Качественные стали, свойства, назначение и примеры применения

Классификация и параметры кристаллических решеток металлов, их дефекты. Полиморфные превращения металлов.

Высокопрочные стали, маркировка и примеры применения.

Высокопрочными называют стали с временным сопротивлением более 1500 МПа. Современными направлениями достижения высокопрочного состояния без снижения работоспособности конструкций являются такие методы упрочняющей обработки стали, как термомеханическая обработка, и использование таких новых высокопрочных материалов, как мартенситностареющие стали (МСС) и ПНП-стали — (ПНП — пластичность, наведенная превращением).

Метастабильные высокопрочные аустенитные стали называют ТRIP – сталями (TRIP – от начальных букв слов Transformation Induced Plasticity) или ПНП – сталями (пластичность, наведенная превращением). Эти стали содержат 8…14% Cr, 8…32% Ni, 0,5…2,5%Mn, 2…6%Mo, до 2% Si. Пример марочного состава: 30Х9Н8М4Г2С2, 25Н25М4Г1. Отличительной особенностью сталей является то, что после аустенизации при 980…1200ºС температуры мартенситного превращения МН и МД (начало образования мартенсита деформации), находятся ниже 20ºС, т.е. стали имеют аустенитную структуру.

Механические свойства ПНП-сталей:

σ _0.2 = 1400…1500 Мпа; σ _в = 1500…1700 Мпа; δ = 50…60%.

Широкому применению ПНП-сталей препятствует их высокая легированность, необходимость использования мощного оборудования для деформации при сравнительно низких температурах, трудность сварки, анизотропия свойств деформированного металла и т.д.

Эти стали, используют для изготовления высоконагруженных деталей: проволоки, тросов, крепежных деталей и др.

Кристаллическая решетка — представляет собой пространственную сетку, образованную пересекающимися прямыми линиями. В точках пересечения линий, называемых узлами кристаллической решетки, лежат структурные частицы. Кристалл решетки, в которых на долю одной элемент ячейки приходится один атом, наз простыми. Соответственно – сложными. Различат: кубическую объемно-центрированную, кубическую гранецентрированную и гексагональную.

В ОЦК атомы расположены в узлах ячейки и один атом-в центре обёма куба. След Ме: Rb, K, Na, Li. В ГЦК атомы расположены в углах куба и в центре каждой грани. След Ме: Pb, Ag, Ni, Au.

Кусок Ме состоит из скопления большого числа маленьких кристаллов неправильной формы – называемых зернами Реальные кристаллы содержат определенные несовершенства – дефекты, к-рые классифицируются на:

Точечные - вызывают искажение кристаллической решетки на расст соизмеримых с расстоян между соседн атомами в кристалле. Кним относятся вакансии, т.е. узлы решетки в которых атомы отсутсвуют.

Линеные – предс собой нарушения правильного чередования атомных плоскостей в кристалл решетке и наз дислокацией. Винтовая дислокация образуется если две части кристалла сдвинуты по нормали к пл-ти скопления вакансий.

Поверхностные дефекты представл собой поверхности раздела между отдельными зернами.

Явление полиморфизма было также открыто Э. Митчерлихом (1822 г.). Сущность его заключается в том, что некоторые вещества в различных условиях способны образовывать разные по симметрии и по форме кристаллы. Общеизвестным примером являются две кристаллические формы углерода: графит и алмаз. Каждая из этих форм называется полиморфной модификацией. Отдельные полиморфные модификации иногда очень резко отличаются друг от друга по своему атомному строению и физическим свойствам. Так, например, графит принадлежит к гексагональной сингонии, алмаз — к кубической; графит черного цвета, непрозрачен, хорошо проводит электрический ток; алмаз прозрачен, электрического тока не проводит; графит является одним из самых мягких минералов, алмаз — самый твердый из всех известных веществ; удельный вес графита 2,22, алмаза — 3,51. Митчерлиху был известен полиморфизм серы и углекислого кальция. Сера кристаллизуется при одних условиях в ромбических, а при других — в моноклинных кристаллах. СаСОз известен в гексагональной модификации (кальцит) и в ромбической (арагонит). Явление полиморфизма чрезвычайно распространено. Почти все вещества при известных условиях могут быть получены в различных полиморфных модификациях. Явление полиморфизма основано на едином законе об устойчивости состояния с наименьшим запасом энергии. Запас свободной энергии зависит от температуры. Поэтому в одном интервале температур более устойчивой является одна модификация, а в другом – другая. Температура, при которой осуществляется переход из одной модификации в другую, носит название температуры полиморфного превращения.

представляется по химическому составу и механическим свойствам следующих марок: 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60. Марка означает среднее со­держание (массовую долю) углерода в сотых долях процента. Помимо указанных, поставляются стали марок 05 и 58 (55 пп - сталь пониженном прокаливаемости).

По раскисленности выплавляются стали: кипящие (кп) - 05 кп, 08 кп, 10 кп, 15 кп, 20 кп; полуспокойные (пс) - 08 пс, 10 пс, 15 пс, 20 пс (листовая сталь для холодной штамповки); спокойные (сп) - 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45. 50, 55, 60 (индекс сп в марке не ставится).

По состоянию сталь изготовляется без термической обработки, термиче­ски обработанная Т (отожженная, высокоотпущенная или нормализованая и нагартованная Н (калиброванная, серебрянка).

По назначению различают подгруппы стали: а - для горячей обработки давлением; б - для холодной механической обработки (обточки, фрезерования, строжки и т.д.); в - для холодного волочения.

Область применения:

для холодной штамповки и глубокой вытяжки (0,5-20);

вагоно- и автомобилестроение;

слабонагруженные зубчатые колеса и кулачки;

емкости, трубы, консервные банки.

Рессоры и пружины изготовляются из сталей,(сталь рессорно-пружинная углеродистая и легированная). Углеродистая рессорно-пружинная сталь поставляется в виде прутков круг­лого, квадратного и профильного сечения, полос и мотков следующих марок: 65, 70, 75, 80 и 85.

Качественные углеродистые стали выплавляют с соблюдением более строгих условий в отношении состава, плавки и разливки. К ним предъявляют более высокие требования по хими­ческому составу: содержание серы <0,04 %, фосфора <0,035—0,04 %, а также меньшее количество неметаллических включений, регламентированные макро- и микроструктура.

Эти стали без термической обработки применяют для малонагруженных деталей (прокладок, шайб, капотов тракторов, змеевиков), элементов сварных конструкций и т. д. Тонколистовую холоднокатаную низкоуглеродистую сталь используют для холодной штамповки изделий.

Дата добавления: 2015-04-24