Порядок выполнения работы. Необходимое оборудование, инструменты и материалы

Необходимое оборудование, инструменты и материалы

Металлографический микроскоп МИМ-7, набор шлифов легированных сталей, методические указания со справочными данными, планшет с микроструктурами изучаемых сталей.

Порядок выполнения работы

1. Настроить микроскоп и установить исследуемый микрошлиф легированной конструкционной стали.

2. Изучить, используя планшет микрофотографий, видимую микроструктуру, указать различные структурные составляющие и их наименования.

3. По микроструктуре определить режим термообработки и указать ее, заполнить протокол исследований (табл. 1).

4. начертить схемы термической обработки быстрорежущей стали.

5. Решить предложенную задачу (по вариантам) по выбору стали для заданной детали, используя материал приложения I.

 

КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ   Низколегированные конструкционные стали (14Г2, 17Г2ОФ) хорошо свариваются и поэтому их применяют для металлических сварных конструкций и армирования железобетона. Для тяжелонагруженных деталей, в которых необходимо иметь высокую твердость поверхностного слоя и достаточно вязкую сердцевину применяют легированные стали 20Х, 18ХГТ (зубчатые колеса, оси, поршневые пальцы и т.д.), которые подвергают цементации и последующей термической обработке. Переменную нагрузку в работе воспринимают шатуны, валы, шатунные болты, поэтому они должны обладать лучшей прокаливаемостью. Для изготовления этих деталей применяют легированные стали 40Х, 40ХН, 30ХН3А, 40ХНМ, которые подвергаются улучшению – закалке в масле и высокому отпуску. Пружинно-рессорные стали должны иметь высокий предел упругости, поэтому их легируют такими элементами, как Si, Mn, Cr (например, 60С2, 55Г) и подвергают закалке и среднему отпуску.   ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ   Стали для измерительных инструментов (Х, ХВГ) должны иметь стабильность размеров закаленного инструмента, поэтому их подвергают отпуску при длительных выдержках. Основным легирующим элементом в инструментальных сталях для режущего инструмента является хром, который значительно увеличивает прокаливаемость ((Х, 9ХС, ХВГ). Из них изготавливают режущий инструмент (сверла, фрезы, плашки и т.д.) для работы при невысоких скоростях резания. Быстрорежущие высоколегированные стали широко применяют для изготовления режущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания. Они обозначаются буквой Р (рапид – скорость), следующая за ней цифра – среднее содержание вольфрама в процентах. Стали, содержащие молибден, ванадий, имеют в марке соответствующее обозначение и цифры, показывающие их среднее содержание в %. Наиболее распространены стали марки Р18. После отжига структура – сорбитообразный перлит и сложные карбиды (до 25%). Эти стали подвергаются сложному режиму термообработки, в результате которой получается структура: мартенсит – карбиды - остаточный аустенит.

  Нержавеющие стали обладают высокой стойкостью против коррозии при работе в различных средах (в воде, в растворах кислот, в атмосфере воздуха и газа). Стали 12Х13, 20Х13, 40Х13 обладают высокой стойкостью против атмосферной коррозии. Из них изготавливают турбинные лопатки, хирургический инструмент, клапаны гидравлических насосов, предметы домашнего обихода и др. Широко применяются аустенитные нержавеющие стали 12Х18Н9, 12Х18Н10Т, обладающие высокой пластичностью. Однако ввиду дефицитности никеля созданы их заменители, например, 10Х14Г14М3. Они работают в условиях агрессивных сред.   Таблица 8 Ориентировочные режимы термической обработки жаропрочных и жаростойких сталей  

Марки стали	Закалка	Отпуск, температура, ^0С	Механические свойства
Температура, ^0С	Среда	σв, МПа	δ, %
15Х11МФ     40Х9С2 (сильхромы)	960-980 (нормализация)   1000-1050	Воздух     масло	720-780

Жаропрочными являются стали, которые способны работать под напряжением при температурах выше 500⁰С. Стали типа 25ХМ, 15Х11МФ применяются для паронагревателей.

Для изготовления выпускных клапанов автомобильных двигателей применяют хромокремниевые стали (сильхромы), например, 40Х9С2, Х10СМ.

  2. Изменению температур и областей полиморфных превращений. По влиянию на полиморфные превращения железа легирующие элементы могут быть либо γ-стабилизаторами, т.е. стабилизирующими, расширяющими γ-область (например Mn, Ni, Cu и др.), либо α-стабилизаторами (Cr, Mo, W, Ti, V, Zn и др.). При этом на диаграмме состояния образуется открытая (Рис. 1а) или замкнутая (Рис. 1б) область существования аустенита (γ-фазы), причем α-стабилизаторы повышают, а γ-стабилизаторы понижают критические точки А₁ и А₃. Как видно из Рис.1а,б при значительных содержаниях легирующих элементов возможно получение сталей сохраняющих аустенитную структуру при охлаждении вплоть до комнатных температур – Рис.1а, сплав I (например, стали Х18Н10Т, Г13) или полностью ферритную структуру – сплав II, Рис.1б, - сохраняющуюся от комнатной температуры вплоть до расплавления (например, стали Х25, Х13). Ферритные стали образуются при легировании Cr, W, Мо, V и др., но при низком содержании углерода, т.к. углерод является γ-стабилизатором. Наряду с ферритом в сталях чаще всего содержатся карбиды. Это высоколегированные стали, они относятся к группе не закаливающихся. При их нагреве нет полиморфных превращений, наблюдается лишь рост зерна. Ферритные стали обладают коррозионной стойкостью в сероводороде, окислительных и других агрессивных средах. Аустенитные стали образуют при легировании Ni, Mn, Ni + Cr. Они также относятся к незакаливающимся, парамагнитным, имеют умеренную прочность, высокую пластичность и хорошую стойкость в окислительных средах.   3. Смещению точек S и Е диаграммы состояния влево (в сторону уменьшения содержания углерода) – Рис.2. Это приводит к тому, что в легированных сталях перлитная (эвтектоидная) структура наблюдается не при 0,8%С, а меньшем и определяется степенью легированности стали. Смещение точки Е влево приводит к возможности образования карбидных сталей (ледебуритных), которые в литом состоянии имеют в структуре карбидную эвтектику (типа ледебурит) до 30…35%. Эти высоколегированные стали (например, Р9, Р18) в отличие от белых ледебуритных чугунов обрабатываются давлением при высоких температурах. Их отличают высокие твердость, износо- и теплостойкость.    

Дата добавления: 2015-07-07