Главная » Статьи » Перлитная сталь что это такое с примером

Перлитная сталь что это такое с примером


Перлитный класс стали: описание и сварка

Перлитный класс стали - это металл, принадлежащий к низколегированному и среднелегированному типу. Чаще всего такое сырье используется в качестве конструкционной или инструментальной стали. Перлитная и ферро-перлитная структура данного материала после прохождения отжига или же после проката отлично поддается обработке любыми режущими инструментами.

Общее описание стали

Для того чтобы перлитный класс стали имел достаточно высокие механические параметры эксплуатации, необходимо провести закалку. Чаще всего для этого используется масло, а также нужно правильно провести процедуру отпуска. Благодаря такой обработке, удается повысить такой параметр, как прочность, к примеру, или износостойкость и твердость.

Стали перлитного класса выделяются минимальным содержанием легирующих элементов. Среднее содержание в мартенстиных сталях, а наибольшее количество в аустенитных.

Из-за малого количества добавок и модификаторов такие свойства, как жаростойкость, к примеру, также достаточно малы потому, что недостаточно хрома в составе. Использовать такой материал с температурой более 550-580 градусов по Цельсию нельзя.

Марки и характеристики

Разнообразие марок стали перлитного класса не слишком большое, всего их около восьми. Среди них есть 12Х1МФ (12ХМФ), 20Х1М1Ф1ТР (ЭП182) и другие. На сегодняшний день используется то название марок, которое идет первым. Маркировка, указанная в скобках - это старая, однако она все еще может кое-где встречаться. Стоит отметить, что сталь данного класса при содержании углерода до 0,35% от всей массы и с количеством легирующих элементов до 2-5% достаточно популярна. Основная причина широкого распространения - это дешевизна и относительно неплохие механические качества.

Сталь перлитного класса чаще всего используется, как конструкционный материал. Стоит также отметить, что свариваемость стали с содержанием углерода до 0,35% и легирующими элементами в пределах 3-4%, достаточно неплохая.

Сварка перлитной стали

Стоит отметить, что при сварке сталей перлитного класса наиболее выгодным будет использовать элементы, которые применяются при сварке стали с низким коэффициентом легирования. Если для этого используется ручная электрическая дуговая сварка, то лучше всего применять такие электроды, которые имеют фтористо-кальциевое покрытие. В таком случае будет обеспечена высокая устойчивость металла шва против таких дефектов, как кристаллизация, к примеру. Кроме того, прочность сварного шва также будет достаточно удовлетворительной.

Что касается режимов сварки, а также температуры, которая должна использоваться для такого материала, то наиболее выгодно использовать те варианты, которые подходят для работы с высоколегированной сталью.

К примеру, если марка перлитной стали 15ХМ или 12ХМ, то температура во время сварки должна быть примерно 400-450 градусов по Цельсию. Для работы применяется ручная электродуговая сварка. В качестве электродов чаще всего выбираются такие марки, как Э42А или проволока типа Св-08А. Что касается процедуры отпуска после сварки, то ее можно не проводить вовсе или же проводить при температуре 630-650 градусов по Цельсию.

fb.ru

Сталь - виды, классы, информация по стали и металлопрокату

Словом «сталь» обозначают сплавы железа с углеродом и другими химическими элементами, отвечающие следующим условиям: углерода в сплаве от 0,1% до 2,14%, а железа – не менее 45%. Существуют обычные углеродистые стали, стали легированные и высоколегированные. В последних двух случаях в сплав добавляются легирующие элементы, которые придают стали особую прочность.

Для чего вообще железо смешивать с углеродом? Это начали делать после того, как открыли влияние углерода на железо, выявили, как изменяются после этого физические свойства железа: оно становится более прочным, крепким, но при этом теряет пластичность. Добавление легирующих элементов еще больше усиливает этот эффект.

Между собой стали подразделяются по различным признакам, а потому существует несколько их классификаций. Давайте рассмотрим их по порядку и начнем с уже упоминавшихся трех классов, сгруппированных по химическим признакам:

УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ

К таким сталям относят любые сплавы железа и углерода, не содержащие дополнительных легирующих элементов, и предназначенные для конструкционных и инструментальных задач. В свою очередь, углеродистая группа делится на подгруппы по количеству углерода в сплаве:

  • низкоуглеродистая (где присутствует до 0,25% углерода),
  • среднеуглеродистая (от 0,25% до 0,6% углерода в сплаве)
  • высокоуглеродистая (до 2% углерода).

Главное отличие углеродистых сталей – их высокие прочность и твердость, а в химическом плане – еще и малое содержание иных примесей.

ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ

Так называют все сплавы железа и углерода с добавлением (для прочности конечного продукта) легирующих элементов. Так же, как и углеродистые, стали легированные разделяются по подгруппам, в зависимости от качества и количества легирующей примеси в них:

  • низколегированные стали (в их сплаве менее 4% легирующих добавок)
  • среднелегированные (от 4% до 11% легирующих элементов в сплаве)
  • высоколегированные стали (в них более 11% легирующих элементов).

В качестве легирующих элементов могут выступать хром (Cr), никель (Ni), молибден (Mo). В сочетании с железом и углеродом они обеспечивают получившийся материал износостойкостью и высокой прочностью.

Далее, стали можно разгруппировать по их структуре:

АУСТЕНИТНАЯ СТАЛЬ

Аустенитными сталями называют железные сплавы, которые при кристаллизации образуют однофазную аустенитную структуру γ-Fe c гранецентрированной кристаллической решеткой и сохраняют ее при охлаждении до криогенных температур. Данный класс также можно разделить на подгруппы:

  • коррозийностойкие аустенитные стали
  • жаростойкие аустенитные стали
  • жаропрочные аустенитные стали
  • хладостойкие аустенитные стали

Другое название данного класса сталей – «сталь аустенитного класса».

