Фирменный Автосервис

 

 

Физический смысл легирования состоит в следующем

смысл легирования
Все легирующие элементы (кроме А1 и Со), находящиеся в сталях в небольшом количестве, увеличивают устойчивость охлаждаемого аустенита из-за снижения диффузионной подвижности углерода. Это значит, что по мере увеличения в стали легирующих  элементов, критическая скорость охлаждения при закалке уменьшается, а прокаливаемость увеличивается. В итоге закаливаемая деталь принимает соответствующие свойства по всему сечению большего размера. Данное явление увеличения прокаливаемости сохраняется для низко- и среднелегированных закаливаемых сталей.
Легирование осуществляют для изменения кристаллического состояния стали.
Если сталь легировать элементами, имеющими кристаллическую структуру ОЦК, объемноцентрированную кубическую, то высоколегированная сталь приобретает устойчивую ОЦК структуру ее кристаллов в широком диапазоне температур (от отрицательных до температуры плавления).Так создается ферритный класс сталей с кристаллической структурой Fea.
Если сталь легировать элементами, которым свойственна ГЦК, гранецентрированная кубическая решетка кристаллов, то при определенном количестве таких легирующих элементов в стали закрепляется кристаллическая структура, свойственная аустениту. В этом случае получается сталь аустенитного класса.
Легирование производят также с целью существенного изменения микроструктуры стали. Для этого легирование осуществляют активно карбидообразующими и тугоплавкими элементами (W, Мо и др.) в достаточно больших количествах. При этом карбиды выделяются из расплава при его охлаждении. В таком случае в структуре стали есть первичные (относительно крупные) карбиды подобные цементиту по форме и происхождению. Структура такой стали аналогична структуре ледебурита белых чугунов. Поэтому данный класс сталей называют ледебуритным или карбидным.
Низкоуглеродистые стали в машиностроении часто называют цементуемыми по технологии их обработки. Они могут применяться без термообработки, например, для изготовления листов, лент с последующим изготовлением из них деталей методами листовой штамповки — Стали 05, 10, 15 или для изготовления метизов (металлических изделий — болтов, винтов, гаек, шайб, шурупов и т. д.) — Стали 10-25. Часто к поверхности детали предъявляются требования по обеспечению высокой твердости и сопутствующей ей износостойкости при пластичной и вязкой сердцевине. Тогда заготовки деталей после черновой и получистовой механической обработки подвергаются цементации (насыщению поверхности углеродом до 0,7-0,8 % С на глубину 0,3-0,4 мм) с последующей одно- или двукратной закалкой и низким отпуском. После окончательной механической обработки цементованных поверхностей детали применяются для работы в условиях трения скольжения или качения при динамических и переменных нагрузках. Так из качественной стали 18ХГТ изготовляют зубчатые колеса автомобилей, пальцы, оси, из приведенной выше стали 12Х2Н4А — крупные ответственные зубчатые колеса, валы, ролики, поршневые пальцы.
Улучшаемые стали — это среднеуглеродистые стали подвергаемые термическому улучшению (закалке с высоким отпуском) для обеспечения наиболее высокой конструкционной прочности, т. е. повышенных прочностных свойств при максимальной пластичности и ударной вязкости. Изготовленные детали применяются в условиях повышенных динамических и переменных нагрузок. Например, качественная сталь 40ХГР применяется для изготовления валов, шатунов, червяков, пальцев, звездочек и др. деталей. При необходимости для обеспечения высокой твердости и износостойкости трущиеся поверхности перед шлифованием подвергают закалке с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ) с последующим низким отпуском. Для упрочнения поверхности высококачественных сталей, например среднеуглеродистой стали типа 38ХМЮА, после улучшения и получистовой механической обработки резанием или шлифованием производят азотирование — насыщение поверхности азотом.
В промышленности широко применяют конструкционные стали специального назначения: рессорно-пружинные, подшипниковые, коррозионно-стойкие, тепло- и жаростойкие, жаропрочные и др.
Рессорно-пружинные стали бывают углеродистыми и легированными. Углеродистые стали следующих марок: Сталь 60, Сталь 65, Сталь 70, Сталь 75 или Сталь 60Г, Сталь 65Г, имеют низкую прокаливаемость и применяются для пружин малых сечений. Обычно применяют легированные стали перлитного класса. Дешевые кремнистые стали качественная 55С2 и высококачественные 60С2А, 70СЗА применяются для пружин и пластин рессор толщиной до 18 мм. Стали 50ХФА и 50ХГФА применяются для листов автомобильных рессор, клапанных и других ответственных пружин. Наиболее высокие свойства имеют стали 70СЗА, 60С2ХА и 60С2Н2А. Рессорно-пружинные стали имеют высокий предел упругости. Для достижения нужных свойств применяется закалка со средним отпуском на структуру, называемую трооститом при твердости HRC 42-48.
Подшипниковые стали применяются для изготовления шариков, роликов и колец подшипников, имеют специальную маркировку. Стали ШХ4, ШХ15, ШХ15ГС, ШХ20ГС содержат -1 % С. В обозначениях марок буква Ш означает шарикоподшипниковую сталь, X и следующая за ней цифра — содержание хрома в десятых долях процента (соответственно 0,4; 1,5 и 2,0 %). Стали подвергают закалке, низкому отпуску и для стабилизации размеров прецизионных подшипников — обработке холодом при 70-80 °С на твердость HRC 60-64.
Коррозионностойкие стали находят широкое применение в зависимости от химического состава и структуры.
Так, стали ферритного класса применяются в основном для изделий, работающих в слабоагрессивных средах при нормальной температуре,  например,  Сталь  08X13,  содержащая  около  0,08 %С и 13 %Сг. Стали аустенитного класса имеют высокую коррозионную стойкость и применяются в сварных аппаратах и конструкциях, например, сталь 12Х18Н10Т содержит -0,12 %С, 18 %Сг, 10 %Ni и до 1 %Ti (практически 0,3-0,6 %). Стали мартенситного класса 20X13, 30X13 и 40X13, содержащие соответственно 0,2, 0,3 и 0,4 % С и легированные 13 % Сг, применяются для режущего, хирургического и измерительного инструмента.
Теплостойкие, жаростойкие и жаропрочные стали применяются при повышенных (500-600 °С) и высоких температурах. Так Сталь 40Х10С2М мартенситного класса, содержащая около 0,4 % С, 10 % Сг, 2 % Si и до 1 % Мо, применяется для изготовления клапанов двигателей внутреннего сгорания. Сталь 15Х25Т ферритного класса, содержащая около 0,15 % С, 25 % Сг и до 1 %Ti, применяется для труб теплообменников, работающих при температуре до 1050 °С. С той же целью применяется приведенная выше Сталь 12Х18Н10Т аустенитного класса.

Инструментальные стали и сплавы

Классификация материалов по функциональному назначению Легированные стали и чугуны и прочие материалы Классификация материалов по химической основе и структуре Черные металлы и их сплавы  Классификация сталей Инструментальные стали и сплавы Чугуны Материалы на минеральной и органической основе Классификация высокомолекулярных соединений Методология оценки качества промышленной продукции 

 

Образовательный сайт Бармашовой Л.В.

Рассылки Subscribe.Ru
Современное образование
Подписаться письмом