Что такое улучшение стали

Улучшаемыми сталями называют среднеуглеродистые конструкционные стали (0,3—0,5 % С), подвергаемые закалке и последующему высокотемпературному отпуску. После такой термической обработки стали приобретают структуру сорбита, хорошо воспринимающую ударные нагрузки.

Углеродистые улучшаемые стали (стали 35, 40, 45 и 50) обладают небольшой прокаливаемостью (до 10 мм), поэтому механические свойства с увеличением сечения изделия понижаются. Для мелких деталей после термической обработки получаютσв = 600…700 МПа и KCU = 0,4…0,5 МДж/м 2 . Если от деталей требуется более высокая поверхностная твердость (шпиндели, валы, оси и т. д.), то после закалки их подвергают отпуску на твердость HRC 40—50. Для получения высокой поверхностной твердости используют закалку ТВЧ (шестерни, коленчатые валы, поршневые пальцы и т. д.).

Для получения высоких механических свойств в деталях сечением более 25—30 мм применяют легированные стали, которые обладают большей прокаливаемостью, более мелким зерном, их критическая скорость закалки меньше, следовательно, меньше закалочные напряжения, выше устойчивость против отпуска.

Отсюда их основное преимущество перед углеродистыми конструкционными сталями — лучший комплекс механических свойств: выше прочность при сохранении достаточной вязкости и пластичности, ниже порог хладноломкости.

Большинство легированных конструкционных сталей относится к перлитному классу.

При создании легированных сталей всегда учитывают стоимость легирующего элемента и его дефицитность.

Основным легирующим элементом в конструкционных сталях является хром, содержание которого обычно составляет 0,8— 1,1 %; марганца в сталях до 1,5 %; кремния 0,9—1,2 %; молибдена 0,15—0,45 %; никеля 1—4,5 %. Общая сумма легирующих элементов не превышает 3—5 %.

Все перечисленные элементы, кроме никеля, увеличивая прочность стали, понижают ее пластичность и вязкость. Никель является исключением — он оказывает особенно положительное влияние на свойства стали, увеличивая ее прочность, не понижая пластичность и вязкость. Кроме того, никель понижает порог хладноломкости. Поэтому стали, содержащие никель, особенно ценны как конструкционный материал.

Кроме названных элементов, в конструкционные стали для деталей машин вводят около 0,1 % V, Ti, Nb, Zr для измельчения зерна. Введение 0,002—0,003% В увеличивает прокаливаемость.

Улучшаемые стали можно условно разделить на несколько групп.

Широко применяют стали, легированные хромом, особенно стали марок40Х, 45Х.Для увеличения прокаливаемости в них иногда добавляют бор (сталь40ХР). Увеличение прокаливаемости (в сечении до 40 мм) достигается и добавлением в хромистыестали около 1 % Мп: 30ХГ, 40ХГ, 40ХГР и др. Для уменьшения склонности хромистых сталей к отпускной хрупкости II рода вводят 0,15—0,25 % Мо.

Хромомарганцевые стали20ХГС, 25ХГС, ЗОХГС,называемыехромансиль,легированы хромом, кремнием и марганцем, т. е. не содержат дефицитных легирующих элементов. Эти стали обладают хорошей свариваемостью и прочностью, например, сталь30ХГСпосле термической обработки имеетσв= 1650 МПа при KCU = 0,4 МДж/м2. Недостаток этих сталей — склонность к отпускной хрупкости II рода и к обезуглероживанию поверхности при нагреве.

Чем больше размер детали, сложнее ее конфигурация, выше напряжения, возникающие в ней в процессе работы, тем с большим количеством никеля применяют сталь для ееизготовления:40ХНМ, 30ХН2МФ, 38ХНЗМФи т. д.

Молибден и вольфрам вводят в состав сталей также для уменьшения склонности к отпускной хрупкости. На рис. 152 приведена диаграмма, позволяющая выбрать нужную марку стали, в зависимости от заданных прочности и размеров сечения.