ФЕРРИТНАЯ СТАЛЬ

Так называется сталь со структурой из легированного феррита с допустимыми добавлениями карбидов. Ферритную сталь (иное название – сталь ферритного класса) получают с добавлением к железу небольшого количества углерода и большой доли легирующего элемента, например, ванадия или кремния.

МАРТЕНСИТНАЯ СТАЛЬ

Мартенсит – это игольчатая микроструктура в некоторых чистых металлах и закаленных металлических сплавах. Мартенситными сталями, в свою очередь, называют сплавы с преобладанием мартенсита в структуре. Помимо железа в таких сплавах содержится небольшое количество углерода (около 0,2%), и сравнительно большое количество хрома – от 11% до 17%. Допускается и наличие в мартенситной стали других элементов: никеля, ванадия или молибдена. Стали мартенситного класса стойки к щелочным средам, способны к самозакаливанию, обладают невысокой пластичностью и высокой жаропрочностью.

БЕЙНИТНАЯ СТАЛЬ

Бейнитом называют структуру стали, которая образуется в ходе промежуточного превращения аустенита. Поэтому иногда такую структуру называют «промежуточной». Химически сталь бейнитного класса отличается наличием легирующих добавок и низким содержанием углерода.

ПЕРЛИТНАЯ СТАЛЬ

Стали перлитного класса объединяют из следующих подгрупп:

  • доэвтектоидные стали (то есть, стали с содержанием углерода менее 0,8%)
  • эвтектоидные стали (стали с содержанием 0,8% углерода в сплаве)
  • заэвтектоидные стали (содержание углерода от 0,8% до 2%).

Все они отличаются сравнительно небольшим содержанием легирующих элементов.

Другой, наиболее простой способ классификации стали – по ее качеству, которое зависит от характеристик элементов, участвующих в создании сплава, и их количества в нем.

СТАЛЬ ОБЫКНОВЕННОГО КАЧЕСТВА

Самый дешевый вид стали, что обусловлено качеством сплава. В стали обыкновенного качества допускается присутствие загрязнений, сторонних (то есть, не входящих в «рецептуру» сплава) элементов и даже неметаллических вкраплений. Вместе с тем, у обыкновенной стали есть свои градации качества: А, Б и В, при этом, в маркировке стали указываются только буквы «Б» и «В». Если же в указании марки стали обыкновенного качества нет буквенного обозначения, то подразумевается по умолчанию, что она относится к классу «А». В чем же особенности этих подклассов?

  • сталь А – без указания химического состава, но с гарантией определенных механических свойств;
  • сталь Б – химические свойства указываются, но не гарантируются механические свойства материала;
  • сталь В – гарантируются определенные химические и механические свойства материала.

Из марок стали обыкновенного качества не рекомендуется изготавливать изделия, которые должны выдерживать большие нагрузки во время эксплуатации. Другое название стали обыкновенного качества – «рядовая сталь».

КАЧЕСТВЕННАЯ СТАЛЬ

К составу этой стали предъявляются гораздо более высокие требования, чем к предыдущей. В ней тоже допускаются включения неметаллических элементов, но совсем незначительные. Содержание серы в сплаве такой стали – не более 0,4%. Столько же может содержаться и фосфора – не более четырех десятых процента.

Плавят качественные стали в мартенах и кислородных конвертерах. Более высокие свойства качественной стали позволяют изготавливать изделия, которые допустимо использовать в сферах, где на них будет оказываться большая физическая нагрузка.

ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННАЯ СТАЛЬ

К составу этого вида стали предъявляются высокие стандарты. В сплаве не должно быть неметаллических вкраплений, процентное соотношение вредных примесей допускается совсем мизерное (серы – до 0,030%, фосфора – до 0,035%). Также понижено допустимое присутствие в высококачественном сплаве углерода.

Высококачественные стали выплавляются в электрических и кислых мартенах. Изготавливать из них можно любые металлические изделия, без боязни быстрой поломки или недостаточной износостойкости. При этом, нужно учитывать, что высококачественный сплав отличается повышенной вязкостью, нежели качественный.

СТАЛЬ ОСОБО ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННАЯ

Особо высококачественные стали изготавливаются с помощью самых современных методов, позволяющих не допускать сторонних, не входящих в «рецептуру» элементов и добиваться предельно высокой частоты сплава. Плавка таких сталей производится в электропечах с электрошлаковым переплавом. В химическом составе особо высококачественных сплавов практически нет газов и неметаллических вкраплений.

В конце марки особо высококачественных сталей принято ставить букву Ш. Поскольку производство таких материалов довольно трудоемкое и дорогое, то изготавливают из них изделия с наиболее ответственными функциями.

Наконец, популярно разделение сталей по их назначению. Такая классификация содержит большое множество групп:

КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ

Применяются для изготовления механизмов, деталей, конструкции в строительстве, машиностроении, автомобилестроении, судостроении. Внутри этой группы сталей есть свои подгруппы, которые состоят из сплавов, различающихся между собой прежде всего качеством.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ

Так называют стали, которые содержат от 0,7% углерода и выше. Содержание серы и фосфора в сплаве определяет качество инструментальной стали (она может быть качественной и высококачественной).

Отличаются инструментальные стали невысокой стоимостью, высокой твердостью, но, при этом, невысокой износостойчивостью.

Внутри группы принято деление на следующие подгруппы:

инструментальные углеродистые стали

инструментальные легированные стали

инструментальные валковые стали

стали инструментальные штамповые

стали инструментальные быстрорежущие.

По названию всей группы не трудно догадаться, что из такого рода материалов изготавливают различные инструменты: метчики, топоры, молотки, пилы, фрезы и прочее.

