Сучасні напрямки зміцнення сталей і сплавів, характеристика твердих та зносостійких сплавів

Контрольні питання

1. Дати визначення критичної ситуації.

2. Як можуть генеруватися КС?

3. Концепції обробки КС.

4. Структура організації обробки КС.

5. Дати характеристику оператору throw.

6. Дати характеристику оператору сatch.

Увеличение прочностных характеристик сталей и сплавов является решением одной из основных задач металлургической промышленности – повышения механических свойств выпускаемого металла. Увеличение прочности, твердости и износостойкости необходимо не только для сталей и чугунов, это необходимо и для сплавов на другой основе (например Al, Cu, Ti, Mg и других металлов).

Современные направления упрочнения сталей и сплавов других металлов можно разделить на следующие:

Литые твердые сплавы:

Сормайт 1 – 2,5÷3,5%С; 2,8÷4,2%Si; 25÷31%Cr; 3,5%Ni; 1,5%Mn; Fe – ост.

Сормайт 2 – 1,5÷2,1%C; 1,5÷2,2%Si; 13÷17%Cr; 1,3÷2,3%Ni; 1,0%Mn; Fe – ост.

«Смена» – 3,8%С; 28%Cr; 30%Ni; 18%Co и др.

Стеллиты:

В2К – 1,8÷2,5%С; 1,0÷2,0%Si; 27÷33%Cr; 2,0%Ni; 1,0%Mn; 47÷53%Co; 13÷17%W; 2%Fe.

B3K – 1,0÷1,5%C; 2,5%Si; 28÷32%Cr; 2,0%Ni; 58÷62%Co; 4÷6%W.

Данные сплавы получают методом литья в виде прутков, которые используют затем для износостойкой наплавки различных машиностроительных деталей.

Зернистые твердые сплавы:

Сталинит – 8÷10%C; 16÷20%Cr; 13÷17%Mn; 3%Si; Fe – ост.

Вокар – 9,5÷10,5%С; 85÷87%W; Fe – ост.

Висхом-9 – 6%С; 15%Mn; 5%Cr; остальное – чугунная стружка.

Эти сплавы испльзуют в виде грубозернистого порошка с размерами зерна

1 – 3 мм для наплавки на поверхность деталей землеройных машин.

Износостойкие сплавы и стали:

Износ деталей машин и аппаратов является сложным процессом. Типовыми

случаями являются обычное трение скольжения и абразивный износ. В первом случае металл наклепывается с поверхности, поэтому износостойкость существенно зависит от способности металла наклепываться. Во втором случае, когда частицы металла вырываются с поверхности, износостойкость определяется твердостью и сопротивлением отрыву. Износостойкость может быть повышена химико-термической обработкой.

Износостойкая (аустенитная сталь) высокомарганцовистая сталь – сталь Гадфильда маркируется по разному в различной литературе: Г13 (1,2%С; 13%Mn), Г13Л (1÷1,4%С; 11÷14%Mn), 110Г13Л (1,0÷1,5%С; 11,0÷15,0%Mn). Буква Л означает, что сталь литая. Сталь Гадфильда широко используют для изготовления деталей, испытывающих в процессе эксплуатации ударные нагрузки и износ одновременно. Вследствие большой вязкости аустенита эта сталь плохо обрабатывается режущим инструментом, изделия из нее изготавливаются главным образом литьем. Такая сталь

имеет структуру аустенита с избыточными карбидами (Fe, Мn)₃С. Выделяясь по границам, карбиды снижают вязкость и прочность стали. Поэтому обычно изделия подвергают закалке с 1050–1100°С в воде, получая структуру однородного марганцовистого аустенита σ_в=800 ÷ 1000 МПа; δ=40÷50%; НВ=200÷250. Характерной особенностью марганцовистого аустенита является его повышенная склонность к наклепу. При деформации на 60–70 % твердость стали Г13 увеличивается до НВ 500, что объясняется большими искажениями кристаллической решетки, дроблением блоков мозаики и даже образованием структуры мартенсита в поверхностных слоях.

Из стали Г13 делают крестовины железнодорожных и трамвайных путей, зубья ковшей землечерпательных машин, траки гусеничных машин, щеки дробилок и др.

Графитизированная сталь

Графитизированная сталь [graphitized steel] — износостойкая сталь, содержащая % С до1,75 %, до 1,6 % Si и до 0,8 % Мп, в структуре которой часть углерода находится в виде графита. Кремний вводят как графитизирующий элемент. Сталь обладает улучшенными антифрикционными свойствами и износостойкостью. Для получения необходимого количества графита проводят графитизирующий отжиг стали по режимам, аналогичным режимам отжига ковкого чугуна: нагрев до 820-840 °С, выдержка около 5 ч, охлаждение до 700-720 °С, выдержка 5—15 ч, дальнейшее охлаждение на воздухе. После такой обработки структура стали состоит из зернистого перлита с мелкими округлыми (точечными) графитными включениями. Детали из графитизированной стали применяются как в отожженном состоянии, так и после закалки с отпуском. Термическая обработка графитизированной стали применяется для штампов холодного деформирования, калибров, траков, матриц, коленчатых валов, шаров, лопастей, дробеструйных аппаратов и других деталей, подвергающихся в работе большим давлениям и износу. В отожженном состоянии графитизированная сталь применяется как заменитель антифрикционных цветных сплавов: латуни и бронзы. При неабразивном износе графит играет роль смазки, предотвращая сухое трение и схватывание. Кроме того, эти стали обладают антивибрационными свойствами.

Дата добавления: 2014-01-04