Покращувані конструкційні сталі

Вплив легуючих елементів на властивості легованих сталей після загартування і високого відпустку (поліпшення). Особливості технології термічної обробки. Легування конструкційних машинобудівних сталей.

Методичні вказівки

Після загартування і високого відпустку (поліпшення) структура сталі є сорбіто-феррито-карбідна суміш із зернистою формою карбідної фази. Високі механічні властивості сорбіту обумовлені впливом легуючих елементів на міцність фериту (основна структурна складова, не менше 90%), а також дисперсність і кількість карбідної фази. Зміцнення фериту росте у міру збільшення концентрації легуючого елементу і відмінності в атомних радіусах заліза і цього елементу. Найсильніше підвищують твердість повільно охолодженого фериту кремній, марганець, нікель, тобто елементи, що мають відмінну від α- Fe кристалічну решітку. Карбідоутворювальні елементи зміцнюють ферит також через карбідну фазу. Властивості покращуваної сталі залежать від проколюваність, тобто від структури поперерізу виробу після загартування. Прожарювана сталівизначається стійкістю переохолодженого аустеніту,перерізом виробу і швидкістю охолодження. Усі легуючіелементи, окрім кобальту, підвищують прожарюванусталі. При повній прожарюваній (наскрізний) структура поусьому перерізу мартенсіт. При усіх початкових структурах підвищення вмісту вуглецю призводить до підвищення температури холодноламкості (Тхл.).
Істотне зниження характеристик опору руйнуванню викликає верхній бейніт і продукти розпаду аустеніту в перлітній області. Якщо після загартування у виробах виходить структура мартенсіту в суміші з нижнім бейнітом(до 50%) то властивості сталі не погіршуються.

У загартованій конструкційній сталі може бути присутньою невелика кількість аустеніту залишкового (3…5% іноді 10…15%). Його вплив на властивості стали після відпуску може бути двояким. Якщо залишковий аустеніт розпадається на ферит і карбід, то це викличе окрихчування сталі. Стабілізований аустеніт залишковий,що не розкладається при відпуску, розташований міжпластинами мартенсіту у вигляді тонких прошарків,істотно підвищує в'язкість руйнування. Все високоміцні конструкційні стали дрібнозернисті, що забезпечує високий опір пластичної деформації і руйнуванню.
Найчастіше в машинобудуванні застосовують загартування з високим відпустком при 550…680ºС. Після високого відпустку охолодження у воді або в олії, щоб виключити (спільно з легуванням) відпускну крихкість ІІроду (оборотну). Приклади покращуваних кконструкційнихсталей: 40Х, 40ХФА, 40ХГТР, 30ХГСА, 30Х3МФ, 40ХН, 30ХН3А, 40ХН2МА, 30ХН3МФА.

Температуру загартування (tз) призначають залежно від марки сталі, витримку при нагріві під загартування (τз) -від перерізу виробу, температуру високої відпустки (tвідп.) -залежно від потрібних для виробу властивостей. При виконанні контрольної роботи вказувати конкретну марку сталі і відповідну температуру загартування, відпустки і час витримки при нагріві під загартування.
Для забезпечення високої конструкційної міцностікількість легуючих елементів в сталі має бути раціональною.
Хром вводять до 2 % Розчиняючись у фериті і цементиті, він робить сприятливий вплив на механічні властивості сталі.
Нікель додають від 1 до 5 % найбільш цінний і в той же час найбільш дефіцитний некарбідоутворювальний легуючий елемент.
Марганець вводять в кількості до 1,5 % використовують нерідко як замінник нікелю. Він помітно підвищує межу текучості сталі, проте робить її чутливою до перегрівання, тому для подрібнення зерна разом з марганцем вводять карбідоутворювальні елементи.
Кремній некарбідоутворювальний елемент, кількість якого обмежують 2% Кремний сильно підвищує межу текучості, дещо утрудняє разупрочнение сталі при відпуску; знижує в'язкість і підвищує поріг холодноламкості при вмісті більше 1%

Молібден і вольфрам -дорогі і гостро дефіцитні карбідоутворювальні елементи,які переважно знаходяться в карбідах. Основна мета введення 0,2…0,4% або 0,8.1,2% зменшення схильності довідпускної крихкості ІІ роду, поліпшення властивостей комплексно легованих сталей в результаті подрібнення зерна, підвищення стійкості до відпустку,збільшення проколюваності.
Ванадій і титан - сильні карбідоутворювачі. Їх додають в невеликій кількості (до 0,3 % V і 0,1% Ti) для подрібнення зерна. Підвищений вміст цих елементів (таксамо, як Мо і W) неприпустимо із-за утворення спеціальних важко розчинних при нагріві карбідів.Надмірні карбіди знижують проколюваність і,розташовуючись по межах зерен, сприяють крихкому руйнуванню.
Бор додають в мікродозах (0,002…0,005%)

Х12М Р18

.Лабораторна робота №3

Дата добавления: 2015-05-06