НЕРЖАВЕЮЩИЕ СТАЛИ

Другое их название – «коррозийно-стойкие стали». Само название указывает на главное их свойство: они не подвержены коррозийным влияниям и стойки к воздействию агрессивных сред. Достигается это за счет включения в сплав с железом металла с антикоррозийными свойствами. Чаще всего в этой роли в нержавеющих сталях выступает хром или соединение хрома и никеля. Чем больше содержание хрома в сплаве, тем более коррозийно-стойкой оказывается сталь.

СТАЛИ ЖАРОПРОЧНЫЕ

Главное их отличие – стойкость к высоким температурам, высокие показатели ползучести и длительной прочности (это основные характеристики жаропрочных материалов). Изделия из таких сталей можно использовать длительное время в условиях высокой температуры, не опасаясь, что они начнут деформироваться и разрушаться. Соответственно, из жаропрочных сталей делают лопатки паровых турбин, газовые турбины, котельные установки, детали ракет и многое другое.

При создании жаропрочного сплава внимание прежде всего обращают на следующие характеристики основного компонента: температура плавления, легирование, режимы уже пройденной им термообработки.

По легированию жаропрочных сталей их подразделяют на уже рассмотренные на этой странице классы:

ферритные

мартенситные

мартенситно-ферритные

аустенитные.

СТАЛИ ЖАРОСТОЙКИЕ

Другое название – «окалиностойкие стали». Они отличаются стойкостью к коррозийному воздействию в газовых средах при повышенных температурах (имеются в виду температуры выше 550 °C). Поверхность их не окисляется и не начинает разрушаться при таком температурном режиме, что позволяет изготавливать из них изделия, которые предназначены для функционирования в условиях повышенных температур. Изделиями могут быть части двигателей машин и самолетов, конструкционные части печей, трубы теплоприемников.

Чтобы добиться окалиностойких свойств, в сплав добавляют некоторые элементы, которые при повышении температур образуют на поверхности стали защитный слой. В современной металлургии элементами этими выступают хром или кремний, которые при окислении образуют оксиды. От количества хрома или кремния зависит степень жаростойкости материала. Чтобы добиться наиболее высоких жаростойких свойств, в сплав вводят и хром, и кремний одновременно.

Внутри жаростойких сталей есть свое разделение на группы, различающиеся составом и структурой:

  • стали хромистые ферритного класса
  • стали хромокремнистые мартенситного класса
  • хромоникелевые стали аустенитно-ферритного класса
  • хромоникелевые аустенитные стали.

И КРИОГЕННЫЕ СТАЛИ.

mirsplava.ru

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Стали перлитного класса - это РЅРёР·РєРѕ - Рё среднелегированные, наиболее распространенные как конструкционные, так Рё инструментальные стали. Р’ состоянии проката или после отжига РѕРЅРё благодаря перлитной или ферритно-перлитной структуре хорошо обрабатываются режущим инструментом. Для получения высоких механических свойств, твердости Рё износостойкости РёС… подвергают закалке, большей частью РІ масле, Рё соответствующему отпуску.  [1]

Стали перлитного класса характеризуются относительнее малым содержанием легирующих элементов, мартенситного - более значительным Рё, наконец, аустенитного - высоким содержанием легирующих элементов.  [3]

Стали перлитного класса, как РЅРµ содержащие большого количества С…СЂРѕРјР°, естественно, РЅРµ обладают высокой жаростойкостью Рё РёС… нельзя применять РїСЂРё температурах выше 550 - 580 РЎ.  [5]

Стали перлитного класса выпускаются РІРѕСЃСЊРјРё марок: 12MJ 12РҐ1РњР¤ ( 12РҐРњР¤), 20РҐ1Рњ1Р¤1РўР  ( Р­Рџ182), 20РҐ1Рњ1Р¤1Р‘1 ( 20ХМФБ, Р­Рџ44 25РҐРњР¤ ( Р­Р�10), 25РҐ2Рњ1Р¤ ( Р­Р�723), 18РҐР—РњР’ ( Р­Р�578), 20РҐР—РњР’Р¤ ( Р­Р�415, Р­Р�579; Р’ скобках указано старое название марок.  [6]

Стали перлитного класса РїСЂРё содержании 0 1 - 0 8 % РЎ имеют обычно РЅРµ более 2 - 5 % специальных примесей Рё структуру, аналогичную углеродистой стали, Р° именно: феррит Рё перлит РІ доэвтектоидной стали, перлит РІ эвтектоидной стали Рё перлит Рё цементит ( карбиды) РІ заэвтектоидной стали.  [7]

Стали перлитного класса СЃ содержанием углерода РЅРµ выше 0 35 % Рё легирующих элементов РІ СЃСѓРјРјРµ РґРѕ 2 - 5 % пользуются широким распространением благодаря повышенным механическим свойствам Рё относительно невысокой РёС… стоимости.  [8]

Стали перлитного класса являются РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј конструкционными, мартенситного Рё карбидного - инструментальными, Р° феррит-РЅРѕРіРѕ Рё аустенитного - сталями СЃ особыми химическими Рё физическими свойствами.  [9]

Стали перлитного класса СЃ содержанием углерода РЅРµ выше 0 35 % Рё легирующих элементов РІ СЃСѓРјРјРµ РґРѕ 3 - 4 % свариваются РІ большинстве случаев вполне удовлетворительно.  [10]

Сталь перлитного класса гораздо больше РґСЂСѓРіРёС… распространена РІ машиностроении. РћРЅР° содержит небольшое количество легирующих элементов, хорошо поддается обработке режущим инструментом Рё после окончательной термической обработки весьма значительно улучшает СЃРІРѕРё механические свойства.  [11]

