Стали и сплавы с особыми свойствами
Конструкционная легированная сталь общего назначения
Конструкционные стали общего назначения, в том числе: цементуемые, улучшаемые, азотируемые. Углеродистые стали для машиностроения и других отраслей промышленности используются только в тех случаях, если к материалу изделий не предъявляются высокие требования по механическим свойствам, а также для изготовления мелких деталей, что связано с малой прокаливаемостью углеродистых сталей. Высокий комплекс механических свойств может быть получен на сталях с оптимальной степенью легирования в зависимости от размеров изделия и ответственности изделия в процессе эксплуатации
Для изготовления цементуемых и нитроцементуемых деталей используются малоуглеродистые (до 0,25% С) мало и среднелегированные стали. Легирование одним компонентом (например, хромом) позволяет применять после цементации закалку в масло против закалки в воде углеродистых сталей, что уменьшает коробление и устраняет опасность образования трещин (стали, 15Х, 20Х). Увеличение степени легирования хромом, а также дополнительное легирование никелем, молибденом, вольфрамом увеличивает прокаливаемость и позволяет получать после цементации, нитроцементации и окончательной термической обработки высокий комплекс механических свойств не только в поверхностном цементованном слое но и в сердцевине крупногабаритных изделий (стали 20ХН, 12ХН3А, 12Х2Н4А, 18Х2Н4МА, 18Х2Н4ВА). Легирование титаном уменьшает склонность к росту зерна стали при цементационном нагреве (стали 18ХГТ, 25ХГТ).
|
|
|
Улучшаемые стали - это стали, для которых основным методом упрочнения изделий по всему сечению является улучшение, т.е. закалка с высоким отпуском. После улучшения изделия по всему сечению имеют сочетание высоких прочностных (предел прочности, предел текучести) и пластических характеристик (относительное удлинение, относительное сужение, ударная вязкость). Создание высокопрочного состояния по всему сечению требует особого подхода к легированию для изделий с разными размерными характеристиками. Для изделий малых сечений в качестве улучшаемых сталей можно применять и углеродистые стали, например, 35, 40, 45, 50. Эти стали составляют первую группу улучшаемых сталей. Они прокаливаются насквозь при диаметре до 10 мм.
Вторую группу составляют хромистые стали (30Х, 40Х), у которых критический диаметр при закалке в масле составляет 15-20 мм. В третью группу входят стали типа 30ХМ, 35ХМА, 40ХГ, 30ХГТ, 30ХГС, у которых критический диаметр 20-25 мм. Четвертую группу составляют стали типа 40ХН, 40ХНМ Дкр=35-40мм. К пятой группе относятся комплексно легированные стали, например, 38ХН3МФА, у которых Дкр превышает 100 мм.
|
|
|
Азотируемые стали относятся к группе улучшаемых сталей, поскольку, они перед азотированием подвергаются предварительной термической обработке для упрочнения сердцевины. Однако они должны иметь способность к образованию высокопрочных нитридных слоев при насыщении поверхности изделия азотом. В этой связи азотируемые стали содержат, кроме хрома, молибден и алюминий (марки 38ХМЮА, 38ХЮА, 38Х2МЮА).
Конструкционная легированная сталь специального назначения, стали и сплавы с особыми свойствами
Высокопрочные стали. В группу высокопрочных сталей относят такие стали, гарантированный предел прочности которых превышает 1500 МПа. К этому классу относятся, например, комплексно легированные мартенситностареющие стали (МСС) и стали с пластичностью, наведенной превращением (ПНП-стали, трип-стали). МСС марки 03Н18К9М5Т - практически безуглеродистая сталь (0,03% С) после закалки с температуры 800 - 850 ˚С с охлаждением на воздухе получает структуру безуглеродистого мартенсита, а упрочняется (σв = 2000МПа, δ = 12%) в результате дисперсионного твердения распадающегося мартенсита за счет выделения дисперсных включений Ni3Ti, Fe2Mo и др. Такое явление называется старением мартенсита, а сталь в связи с этим - мартенситностареющей. Такие стали применяются в самолето- и ракетостроении, в криогенной технике и при повышенных температурах, вплоть до 450 ˚С.
|
|
|
ПНП стали - это стали аустенитного класса. Примером сталей является сталь марки 30Х9Н8М4Г2С2. После закалки от 1000-1100 ˚С сталь имеет аустенитную структуру, поскольку точка начала мартенситного превращения лежит ниже 0 ˚С. Последующая пластическая деформация при температурах 400 - 600 ˚С вызывает явления наклепа и выделение карбидов, что упрочняет сталь (σв = 1800 - 2000Мпа, δ ≥ 20% ). Высокие значения относительного удлинения обусловлены тем, что деформация стали в шейке образца при растяжении вызывает развитие мартенситного превращения, упрочняющего металл в шейке, в результате чего шейка растягивающегося образца перемещается по длине образца до тех пор, пока не произойдет критической концентрации внутренних напряжений. А это оказывается возможным только после распространения зоны шейки через всю рабочую зону образца.
Область применения стали: детали авиаконструкций, броневой лист и др.
Стали и сплавы с особыми свойствами
Деление сталей и сплавов с особыми свойствами на группы (классы) приводят с учетом их превалирующих свойств. Химический состав, свойства регламентированы соответствующими стандартами для каждой группы, и они указываются в технической документации при обозначении материала.
|
|
|
В зависимости от основных свойств высоколегированные стали и сплавы по ГОСТ 5632-72 подразделяются на следующие группы:
I – коррозионно-стойкие (нержавеющие); II – жаростойкие (окалиностойкие);
III – жаропрочные.
В зависимости от структуры стали и сплавы делят на классы:
мартенситный (1) – 40Х13, 20Х13Н2 (группа I); 15Х5М (группа III) и другие;
мартенситно – ферритный (2) 12Х13 (группы I-III);
ферритный (3) – 12Х7, 08Х17Т (группы I-III);
аустенитно – мартенситный (4);
аустенитно – ферритный (5)
аустенитный (6), и другие.
Примеры обозначения в технической документации:
Сталь 20Х13 ГОСТ 5632-82 – сталь высоколегированная марки 20Х13 (коррозионно-стойкая и жаропрочная), среднее содержание углерода 0,2%, хрома 13%.
Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 32; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!