Читайте также:  Как сделать нож на мотоблок
Что такое улучшение стали

20 40 60 80 100 120

А, мм

Рис. 152. Диаграмма для выбо­ра марок конструкционной ста­ли в зависимости от заданной прочности и размеров сечения

а детали (С. М. Баранов):

1 — 30ХН3М;

2 — 30ХН3;

3 —34ХМА;

4 — 33ХСА;

5—30НЗ;

6 — 3SXA;

7 — 35СГ;

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9152 — Что такое улучшение стали | 7236 — Что такое улучшение стали или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Улучшаемыми конструкционными сталями называют среднеуглеродистые стали, содержащие 0,3 — 0,5% С и легирующие элементы обычно в количестве не более 5 %, которые используют после операции так называемого улучшения, состоящей из закалки и высокого отпуска. Закалку таких сталей обычно проводят в масле. Температура отпуска составляет 450 — 650 °С. После термообработки улучшаемые стали имеют структуру сорбита отпуска, хорошо воспринимающего ударные нагрузки.

Улучшаемые стали имеют высокую прочность, вязкость, малую чувствительность к концентраторам напряжений и хорошую прокаливаемость. В случае сквозной прокаливаемости после одинаковой термообработки свойства различных марок улучшаемых сталей близки между собой. Поэтому выбор той или иной марки улучшаемой стали в каждом конкретном случае обусловлен прокаливаемостью стали, сечением детали и сложностью ее конфигурации, наличием концентраторов напряжений.

Улучшаемые стали могут быть условно разбиты на 5 групп. С увеличением номера группы растет степень легирования и размер сечения, в котором достигается сквозная прокаливаемость. В этой таблице порог хладноломкости указывает температура, при которой в изломе ударных надрезанных образцов не менее 50 % волокнистой составляющей. Обычное содержание кремния в улучшаемых сталях составляет 0,17 -0,37

%, марганца 0,5 — 0,8 %, фосфора и серы менее 0,035.

Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до тем-ры на 40-50С выше Ас3, заэвтек-ной – на 40-50С выше Асm, выдержке и охлаждении на воздухе. Норм-ция вызывает полную перекрис-цию стали, устраняет крупнозернистую структуру. Быстрое охлаждение на воздухе приводит к распаду А при более низких тем-рах, что повышает дисперсность ф-ц смеси. После нормализации получаются структуры: С+Ф – в доэв-ных сталях ; С- в эвтектоидных; С+Ц2 – в заэвт-ных.

Термическую обработку, состоящую из закалки и высокого отпуска, называют улучшением. Такая термообработка создает наилучшее сочетание прочности и вязкости стали и применяется для деталей машин из среднеуглеродистых сталей, испытывающих статистические и особенно динамические или цилиндрические нагрузки(валы, шатуны, оси, крепежные детали). получаем Сотп.

Алюминиевые сплавы.ихклассификация,маркировка,структура и применение.

Алюминиевые сплавы. Характерной особенностью алюминия являются малый удельный вес (2,72 г/см3), низкая температура плавления (658°С), высокая пластичность (относительное удлинение 8 =40—60%), низкая прочность и твердость (твердость НВ=30 кг/мм2; предел прочности =80—100 МПа), высокая электро- и теплопроводность, высокая коррозионнная стойкость. Алюминий имеет кубическую гранецентрированную решетку (К12).

Классификация ал-х сплавов:

Сплавы,неупрочняемые то. Структура этих сплавов состоит из однородного твердого раствора элементов на основе алюминия.

Упрочнение в этих сплавах можно получить путем нагартовки (холодной обработки давлением). К этим сплавам, кроме чистого алюминия, относятся следующие марки АМЦ (А1—Мп); АМГ (Al—Mg). Предназначаются данные сплавы для изготовления деталей методом глубокой штамповки в холодном состоянии.применение:эти сплавы для изготовления строительных конс-ий(витражи,дври..),емкостей для жидкостей.

Читайте также:  Приставка к инвертору для полуавтоматической сварки

Сплавы, упрочняемые термической обработкой. К ним относятся сплавы алюминия с медью, магнием, марганцем, цинком, никелем, железом и другими элементами.

Дуралюмины 1Д1. ДЗ, Д6, Д16 и т.п.) — это сплавы системы AI-Cu-Mg Основным легирующим элементом является медь
(3,8-4,8%Сu). количество магния от 0.5 до 1.5% Кроме того, сплавы содержат марганец (около 0,5% Мn) и в качестве примесей Fe и Si.