Стали перлитного класса наиболее распространены. Структура сталей этого класса после нормализации или отжига состоит РёР· феррита или перлита или феррита Рё карбидов. Такие стали содержат небольшое количество легирующих примесей Рё относятся Рє РЅРёР·РєРѕ - Рё среднелегированным сталям. Обладают хорошей обрабатываемостью режущим инструментом. РњРЅРѕРіРёРµ стали этого класса, содержащие 0 / 15 - 0 2 % РЎ, хорошо свариваются.  [12]

Микроструктура стали.  [13]

Стали перлитного класса являются низколегированными сталями.  [14]

Стали перлитного класса используют для изготовления крепежа, труб, паропроводов, пароперегревателей Рё коллекторов энергетических установок, длительно работающих РїСЂРё температурах 500 - 550 РЎ. Стали этого класса используют РІ закаленном или нормализованном Рё высокоотпущенном состоянии.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Классификация легированных сталей

По структуре

Особое внимание в настоящей работе студенты должны обратить на классификацию сталей по структуре, получаемой после нагрева до 950 0С и охлаждения на воздухе. В соответствии с этой классификацией легированные стали делят на пять классов: ферритный, перлитный, мартенситный, аустенитный и карбидный (ледебуритный).

Стали перлитного класса содержат любое количество углерода, но менее 2,14 % С (мало-, средне- высокоуглеродистые стали). Суммарное содержание всех легирующих элементов – не более 5 % (сумма легирующих элементов < 5 %). К сталям перлитного класса относятся различные конструкционные стали, применяемые для изготовления деталей машин, а также инструментальные.

 
Микроструктура легированной стали перлитного класса приведена на рисунке 3.

Примерами сталей перлитного класса могут служить: 15Х, 40ХГ, 20ХН3А, 25ХГС, 20ХГР, 38ХН3МФ (машиностроительные); 16Г2АФ, 15ХСНД (строительные); 35ГС, 20ХГ2Ц (арматурные); 70С3А, 50ХГФА (пружинные), ШХ9, ШХ15СГ (шарикоподшипниковые); 16М, 25Х1МФ (жаропрочные (котельные)); 9ХС, ХВГ, 5ХНВ, В2, 4Х3ВМФ (режущие и штамповые).

Стали ферритного класса содержат < 0,25 % углеродаи высокое содержание легирующих элементов – хрома (> 10 %), вольфрама, кремния, ограничивающих область существования g-твердого раствора и расширяющих область a-твердого раствора. В них при их нагреве не наблюдается полиморфных превращений, а происходит рост зерна. Микроструктура легированной стали ферритного класса приведена на рисунке 4.

При введении в сталь 12 ¸ 14 % Cr ее электрохимический потенциал становится положительным, и она приобретает устойчивость против коррозии в атмосфере, морской (пресной) воде, ряде кислот, солей и щелочей. Под коррозией понимается поверхностное разруше ние металла под воздействием внешней среды. В качестве нержавеющих широко применяют стали: 08Х13, 12Х13, 12Х17, 08Х17Т, 14Х17Н2.

При повышенном содержании хрома сталь приобретает жаростойкие свойства. Под жаростойкими (окалиностойкими) сталями и сплавами понимают стали и сплавы, обладающие устойчивостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 500 0С и работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии. Для приобретения жаростойких свойств при рабочей температуре ~ 900 0С сталь должна содержать не менее 10 % хрома, а при рабочей температуре ~ 1100 0С – не менее 20 ¸ 25 % хрома. Примеры сталей: 12Х17, 15Х28, 15Х25Т, 14Х17Н2.

Данные стали содержат небольшие добавки титана, никеля, ниобия, молибдена. Титан, ниобий, молибден вводят для измельчения зерна, предотвращения межкристаллитной коррозии, а никель для повышения прочности.

Большим недостатком сталей ферритного класса является то, что возникающая при перегреве (например, при сварке) крупнозернистость не может быть устранена термической обработкой, так как в этих сталях нет фазовых превращений. Крупнозернистость создает повышенную хрупкость стали (порог хладноломкости повышается и переходит в область положительных температур).

Стали аустенитного класса содержат любое количество углерода. Основные легирующие элементы этих сталей – хром, никель, марганец.

Суммарное содержание хрома и никеля около 30 % (Cr + Ni » » 30 %), содержание марганца более 10 % (Mn > 10 %). Легирующие элементы – Ni и Mn, стабилизируют аустенит и позволяют сохранить данную структуру при комнатных температурах (рис. 5).

Стали этого класса в зависимости от природы легирующих элементов и их количества, а также от характера термической обработки могут обладать самыми различными высокоценными свойствами: низким пределом текучести, умеренной прочностью, высокой пластичностью, высокой вязкостью, высоким сопротивлением истиранию, малым коэффициентом теплового расширения, немагнитностью, хорошей коррозионной стойкостью в окислительных средах и другими специальными свойствами.

Представителями аустенитных сталей являются: 12Х18Н9Т, 10Х14Г14Н4Т, 12Х17Г9АН4 (коррозионно-стойкие); 06Х25Н28МДТ (кислотостойкие); 07Х21Г7АН5, 03Х19Г10Н7АМ2 (криогенные стали – работают при низких температурах, до –2960С); 12Х25Н16Г7АР, 30Х24Н12СЛ (жаростойкие стали); 110Г13Л, 30Х10Г10 (износостойкие стали); 45Г17Ю3А, 55Г9Н9Х3 (маломагнитные); 4Х12Н8Г8МФБ, 08Х14Н28В3Т3ЮР, 45Х14Н14В2М (жаропрочные – обладают повышенными механическими свойствами при высоких температурах).

