Стали с высокой технологической свариваемостью

Стали с повышенной технологической пластичностью.

Технологическая пластичность зависит от химического состава и мик­роструктуры стали. Пластичность стали при холодной штамповке определяется в первую очередь концентрацией углерода. Чем меньше углерода, тем легче идет технологический процесс вытяжки. Рекомендуется для глубокой вытяжки брать стали с содержанием угле­рода <0,1 %, для гибки и незначительной вытяжки 0,2-0,3 %. Наиболее благоприятная структура стали для вытяжки феррит + не­большое содержание перлита. Лучше деформируется сталь с меньшим зер­ном. Для деформируемых сталей контролируются параметры: д и у_Т/ у_В. Чем больше д, тем ниже у_Т, и следовательно, чем меньше отношение у_Т/ у_В, тем выше способность к вытяжке.

Рекомендуется у_Т/ у_В =0,55-0,66.

Для вытяжки используют стали: 05, 08, 10 всех видов раскисления.

у_В -280-330 МПа. д= 33-45%.

Наиболее часто применяемые стали - 05кп, 08кп, 10кп.

В них почти нет Si, который упрочняет феррит. Но из-за газонасыщен­ности стали склонны к деформационному старению. Чтобы связать N и О в химические соединения добавляют V и А1 (08Фкп, 08Юкп).

О качестве сварного соединения говорит отсутствие дефектов: поры, непровары. трещины. В принципе свариваются все металлы. Характеристи­кой свариваемости данного металла служит количество допускаемых спо­собов сварки и простота ее технологии.

Для сталей свариваемость тем выше, чем меньше в ней углерода и ле­гирующих элементов. Влияние углерода является определяющим.

Углерод расширяет интервал кристаллизации и увеличивает склонность к образованию горячих трещин. Горячие трещины появляются тогда, когда металл долго находится в жидком состоянии.

Причина холодных трещин - внутренние напряжения, возникающие при структурных превращениях, особенно мартенситном (местная закалка). Углерод увеличивает объемный эффект мартенситного превращения - спо­собствует появлению горячих трещин.

В связи с этим, высокая свариваемость у сталей с содержанием углеро­да <0,25%.

К ним относятся: углеродистые стали - БСтО, БСт1 - БСт4, ВСт1 - ВСт4. 05, 08, 10, 15. 20. 25 низколегированные стали -09Г2, 09Г2С. 14Г2, 15ГФ 4Г2АФ, 15Г2СФ Из них изготавливают: трубопроводы, мосты, вагоны, краны, резервуа­ры и т.д. Сварка сталей с большим содержанием углерода и легированных тре­бует особых технологических приемов - снижения скорости охлаждения, защитной атмосферы, последующей термической обработки.

7. Железоуглеродистые сплавы с хорошими литейными свойства­ми.

Хорошими литейными свойствами обладает сплав, который имеет ма­лый интервал кристаллизации. Такими сплавами являются сплавы испыты­вающие эвтектическое превращение. И з сплавов Fe-C лучшими литейными свойствами обладают чугуны с содержанием углерода > 2.14% >. Кроме литейных свойств чугуны имеют достаточную прочность, износо­стойкость, относительно дешевые. Благодаря этому используются для про­изводства качественных отливок сложной формы. В зависимости от того, в каком виде и форме находится углерод в чугуне различают - белый, серый. ковкий, и высокопрочный чугун. Белый чугун имеет НВ = 450-550, хрупкий и для изготовления деталей машин не используется.

В промышленности широко применяются серые, ковкие и высокопроч­ные чугуны, в который углерод находится в виде графита. Графит обеспе­чивает пониженную твердость, хорошую обрабатываемость резанием, вы­сокие антифрикционные свойства, но понижает д и у_B.

