Легированные стали

Лекция №6.

1.Общие сведения о легированных сталях.

2.Влияние легирующих элементов.

3.Маркировка легированных сталей.

4.Инструментальные легированные стали.

Общие сведения о легированных сталях.

Элементы, специально вводимые в сталь с целью придания ей требуемых свойств, называют легирующими, а сталь, содержащую такие элементы, называют легированной.

По назначению легированные стали можно разделить на три группы:

-легированная конструкционная.,

-легированная инструментальная.,

-стали и сплавы с особыми физическими и химическими свойствами.

Легирование конструкционной стали производят с целью повышения ее прочностных свойств. Поскольку наибольшее повышение прочности легированной стали может быть достигнуто только вследствие термической обработки, то второй задачей легирования стали является обеспечение закалки в больших сечениях, т.е. повышение прокаливаемости стали.

Легированные инструментальные стали, кроме лучшей термообрабатываемости, отличаются повышенной износостойкостью и теплостойкостью.

При введении значительного количества легирующих элементов сталь приобретает новые свойства: большую коррозионную стойкость, жаропрочность, немагнитность или же, наоборот, приобретает очень большую коэрцитивную силу и т.п.

Влияние легирующих элементов.

Высокая конструкционная прочность стали обеспечивается рациональным содержанием в ней легирующих элементов. Избыточное легирование (за исключением никеля) после достижения необходимой прокаливаемости приводит к снижению вязкости и способствует хрупкому разрушению стали.

Хром в количестве до 2% оказывает благоприятное влияние на механические свойства конструкционной стали.

Никель- наиболее ценный легирующий элемент. Его вводят в количестве от 1 до 5%.

Марганец вводят в сталь до 1,5%. Он заметно повышает предел текучести стали, но делает сталь чувствительной к перегреву.

Кремний значительно повышает предел текучести стали и при содержании более 1% снижает вязкость и повышает порог хладноломкости.

Молибден и вольфрам в количестве 0,2-0,4% и 0,8-1,2% соответственно, в комплексно-легированных сталях способствуют измельчению зерна, увеличивают прокаливаемость и ухудшают некоторые другие свойства.

Ванадий и титан вводят в небольшом количестве (до 0,3% вольфрама и 0,1% титана) в стали, содержащие хром, марганец, никель, для измельчения зерна.

Повышенное содержание ванадия, молибдена и вольфрама в конструкционных сталях не допустимо из-за образования труднорастворимых при нагреве карбидов этих элементов. Избыточные карбиды, располагаясь по границам зерен, способствуют хрупкому разрушению и снижают прокаливаемость стали.

Бор вводят для увеличения прокаливаемости и в очень небольших количествах (0,002-0,005%).

Маркировка легированных сталей.

Число, стоящее в начале маркировки, обозначает среднее содержание углерода. Если сталь конструкционная, то число это будет двузначным и укажет содержание углерода в сотых долях процента. Буквы указывают, какие легирующие элементы присутствуют в стали данной марки, а цифры, стоящие после букв- их количество в процентах. Если цифра отсутствует, то легирующий элемент содержится в количестве до 1%. Так, например, сталь 12ХН2 содержит 0,12% С, до 1% хрома, 2% никеля.

Буква А ставится в конце маркировки для обозначения высококачественных сталей, содержащих пониженное количество вредных примесей.

Инструментальные стали.

Инструментальные стали предназначены для изготовления режущего и измерительного инструмента. К этой группе сталей относят легированные стали с высокими твердостью и износостойкостью.

Основными критериями выбора стали для изготовления режущего инструмента являются ее износо- и теплостойкость, а также стали должны обладать твердостью, превышающей твердость обрабатываемого материала, и высокой прочностью в сочетании с достаточной вязкостью.

Низколегированные стали с небольшой прокаливаемостью применяют для изготовления инструмента, работающего при температурах до 200-260ºС. Эти стали, для получения эксплуатационных характеристик, подвергают неполной закалке и низкому отпуску. Закалку производят в масле или горячих средах.

Сталь марки 7ХФ применяется при изготовлении инструмента, работающего с ударными нагрузками- зубила, пуансоны, стамески, долота.

Сталь марки ХВ4 отличается особой твердостью и износостойкостью и используется при изготовлении инструмента для чистовой обработки металлов (развертки, шаберы, гравировальные резцы, пилы по металлу).

При изготовлении высокопроизводительного инструмента, предназначенного для работы с высокими скоростями резания, применяются быстрорежущие стали. Главным достоинством этих сталей является высокая теплостойкость, которая обеспечивается введением значительного количества карбидообразующих элементов: вольфрама, молибдена, ванадия и кобальта.

Быстрорежущие стали подвергают термической обработке специальных видов. Для улучшения обрабатываемости резанием после ковки быстрорежущую сталь отжигают при 800-860ºС. Требуемую теплостойкость быстрорежущие стали приобретают после закалки и многократного отпуска. Отличительной особенностью закалки этих сталей является медленный нагрев и прогревание при 480-850ºС в средах, предотвращающих их окисление и обезуглероживание. Для сокращения числа операций отпуска после закалки стали ее обрабатывают холодом (-80ºС).

Для повышения износостойкости инструмент из быстрорежущих сталей подвергают цианированию.

По режущим свойствам быстрорежущие стали разделяют на:

-нормальной производительности (вольфрамовые Р18, Р12, Р9, Р9Ф5 и вольфраммолибденовые Р6М3, Р6М5), с теплостойкостью инструмента до 620ºС.,

-повышенной производительности, имеющие в своем составе кобальт, или с повышенным содержанием ванадия (марок Р18Ф2, Р14Ф4, Р18К5Ф2, РУМ4К8), с теплостойкостью инструмента до 640ºС.

Инструмент из быстрорежущих сталей применяют преимущественно для резания высокопрочных и труднообрабатываемых материалов.

Стали для измерительного инструмента обладают высокой износостойкостью и свойством сохранять стабильные размеры и форму изделий в течение длительного времени.

Высокоуглеродистые хромистые стали марок Х, ХВГ, ХГ, 9ХС, 12Х нашли самое широкое применение для изготовления измерительного инструмента, закаливаемого до твердости 57-60 НRС.

Стали марок 15Х, 20Х, 12ХН3А используют при изготовлении плоских и длинномерных измерительных инструментов. Закалку поверхностного слоя производят, как правило, токами высокой частоты (ТВЧ), что позволяет обеспечить высокую износостойкость поверхностного слоя инструментов при сохранении стабильности их размеров.

Дата добавления: 2014-01-13