Стали мартенситного класса являются среднеуглеродистыми, содержат 0,25 ¸ 0,6 % С. Содержание легирующих элементов свыше 5 % (Cr >10 % или сумма легирующих элементов > 5 %).

Мартенсит – это пересыщенный твердый раствор углерода в a-железе с такой же концентрацией, как и у исходного аустенита. Мартенсит имеет тетрагональную кристаллическую решетку. Типичная микроструктура мартенсита стали имеет характерный игольчатый вид. Аустенит, который существует при нормальной температуре наряду с мартенситом, называется остаточным аустенитом (светлые поля между иглами мартенсита). Микроструктура легированной стали мартенситного класса приведена на рисунке 6.

Стали этого класса характеризуются высокой твердостью, большой хрупкостью и плохой обрабатываемостью. Из них изготавли

 
вают различный инструмент и другие детали, работающие в активной коррозионной среде.

Примеры сталей мартенситного класса: 40Х10С2М, Х7СМ (жаропрочные (сильхромы)); 40Х13, 30Х13 (коррозионно-стойкие); 25Х2Н4ВА (высокопрочные).

Стали карбидного (ледебуритного) классасодержат более 0,5 % углерода (0,7 ¸ 2,20 % С) и повышенное количество карбидообразующих элементов (V, W, Mo, Cr,). Весь углерод в отожженной стали находится в связанном состоянии в виде специальных карбидов.

 
Под влиянием легирующих элементов точки S и E диаграммы состояния Fe – Fe3C перемещаются влево, к меньшим содержаниям углерода. Поэтому ледебуритные стали имеют в структуре в литом состоянии эвтектику типа ледебурита, в которой находятся крупные

 
частицы карбидов (рис. 7, а). Но так как эти стали содержат углерода менее 2,0 % , то могут быть подвергнуты пластической деформации (ковке).

Ковка изменяет строение быстрорежущей стали, так как разбивает эвтектику на отдельные обособленные карбиды. В кованой отожженной стали можно наблюдать три вида карбидов: крупные обособленные первичные карбиды, более мелкие вторичные и очень мелкие эвтектоидные карбиды, входящие в основной сорбитовый фон (рис. 7, в). Количество карбидов в этих сталях достигает 30 ¸ 35 %.

Примером сталей карбидного класса могут быть быстрорежущие стали. Быстрорежущие стали обладают высокой теплостойкостью, износостойкостью, красностойкостью, работают в условиях больших скоростей трения. Высокая твердость у быстрорежущих сталей сохраняется до 500 ¸ 600 0С.

Из этих сталей изготавливают – резцы, сверла, фрезы, метчики, плашки, развертки, зенкеры, пилы, напильники.

Примеры сталей карбидного класса: Р9, Р18, Р6М5, Р10К5Ф5.

Также к сталям карбидного (ледебуритного) класса можно отнести высокохромистые стали (11,0 ¸ 13,0 % Cr при 1,0 ¸ 2,2 %С), которые нашли широкое применение для холодных штампов и других инструментов, деформирующих металл в холодном или относительно невысоко нагретом состоянии. Эти стали обладают высокой износоустойчивостью, повышенной теплостойкостью, малой деформируемостью при термической обработке. Примеры: Х12, Х12ВМ.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 2

При выполнении работы необходимо:

– повторить материал, относящийся к маркировке легированных сталей;

– изучить и зарисовать микроструктуру легированных сталей различных классов;

– указать структурные составляющие и химический состав сталей;

– по справочным данным указать механические свойства сталей;

– привести примеры применения рассмотренных марок сталей.

Отчет по работе должен содержать основные элементы теории рассматриваемого материала, включать схемы микроструктур, вывод.

Вопросы для самоконтроля

1. Каковы основные цели легирования стали?

2. Какие стали относят к сталям перлитного класса, их свойства?

3.Какие стали относят к сталям ферритного класса, их свойства?

4. Какие стали относят к сталям аустенитного класса, их свойства?

5. Какие стали относят к сталям мартенситного класса, их свойства?

6. Какие стали относят к сталям карбидного (ледебуритного) класса, их свойства?

7. Приведите примеры сталей каждого класса?

8. Каково назначение сталей каждого класса?

9. Основные легирующие элементы каждого класса сталей, их влияние на свойства?

Рекомендованная литература

1. Геллер Ю.А., Рахштад А. Г. Материаловедение. – М.: Металлургия, 1989. – 455 с.

2. Гуляев А.П. Материаловедение. – М.: Металлургия, 1986. – 544 с.

3. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для машиностроительных вузов. – М.: Машиностроение, 1990. – 528 с.

4. Лившиц Б.Г. Металлография. – М.: Металлургия, 1990. – 236 с.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 15

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 3

Ціль роботи:Вивчити мікроструктури кольорових металів і сплавів; установити взаємозв'язок між структурою сплаву і його властивостями; вивчити маркірування кольорових металів і сплавів.

Вступ

Кольорові метали найчастіше мають характерне фарбування: червоне, жовте, біле. Мають велику пластичність, малу твердість, відносно низку температуру плавлення, для них характерна відсутність поліморфізму. Найбільш типовим металом цієї групи є мідь.

Кольорові метали підрозділяються на:

1. Легкі метали - берилій, магній, алюміній, що володіють малою важкістю.

2. Важкі метали – мідь, нікель, олово, свинець і сплави на їхній основі.

Титан і сплави на його основі займають проміжне положення між легкими і важкими металами.

3. Благородні метали – срібло, золото, метали платинової групи (платина, палладій, іридій, родій, осмій, рутеній).     

До них може бути віднесена і «напівблагородна» мідь. Ці метали мають високу стійкість проти корозії.

Легкоплавкі метали - цинк, кадмій, ртуть, олово, свинець, вісмут, талій, сурма й елементи з ослабленими металевими властивостями - галій, германій.

