Структура, термическая обработка и свойства легированных сталей разного назначения.

17.1 Каким образом добиваются упрочнения при легировании строительных сталей?

Упрочнения достигают путем низкого легирования, быстрого охлаждения, нормализации (или нормализации и высокого отпуска).

Упрочнение достигается в результате измельчения зерна, дисперсионного упрочнения карбонитридных фаз, зернограничного и дисперсионного упрочнения феррита, образования неравновесных структур.

Строительные стали легируют: Mn, V, Nb, Mo, N или Cu, Ni, P.

17.2 Почему строительные стали, как правило, низколегированные и малоуглеродистые?

Николегированные и низкоуглеродистые стали хорошо свариваются, т.е не образуют при сварке холодных и горячих трещин, что делает свойства зоны термического влияния (зоны сварки) близкими к свойствам основного металла.

Свариваемость характеризуется величиной углеродного эквивалента Сэкв=С+(Mn/6)+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15, чем ниже Сэкв тем лучше свариваемость, поэтому строительные стали низколегированные и малоуглеродистые.

17.3 В чём отличие горячих и холодных трещин, образующихся при сварке сталей?

Горячие трещины образуются в шве в процессе кристаллизации (широкий интервал кристаллизации). Холодные образуются в результате мартенситного превращения (различие объемов М и А порождает структурные трещины).

17.4 Какова основная цель легирования улучшаемых машиностроительных сталей?

Основные задачи: получение изделия с высокой твердостью, контактной выносливостью, высокой прокаливаемостью и закаливаемостью. Так же стали должны хорошо обрабатываться резанием. Сталь не должна быть склонна к внутреннему окислению, образованию избыточных карбидов (карбонитридов) при насыщении. После закалки слой должен иметь мартенситно-аустенитную структуру без продуктов перлитного и промежуточного превращений переохлажденного аустенита.

17.5 Что такое прокаливаемость? Как её определяют?

Прокаливаемость – глубина проникновения закаленной зоны (зоны в которой образовался мартенсит). Для определения используют метод торцевой закалки. Циллиндрический образец нагревают и закаляют с торца, после срезают плоский участок для определения твердости, строят кривую прокаливаемости.

17.6 Как осуществляют цементацию сталей?

Цементация (науглероживание) заключается в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагреве в соответствующей среде – карбюризаторе. В связи с гораздо более высокой растворимостью углерода в γ-Fe по сравнению с α-Fe цементацию проводят в аустенитной области при температурах выше точки Ас3 (930…950 °С).

Различают два вида цементации:

1) Твердая – детали запаковывают в ящик, наполненный карбюризатором – науглероживающим веществом (древесным углем с различными добавками). В ящике между промежутками угля имеется воздух кислород которого при температуре процесса соединяется с углеродом образуя СО (а не СО2 из за недостатка кислорода). При контакте с железной поверхностью разлагается Ств + О2 -> 2СО -> CO2+C_атом, атомарный углерод диффундирует в поверхность из газовой фазы.

2) Газовая – камера печи наполнена цементируемым газом который постоянно обновляется. Цементируемые газы – окись углерода и газообразные углеводороды, при разложении выделяющие атомарный углерод.

17.7 Стали какого химического состава подвергают цементации?

Цементации подвергают детали из низкоуглеродистой стали, содержащей не более 0,25 % С. С тем, чтобы после цементиции, закалки и низкого отпуска получить твердый поверхностный слой и мягкую сердцевину.

17.8 Опишите микроструктуру стали после цементации.

Структура цементированного слоя после медленного охлаждения от температуры цементации показана на рисунке. Поверхностная зона в которой углерода больше 0,8-0,9 имеет структуру перлит + цементит – заэвтектоидная зона. Затем следует зона с содержанием углерода около 0,8% - эвтектоидная зона и наконец доэвтектоидная зона содержащая менее 0,7%С плавно переходящая в структуру сердцевины.

17.9 Опишите особенности термической обработки быстрорежущей стали Р18.

БР 18 сначала подвергается изотермическому ступенчатому отжигу для получения равномерного распределения карбидов ледебурита. После сталь подвергают закалке в масле высокой температуры (1270-1290). После сталь подвергают трехкратному отпуску (для того, чтобы весь остаточный аустенит превратился в мартенсит), во время которого наблюдается вторичное твердение.

17.10 Почему твёрдость быстрорежущей стали после отпуска выше, чем после закалки?

После закалки сталь содержит большое количество остаточного аустенита высоколегированный мартенсит и нерастворенные избыточные карбиды.. При отпуске остаточный аустенит превращается в мартенсит и выделение дисперсных карбидов из мартенсита и остаточного аустенита. Этот процесс называется вторичным твердением. Превращение остаточного аустенита в мартенсит, равномерное распределение выделившихся карбидов (цементит и спецкарбиды) вызывает твердение стали при отпуске после закалки.

Дата добавления: 2015-09-06