.

Чем тоньше пластинки цементита в перлите, тем больше упрочнение. Пластинки тем тоньше, чем ниже температура распада переохлажденного аустенита. Оптимальную температуру изотермического распада надо быстро достичь и точно выдержать. Поэтому делается патентирование: протягиваемая проволока проходит через печь (или соляную ванну) нагрева и быстро охлаждается до температуры распада аустенита в ванне с расплавом свинца и солей. После волочения делается еще низкий отпуск для снятия напряжений.

К стали для патентирования (упрочнения) есть ряд жестких требований. Во-первых, чистота по легирующим элементам (Сr<0,10%; Ni<0,15%; Сu<0,2%), иначе изотермический распад аустенита за время пребывания в свинцовой ванне не закончится, а остаток аустенита на выходе из ванны даст хрупкий мартенсит или бейнит. Использование лома в шихте исключается.

Во-вторых, вытягиваясь при волочении, границы зерна исходного аустенита превращаются в ленты вдоль оси проволоки.

Если на них были сегрегации фосфора или наночастицы АlN или МnS, проволока расслаивается по этим лентам при скручивании (или при волочении). Поэтому когда-то сталь для пружин плавили только из древесноугольного чугуна (чистого по фосфору и сере).

Сегодня его заменило железо прямого восстановления.

В-третьих, важна чистота по неметаллическим включениям.

Если включения деформируемы и при холодном волочении (как МnS), то из округлых в слитке они превратятся в нити макроскопической длины и субмикронной толщины, а включения-дендриты - в пучок нитей, по которым и произойдет расслой. Канаты из стали 60 с округлыми сульфидами (от введения РЗМ) выдерживали 25000 перегибов, а с длинными включениями - только 18000.

Недеформируемое включение (как Аl₂О₃) при размере 100 мкм сравнимо с диаметром проволоки, которая в этом месте оборвется еще при волочении (и потому в готовой проволоке таких не находят). От оксидов размером 3…10 мкм растут трещины усталости в пружинах или в канате, поэтому важны как содержание кислорода и серы в расплаве, так и приемы раскисления десульфурации.

Наконец, нагревы перед патентированием требуют защитной атмосферы, так как даже тонкий обезуглероженный слой с малопрочным свободным ферритом - очаг усталостного разрушения. Если же окалину стравливают, то затем нужен подогрев или выдержка, чтобы вышел захваченный водород, иначе проволока может растрескаться еще при хранении.

20. Виды коррозионных повреждений нержавеющей стали

Коррозионная стойкость стали повышается, если содержание углерода снизить до минимально возможного количества и ввести легирующий элемент, образующий с железом твердые растворы, в таком количестве, при котором повысится электродный потенциал сплава. Сталь, стойкую против атмосферной коррозии, называют нержавеющей. Сталь или сплав, имеющие высокую стойкость при коррозионном воздействии кислот, солей, щелочей и других агрессивных сред, называют кислотостойкими.

Коррозия - это разрушение металлов из-за взаимодействия электрохимического взаимодействия их с окружающей средой. Конструкционные материалы обладают высокой коррозионной стойкостью. Углеродистые и низколегированные стали неустойчивы против коррозии в атмосфере, воде и других средах. Коррозионно-стойкими называют металлы и сплавы, которые способны сопротивляться коррозионному воздействию среды.

Хром - основной легирующий элемент, делающий сталь коррозионностойкой в окислительных средах.

Нержавеющие стали разделяют на две основные группы: хромистые и никелевые.

Хромистые коррозионностойкие стали применяют трех типов: с 13, 17 и 27% Cr, при этом в сталях с 13% Cr содержание углерода может изменяться в зависимости от требований в пределах от 0,08 до 0,40%. Структура и свойства хромистых сталей зависят от количества хрома и углерода. Так, повышение концентрации углерода в стали приводит к образованию карбидов, уменьшая количество хрома в твердом растворе; при этом в стали возникает двухфазная структура.

Стали с 13% хрома подвержены коррозионному растрескиванию и точечной коррозии в средах, содержащих ионы хлора.

Так же нагрев закаленных сталей в интервале 500-800?С приводит к выделению в пограничных зонах зерен карбидов хрома M₂₃C₆ и обеднению в связи с этим указанных зон хрома ниже 12%-ного предела; это вызывает снижение электрохимического потенциала пограничных участков аустенитного зерна и их растворение в коррозионной среде. Коррозионное разрушение имеет межкристаллический характер, приводит к охрупчиванию стали и называется межкристаллитной (интеркристаллитной) коррозией (МКК).



Список литературы

1. Сильман Г. И. Материаловедение: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2008.

2. Петренко Ю.А., Каратушин С.И., Глазунов К. О. Материаловедение. Методические указания по выполнению контрольных и курсовых работ для студентов специальностей 230100, 230300, 2307.12. СПб.: Изд-во СПбГАСЭ, 2005.

3. Колесник П.А., Кланица В.С. Материаловедение на автомобильном транспорте. Учебник для студентов высших учебных заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2005.

4. Рогачева Л.В. Материаловедение. М.: Колос-Пресс, 2002.

5. Солнцев Ю. П., Пряхин Е. И. Материаловедение: Учебник для вузов. Издание 3-е переработанное и дополненное. СПб., ХИМИЗДАТ, 2004.

Размещено на Allbest.ru