Мідь і її властивості

Мідь – хімічний елемент I групи Періодичної системи Д. И. Менделєєва, порядковий номер 29, атомна маса 63,54. Мідь – метал червоного, у зламі рожевого кольору. Температура плавлення 1083°С. Кристалічна ґратка г.ц.к. з періодом а = 3,6074 Å. Важкість міді 8,94 г/см3. Мідь володіє найбільшими (крім срібла) електропровідністю і теплопровідністю. У залежності від чистоти мідь виготовляють наступних марок: МОО (99,99 % Сu), МО (99,95 % Сu), М1 (99,9 % Сu), М2 (99,7 % Сu), М3 (99,50 % Сu). Присутні в міді домішки дуже впливають на її властивості.

Домішки Ni, Zn, Sb, Sn, А1, Аs, Fе, Р різко знижують електро- та теплопровідність, тому для провідників струму застосовують мідь марок МО та М1. Сурма, крім того, заважає горячої обробці тиском.

Домішки Рb, Ві утворюють у міді легкоплавкі евтектики; які, виділяючись по границях зернин, ускладюють обробку тиском; при змісті 0,005% Bi мідь руйнується при гарячій обробці тиском; при більш високому змісті вісмуту мідь стає, крім того, холодноламкою; на електропровідність ці домішки здійснюють незначний вплив.

Домішки кисню і сірки, утворюють з міддю крихкі хімічні сполуки Сu2О и Сu2S, що входять до складу евтектики; на електропровідність ці домішки впливають слабко; сірка поліпшує оброблюваність міді різанням; кисень, якщо він присутній у міді, утворює закис міді і викликає «водневу хворобу». При нагріванні міді в атмосфері, що містить водень, відбувається його дифузія в глиб міді. Якщо в міді присутні включення Сu2О, то вони реагують з воднем, у випадку чого утворюються пари води по реакції   Сu2О + Н2 ® 2Сu + Н2О, що протікає зі збільшенням об'єму. Це створює в окремих ділянках металу високий тиск і викликає появу мікротріщин, що можуть привести до руйнування деталі.

Мідь добре чине опір корозії в звичайних атмосферних умовах, у прісній і морській воді та інших агресивних середовищах, але має погану стійкість у сірчистих газах і аміаку.

Механічні властивості чистої міді:

– у литому стані: sв = 150 ¸ 200 МПа; d = 15 ¸ 25 %;

– прокатана і відпалена: sв = 250 ¸ 270 МПа; d = 40 ¸ 50 %;

– після холодної деформації (нагартована): sв = 400 ¸ 450 МПа; d = 1¸2 %.

 
Мікроструктура чистої міді складається з поліедричних зернин з помітними двійниковими утвореннями (рис. 1).

Сплави на основі міді

Розрізняють дві основні групи мідних сплавів: 1) латуні – сплави міді з цинком; 2) бронзи – сплави міді з іншими елементами, у числі яких, але тільки поряд з іншими, може бути і цинк.

 
Латунями називають подвійни чи багатокомпонентні сплави на основі міді, у яких основним легуючим елементом є цинк. Діаграма стану   Сu – Zn наведена на рис. 2.

Мідь з цинком утворює крім основного a-розчину ряд фаз електронного типу – b, g і e. Практичне застосування мають мідні сплави зі змістом до 45 % Zn. Найбільш часто структура латуней складається з a- чи a + b' - фаз.

Структура однофазної a- латуні в рівноважному стані показана на рисунку 3, а. У структурі двофазної латуні a + b' (рис. 3, б) крім кристалів a-твердого розчину (світлі ділянки) мається деяка кількість зернин b-фази (темні ділянки).

При високих температурах b-фаза має неупорядковане розташування атомів і в цьому стані b-фаза пластична. При температурі нижче              454 – 468 °С розташування атомів міді і цинку в цій фазі стає упорядкованим, і вона позначається b'. Фаза b' на відміну від b-фази є більш твердою і крихкою.

 

Залежність механічних властивостей міді від змісту цинку показана на рис. 4. В області a-твердого розчину міцність і пластичність ростуть (максимальна  пластичність  (d, %)  у  латуней  досягає  максимуму   при 30 % Zn). З появою в структурі b'-кристалів пластичність падає, а міцність продовжує зростати приблизно до 45 % Zn. При більшому змісті цинку структура сплаву складається з b'-фази, і міцність сильно зменшується через високу крихкість.

Однофазні a-латуні добре деформуються в гарячому і холодному станах. Двофазні a + b'-латуні малопластичні в холодному стані. Ці латуні звичайно піддають гарячій обробці тиском при температурах, що відповідють області b- чи a + b-фаз (вище 500 0С); a + b'-латуні в порівнянні з a-латунню мають велику міцність і зносостійкість, але меншу пластичність.

Латуні маркіруються літерою Л, а за цією літерою вказується зміст міді у відсотках. Таким чином, марка латуні Л96 означає, що в ній міститься 96 % міді і 4 % цинку. За ГОСТ 15527 – 70 у техніці використовують латуні Л96 (томпак), Л90, Л80, Л70, Л68 і Л63.

 

Для підвищення корозійної стійкості латуней і їхньої міцності, використовують принцип легування. У цьому випадку леговані латуні називаються спеціальними.

Маркіруються спеціальні латуні літерою Л після який ставляться літери російського алфавіту, що позначають хімічні елементи. У кольорових

сплавах легуючі елементи позначаються:

Цинк – Ц Фосфор – Ф
Алюміній – А Нікель – Н
Марганець – Мц Хром – Х
Магній – Мг Залізо – Ж
Олово – О Кремній – К
Свинець – С Берилій – Б
Сурма – Су    

Після позначення легуючих елементів указується зміст міді у відсотках, а потім – зміст легуючих елементів у порядку вказівки самих елементів. Наприклад, латунь ЛАН 59-3-2 містить 59 % міді, 3 % алюмінію і 2 % нікелю.