Дуралюмины после литья имеют структуру альфа+тета(II), причем частицы тета(II) залегают по границам зерен и охрупчивают сплав (рис 103а).

Термическая обработка дуралюминов заключается в закалке
и старении.

Применение:для изготовления деталей и элементов конструкций среднего и вовышеннойпрочности,требующих долговечности при переменных нагрузках.Дюралюмин Д16 исп-т для изготовления обшивок,шпангоутов,лонжеронов самолетов)

2.литейные алюминиевые сплавы.силумины-сплавы ал-я с кремнием(АК12,АК9,АК7)Распространенный силумин АК12 содержит 11-13% си.В равновесном(литом)состоянии сплав явл. заэв-м и состоит из эвтектики(альфа+си)крупноигольчатого строения и включений хрупких первичныхкристаловкремния.для повышения мех св-в проводят модифицирование.структура модифицированного сплава состоит из кристалов альфа-твердого ра-ра и мелкозернистой эвтектики.доэв-е сплавы АК9(8-10%СИ)Иак7(6-8%си)ДОПОЛНИТЕЛЬНО СОДЕРЖАТ МАГНИЙ(ДО0.3%..0,4%)и могут упрочняться закалкой с последующим старением за счет выделения частиц упрочняющей фазы Mg2SI.ПРИМЕНЯЮТ:ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕЛКИХ(ак12),А ТАКЖЕ СРЕДНИХ И КРУПНЫХ(ак9,ак7)литых деталей(корпусов компрессоров,картеровдвс)

3.порошковые-получаемые методами порошковойметалургии:

Спеченные ал. порошки –это сплавы ал-а-ал2о3.структура представляетсобой ал-ю матрицу с равномерно распределенными мелкодисперсными включениями ал2о3,кот обеспечивают дисперсионное упрочнение сплава.в зав-и от содержания оксида ал-ия(от 6 до 22%)различают 4 марки сплавов от сап-1 до сап-4.применяют:для деталей,работающих при температурах 300-500 град,от кот требуется высокая прочность и корозионная стойкость(штоки,лопатки компрессоров..)

Спеченные алюмин-е сплавы-это порошковые сплавы систем ал-си-ни(сас-1)и ал-си-фе(сас-2).сас-1 содержит 25-30%си,5-7%ни,остальное ал.сплав имеет структуру,содержащую дисперсные включения кремния и интерметалидов.применение-заменяют стали при изготовлении отд-х деталей приборов,работающих в паре со сталью.

Выбрать материал для пружины диаметром 3 и 20 мм. Подобрать режим термической обработки. Полученные структура и свойства.

для пружины диаметром 3 мм — 70

ТО – закалка + СО

свойства- высокий предел упругости, достаточная пластичность и вязкость.

Кремний повышает прокаливаемость, увеличивает предел текучести и упругости

Билет №3

Влияние пластической деформации на свойства сталей. Наклеп. Механизм пластической деформации: скольжение и двойникование.

Пластическая деформация – это деформация, которая сопровождается изменением формы и размеров образца. При этом изменяется структура и свойства.

Механизмы пл. деф.:

-скольжение(сдвиг)-сдвиг атомных плоскостей друг относительно друга под действием касательных напряжений, протекает по плоскостям с наиболее плотной упаковкой атомов в направлениях с минимальными межатомными расстояниями, где сопротивление сдвигу наименьшее

-двойникование – осуществляется путем переориентации одной части кристалла зеркально симметрично относительно другой.

Величину пластической деформации определяют степенью пластической деформации ε = (Н0 – Н)/ Н0;

где Н0 и Н размер образца до и после деформации.

С увеличением степени пл. деф. прочность, твердость повышаются, а пластичность, ударная вязкость понижаются

Наклеп (нагартовка) – упрочнение металла при пластической деформации.оно вызвано:

-увеличением плотности дислокаций

-искажением кристаллической решетки

перемещение дислокаций в плоскости скольжения через весь кристалл приводит к смещению соответствующей части кристалла на одно межатомное расстояние.(при скольжении)

На диаграмме изотермического превращения переохлажденного аустенита нанести кривые охлаждения при закалке, нормализации и отжиге. Опишите характерные особенности каждой термообработки, получаемые структуры и свойства.