Серый чугун. Имеет пластинчатую форму графита. По химическому составу делятся на: обычные(нелегированные) и легированные. Обычные серые чугуны содержат: основыне элементы Fe - С (2,2-3,7°о) - Si (1-3%), примеси Мn (0,2-1,1%), Р (0,02-0,3%), S (0.02-0,15%). Из руды попадают и находятся в небольшом количестве Сг, Ni и Си. Ферритные серые чугуны: СЧ 10, СЧ 15, СЧ 18 Предназначены для слабо и средне- нагруженных деталей: крышки, фланцы, маховики, корпуса редукторов, подшипников. Феррито-перлитные сер ые чугуны: СЧ 20, СЧ 21, СЧ 25 Применяют для деталей работающих при повышенных статических и динамических нагрузках: блоки цилиндров, картеры двигателя, поршни цилиндров, барабаны сцепления, станины различных станков.

Перли т ные серые чугуны: СЧ 30, СЧ 35, СЧ 40, СЧ 45 Наиболее прочные из-за мелких разобщенных графитных включений.Их используют для деталей работающих при высоких нагрузках или в тяжелых условиях износа: зубчатые колеса, гильзы блоков цилиндров, шпиндели, распределительные валы.

Высокопрочные чугуны. Графит шаровидной формы получают моди­фицированием магнием, или сплавом магния и никеля, который вводят в чугун в количестве 0,02-0,08 %. Применяют в различных отраслях техники, эффективно заменяет сталь: прокатные станы, кузнечно-прессовое оборудование, в турбостроении -корпус шаровой турбины, коленчатые валы, поршни и т.д. Ковкие чугуны. Графит имеет хлопьевидную форму. Их получают от­жигом белых доэвтектических чугунов.

8. Медные сплавы, как материалы с повышенными технологиче­скими свойствами.

Медь обладает следующими свойствами: высокая теплопроводность высокая электропроводность, коррозионная стойкость. Сплавы меди сохраняют эти свойства меди и обладают хорошими ме­ханическими, технологическими и антифрикционными свойствами. Для легирования меди используют в основном элементы растворимые в меди: Zn, Sn, AL Be, Si, Mn, Ni. Повышая прочность медных сплавов, некоторые легирующие элементы не только не снижают пластичность, но и повышают ее (такие как - Zn, Sn, Al). Медные сплавы классифицируют, по технологическим свойствам (де­формируемые, литейные); по способности упрочняться с помощью терми­ческой обработки (упрочняемые, неупрочняемые т/о); по химическому составу (латуни, бронзы).

1) Латуни - это сплавы меди с цинком. Они бывают двойными (про­
стые) и многокомпонентными (легированные).

Латунь с >90% Си называют томпаками (Л96), при 80-85 % Си - полу-томпаками (Л80). Zn - удешевляет латунь, но практическое значение имеют латуни, со­держащие до 45 % Zn, с большим содержанием Zn сплав становится хруп­ким. До 39 % сплав - однофазный, 39 -- 45 % структура состоит из двух фаз. Однофазные латуни хорошо деформируются в холодном состоянии, по­этому из них изготавливают холоднокатаные полуфабрикаты: полосы, лен­ты, проволоки, листы из которых изготавливают детали методом глубокой вытяжки (трубки, снарядные гильзы, сильфоны. Также детали требующие низкую твердость (шайбы, втулки, уплотнительные кольца). Для легирова­ния латуни применяют Al. Fe. Ni, Sn. Si. Эти элементы повышают коррози­онную стойкость латуни, обрабатываемость.

Двухфазные латуни имеют низкую пластичность при низких темпера­турах, но хорошую в горячем состоянии Из них выпускают горячекатаный полуфабрикат - листы, прутки, трубы, из которого изготавливают детали на металлорежущих станках - гайки, штуцеры, детали электрооборудования.

Двухфазные латуни имеют небольшой температурный интервал кри­сталлизации, благодаря чему хорошей жидкотекучестью, но при литье большую усадочную раковину. Этот недостаток не присущ легированным латуням. Поэтому легированные латуни применяют не только как дефор­мируемые, но и как литейные.

2) Бронзами называют сплавы меди со всеми элементами кроме Zn. На­
звание бронзам дают по основным элементам: оловянные, алюминиевые,
бериллиевые, кремнистые. Zn может присутствовать в качестве легирующе­
го элемента.