Усі латуні по технологічній ознаці підрозділяють на дві групи: деформовані, з яких виготовляють листовий прокат, стрічки, труби, дріт і інші напівфабрикати, і ливарні – для фасонного лиття.

Ливарні латуні володіють гарною рідинотекучестю, мало схильні до ліквації і мають антифрикційні властивості.

Ливарні латуні маркіруються інакше, чим деформуємі (відповідно до ГОСТ 17711 – 80). Наприклад, латунь ЛЦ40С – містить 40 % цинку, 1 % свинцю, інше мідь.

Для поліпшення оброблюваності різанням латуні легують свинцем, одержуючи так називані автоматні латуні (наприклад, ЛС59-1, містить 1 % свинцю).

Для підвищення опору корозії в морській воді в латуні додають олово й одержують морську латунь ЛО70-1 (містить 1 % олова).

Бронзами називають сплави міді з всіма іншими елементами, крім цинку. Правда, цинк може вводиться в бронзи тільки в невеликих кількостях (3 – 5 %). У залежності від найбільш важливого елемента в сплаві, їх підрозділяють на олов'яні, свинцеві, алюмінієві, берилієві, кременисті і т.д.

Олов'яні бронзи є сплавами на основі міді з оловом. Практичне застосування в промисловості мають сплави зі змістом олова до 14 %.

 
Діаграма стану системи Cu – Sn приведена на рисунку 5. Бронзи можуть бути однофазними і двофазними.

На рисунку 6 наведена структура литої a-бронзи зі змістом 6 % Sn. Структура являє собою дендрити a-твердого розчину. Осі дендритів (темні ділянки) найбільш багаті міддю, тому що вони кристалізувалися першими. Міжвісні поля (світлі ділянки), навпаки, більш багаті оловом, тому що вони твердіють останніми. Неоднорідна структура даного матеріалу володіє гарними антифрикційними властивостями, тобто вона добре працює в умовах зовнішнього тертя ковзання.

 
Структура двофазної олов'яної бронзи (рисунок 7) відрізняється від однофазної тим, що вона містить евтектоїд (a + Cu31Sn8), дендритність будівлі і твердість зберігаються. Світлий фон евтектоїда – фаза Cu31Sn8, а темні вкраплини – a-фаза.

 
Розрізняють деформуємі і ливарні олов'яні бронзи. Деформуємі бронзи виготовляють у виді прутків, стрічок і дроту в нагартованном (твердому) і відпаленому (м'якому) станах. Ці бронзи частіше призначаються для пружин і пружинних деталей, застосовуваних у різних галузях промисловості. Структура деформованих олов'яних бронз – a-твердий розчин. Ливарні бронзи, що містять велику кількість цинку, фосфору і нерідко свинцю, мають двофазну структуру: a-твердий розчин і тверді, крихкі вкраплини Cu31Sn8-фази, що входять звичайно в структуру евтектоїда.

З бронз виготовляють вкладиші підшипників ковзання, вінці черв'ячних коліс, пружини, барометричні коробки, мембрани, антифрикційні деталі і т.п.

Бронзи маркіруються літерами Бр із наступною вказівкою елементів і їхнього змісту. Для здешевлення бронз у них уводиться деяка кількість цинку, а для поліпшення оброблюваності різанням – свинець. Наприклад, бронза марки БрОЦС6-6-3 має наступний хімічний склад: 6 % Sn, 6 % Zn, 3 % Pb (інше мідь). Механічні властивості даного сплаву: sв =                  =180 ¸ 220 МПа, d = 8 ¸ 12 %, твердість НВ 60.

 
Сплави міді з алюмінієм звуться алюмінієвими бронзами. Алюмінієві бронзи є гарним замінником дефіцитної олов'яної бронзи, уступаючи їй тільки в ливарних властивостях. Практичне застосування мають сплави міді з алюмінієм, що містять до 10 – 11 % Al. Діаграма стану приведена на рисунку 8. З діаграми видно, що сплави можуть бути однофазними і двофазними.

Сплави, що містять до 9,0 % А1, – однофазні і складаються тільки з a-твердого розчину алюмінію в міді. Фаза b представляє твердий розчин на базі електронного з'єднання Сu3А1. При змісті алюмінію більш 9 % у структурі з'являється евтектоїд a + g2 (g2 – електронне з'єднання Сu3А119). При прискореному охолодженні евтектоїд може спостерігатися в сплавах, що містять 6 – 8 % А1.

Фаза a пластична, але міцність її невелика, g2-фаза має високу твердість, але пластичність її вкрай незначна. Сплави, що містять до 4 – 5% А1, мають високу пластичність і міцність. Двофазні сплави a + g2 мають підвищену міцність, але пластичність їх помітно нижче. При змісті понад 10 – 12% А1 зменшується вже і міцність сплавів. Двофазныі сплави піддаються термічній обробці – гартуванню і відпуску. Після гартування з 930 0С в воді доевтектоїдної бронзи з 10 % Al утвориться мартенситно-подібна (голчаста) структура (рисунок 9).

 
Залізо подрібнює зерно і підвищує механічні і антифрикційні властивості алюмінієвих бронз. Нікель поліпшує механічні властивості і зносостійкість як при низьких, так і високих температурах (500 – 600°С).

Алюмінієві бронзи добре чинять опір корозії і мають високі механічні і технологічні властивості; бронзи легко обробляються тиском у гарячому стані, а при змісті до 7 – 8 % А1 – і в холодному. Унаслідок гарних ливарних властивостей з них можна виготовляти різноманітні виливки. Однак у них спостерігається значна усадка і газопоглинання.