Читайте также:  Конденсаторы тесла содержание драгметаллов

Отжиг закл-сяв нагреве стали до определенной тем-ры,выдержке и послед-ем медленном охлаждении.Охлаждение происходит вместе с печью. Цель- получение равновесной структуры.

-Ф+П- в доэвтектоидных сталях(Ф+П)

-П- в эвтектоидных сталях(П)

-П+Ц2 – в заэвтектоидных сталях

Виды отжига 1-го рода:

Рекристаллизационный отжиг применяется для снятия наклепа и зак-ся в нагреве холоднодеформированной стали выше тем-ры рекристаллизации на 150-250С, выдержке и послед охлаждении. Снижение твердости и повышение пластичности. Отжиг для снятия напряжений примен-ся для отливок, деталей, сварных изделий после обработки резанием.

Диф-ный отжиг прим-ся для легир сталей с целью выравнивания хим.состава и уменьшения внутрикристаллической ликвации, кот повышает слонность стали к хрупкому разрушению, понижает пластичность и вязкость. Т нагрева до 1100-1200С. В рез-те получется структура Ф+П с крупным зерном.

Виды отжига 2-го рода:

Поный отжиг- нагрев доэв-ных сталей на 30-50 С выше тем-ры Ас3,выдержка и охлаждение вместе с печью.Цели- измельчение зерна, повышение ударной вязкости; улучшение обрабатываемости резанием за счет снижения твердости и повышения пластичности; снятие внутренних напряжений. Полный отжиг для заэвтектоидных сталей не применяется.

Неполный отжиг – нагрев до – и заэвтек-ных сталей выше тем-ры Ас1, выдержка, охлаждение в печи. Неполный отжиг доэв-ных сталей применяют вместо полного, если не требуется измельчение зерна. Заэв-ные стали подвергают только неполному отжигу, нагрев вызывает практически полную перекристаллизацию, проводится для получения структуры зернистого перлита. Сталь с зернистым перлитом имеет более низкие значения твердости и прочности, более высокую пластичность.

Изотермический отжиг – проводится для легир сталей и состоит в нагреве выше линии Ас3,быстром охлажд-и, изотремической выдержке в теч-е 3-6ч, послед охл-е на воздухе. Сокращает длительность процесса, получается более однородная ф-п структура.

Что такое улучшение сталиНормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до тем-ры на 40-50С выше Ас3, заэвтек-ной – на 40-50С выше Асm, выдержке и охлаждении на воздухе. Нормализация вызывает полную перекристаллизацию стали, устраняет крупнозернистую структуру. Быстрое охлаждение на воздухе приводит к распаду А при более низких тем-рах, что повышает дисперсность ф-ц смеси .После нормализации получаются структуры: С+Ф – в доэв-ных сталях ; С- в эвтектоидных; С+Ц2 – в заэвт-ных. . Назначение нормализации различно в зависимости от состава стали: для низкоуглеродистых( до 0,3%)- нормализ-ю применяют вмсто отжига, она явл-ся более экономичной,т.к. меньше времени затрачивается на охлаждение стали. Для среднеуглеродистых(0,3-0,5%)- нормализ-ю применяют вместо закалки и высокго отпуска(улучшения), снижается ударная вязкость. Для высокоуглеродистых(заэв-ных) – нормализ-ю применяют перед последующей термообработкой для устранения цементитной сетки. Для высоколегированных – нормализ-я может применяться вместо закалки, т.к. охл-е таких сталей на воздухе обеспечивает получение структуры М.

Закалка заключается в нагреве доэвт-ных сталей на 30-50С выше Ас3, заэв-ных на 20-30С выше Ас1,выдерже и послед охл-и со скоростью выше критической. Цель: получение структуры мартенстита. Закалка не явл-ся окончательной операцией, чтобы уменьшить хрупкость и напряжение, получить требуемые мех-киесво-ва, сталь после закалки подвергают отпуску

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-16; Нарушение авторского права страницы