Оловянные бронзы. В меди растворяется (по диаграмме состояния) 15,8 % Sn (a - фаза). Но эти сплавы склонны к неравновесной кристаллизации и в реальных условиях однофазное состояние у сплава до 5 - 8 % Sn. При большем содержании Sn в структуре сплавов присутствует эвтектоид (а + 8) (д -- фаза электронное соединение Cu₃₁Sn₈ Появление д- фазы в структуре бронз вызывает и резкое изменение свойств, снижается их вязкость и пла­стичность. Поэтому практическое применение имеют бронзы, содержащие до 10% Sn. Алюминиевые бронзы; Си и А1 образуют б- твердый раствор.

Дополнительно алюминиевые бронзы легируют Mn, Fe, Ni, Pb. Из алюминиевых бронз изготавливают мелкие, но ответственные дета­ли типа шестерни, втулок, флацев. Бронзы легированные Fe и Ni хорошо упрочняются закалкой + старени­ем.

Кремнистые бронзы. Пружины, фасонные отливки, мембраны.

Свинцовые бронзы. Бр СЗО Имеют более низкие механические и технологические свойства, но ис­пользуются как высококачественный антифрикционный материал (вклады­ши). Беррилиевые бронзы. Бр Б2 Высококачественный пружинный материал. После закалки от 800° С +- старение 300-350° С происходит выделе­ние дисперсных частиц, возрастает прочность и упругость (у_В=1100-1200 МПа).

10-11. Износостойкие материалы. Материалы с высокой твердостью поверхности.

Детали которые подвергаются изнашиванию можно подразделить на две группы: детали образующие пары трения (подшипники скольжения и качения, зубчатые передачи); детали изнашивающиеся в результате воздей­ствия рабочей среды (жидкость, газ и т.п.) Причина изнашивания сопряженных деталей - работа сил трения. Под действием этих сил происходит деформирование участков поверхности, их упрочнение, разупрочнение, выделение теплоты, изменение структуры, развитие процессов усталости.

Существует два основных пути повышения износостойкости материа­ла: увеличение твердости трущейся поверхности, снижение прочности адгезионной связи.

Повышение твердости направлено на то, чтобы затруднить пластиче­скую деформацию и исключить микрорезание.

Снижение прочности адгезионной связи необходимо для предупрежде­ния схватывания металлических поверхностей. Наиболее эффективно эта цель достигается разделением поверхностей смазочным материалом.

Материалы с высокой твердостью поверхности:

1)Материалы устойчивые к абразивному изнашиванию
Износостойкость при абразивном изнашивании чистых металлов про­
порциональна их твердости. В сплавах эта зависимость не соблюдается.

При наиболее тяжелых условиях работы используют карбидные сплавы в виде литых и наплавочных материалов.

В промышленности используют более 100 сложных по химическому составу литых и наплавочных материалов. Они представляют собой сплавы с высоким содержанием (до 4 %) углерода и карбидообразующих элементов (Cr, W, Ti) В их структуре может быть до 50 % специальных карбидов, увеличение содержания которых сопровождается увеличением износостой­кости.

Для деталей работающих без ударов применяют сплавы с мартенситной структурой. К ним относят сплавы: У25Х38, У30Х23Г2С2Т. (цифра после буквы У означает содержание углерода в десятых долях %).

При значительных ударных нагрузках (зубья ковшей экскаватора, пики отбойных молотков и др.) применяют сплавы с аустенитно-мартенситной -У37Х7Г7С или аустенитной матрицей - У11ГЗ, У30Г34.

Для деталей работающих при средних условиях изнашивания приме­няют спеченые твердые сплавы, которые состоят из карбидов We, TiC, TaC с металлическим Со, а также высокоуглеродистые стали Х12, Х12М, Р18, Р6М5 (инструментальные стали со структурой - мартенсит + карбиды).

Для более легких условий изнашивания применяются низко- и средне-углеродистые стали с различного видами поверхностного упрочнения и чугуны (гильзы цилиндров, поршневые кольца, коленчатые валы.

Эти материалы предназначены для таких изделий массового производ­ства, как подшипники качения и зубчатые колеса. Усталостное выкрашива­ние на их рабочих поверхностях вызывают циклические контактные напря­жения сжатия.

Дата добавления: 2015-04-24