Приклади маркірування алюмінієвих бронз:

БрА5 – містить 5 % Al, інше мідь;

Бражн10-4-4 – містить 10 % Al, 4 % Fe, 4 % Ni, інше мідь.

З алюмінієвих бронз виготовляють стрічки і смуги для пружин, шестірні, втулки, арматуру.

Алюміній і його сплави

Алюміній – елемент III групи Періодичної системи елементів Д. И. Менделєєва, порядковий номер 13, атомна маса 26,98, температура плавлення 660°С. Алюміній має кристалічну г.ц.к. - ґратку з періодом  а = 4,0412 Å.  Найбільш важливою особливістю алюмінію є низька важкість – 2,7 г/см3, проти 7,8 г/см3 для заліза і 8,94 г/см3 для міді. Алюміній має високу електропровідність, що складає 65% від електропровідності міді; володіє високою теплопровідністю. У залежності від чистоти розрізняють алюміній особливої чистоти: А999 (99,999 % А1); високої чистоти: А995 (99,995 % А1), А99 (99,99 % А1), А97 (99,99 % А1), А95 (99,95 % А1), і технічної чистоти: А85, А8, А7, А6, А5, АТ (99,0 % А1).

Технічний алюміній виготовляється у виді листів, профілів, прутків, дроту й інших напівфабрикатів і маркірується АД0 і АД1.

Характерні властивості алюмінію – висока пластичність і мала міцність. Прокатаний і відпалений алюміній високої чистоти має               sв = 58 МПа; s0,2 = 20 МПа; твердість 25 НВ, y = 85 %; d = 40 %.

Алюміній легко обробляється тиском, але обробка різанням ускладнена, зварюється усіма видами зварювання. Технічний алюміній застосовують для виготовлення елементів, конструкцій і деталей, які не несуть навантаження, коли потрібно висока пластичність, гарна зварюваність, опір корозії і високі тепло- і електропровідність. Так, наприклад, з технічного алюмінію виготовляють різні трубопроводи, палубні надбудови морських і річкових судів, кабелі, електропроводи, шини, конденсатори, корпуси годиннників, фольгу, вітражі, перегородки в кімнатах, дверях, рами, посуд, цистерни для молока і т.д. Алюміній високої чистоти призначається для одержання фольги, струмопровідних і кабельних виробів. Більш широко використовують сплави алюмінію.

Усі сплави алюмінію можна розділити на три групи:

а) деформуємі, призначені для одержання напівфабрикатів (листів, плит, прутків, профілів, труб і т.д.) шляхом прокатки, а також поковок і штамповок шляхом пресування, кування і штампування;

б) ливарні, призначені для фасонного лиття;

в) одержувані методом порошкової металургії (САП – спечені алюмінієві порошки, САС – спечені алюмінієві сплави).

В даній роботі познайомимося з ливарними сплавами.

Сплави для фасонного лиття повинні володіти високою рідинотекучестю, порівняно невеликою усадкою, малою схильністю до утворення гарячих тріщин і пористості в сполученні з гарними механічними властивостями, опором корозії й ін. Високими ливарними властивостями володіють сплави, що містять у своїй структурі евтектику. Евтектика утворюється в багатьох сплавах у яких зміст легуючих елементів більше граничної розчинності в алюмінії. У зв'язку з цим зміст легуючих елементів у ливарних сплавах вище, ніж у деформуємих.

Типовими ливарними сплавами є так називані силуміни. Це сплави алюмінію з кремнієм. У техніці використовуються силуміни зі змістом кремнію від 8 до 14 %.

Діаграма стану Al – Si приведена на рисунку 10.

Алюміній із кремнієм дає евтектику, що містить 11,6 % Si. Більшість застосовуваних силумінів є доевтектичними сплавами, тому що заевтектичні сплави, що містять у структурі первинні кристали кремнію (у виді крупних тіл), дуже крихкі і мають малу міцність. Кремній при затвердінні евтектики виділяється у виді грубих кристалів голчастої форми, що відіграють роль внутрішніх надрізів у пластичному a-твердому розчині. Така структура володіє низькими механічними властивостями.

Для здрібнювання структури евтектики й усунення надлишкових кристалів кремнію силуміни модифікують натрієм (0,05 – 0,08 %) шляхом присадки до розплаву суміші солей 67 % Na і 33 % NaCl. У присутності натрію відбувається зсув ліній діаграми стану (рис. 10), і заевтектичний (евтектичний) сплав АЛ2 (11 – 13 % Si) стає доевтектичним. У цьому випадку в структурі сплаву замість надлишкового кремнію з'являються кристали a-твердого розчину.

 
Схема структури немодифікованого силуміну показана на рисунку 11. Кристали a-твердого розчину (основний світлий фон шліфа) знаходяться в суміші з ділянками евтектики (темні ділянки, у яких кремній знаходиться у виді великих голок). Структура силуміну дуже груба.

На рисунку 12 наведена структура силуміну, модифікованого натрієм. Первинні дендрити a-твердого розчину (світлий фон) сполучаються з дрібною дисперсною евтектикою a + Si (темний фон).

Силуміни маркіруються буквами АЛ (алюміній ливарний) із зазначенням номера за ДСТ (ГОСТ). Приклади сплавів: АЛ2, АЛ3, АЛ4, АЛ5, АЛ6, АЛ9.

Здрібнювання структури і відсутність первинних виділень крихкого кремнію поліпшують механічні властивості. Так, немодифікований сплав з 13 % Si має sв = 140 МПа, при d = 3 %. Після модифікування властивості цього сплаву наступні: sв = 180 МПа, d = 8 %.

Із силумінів виготовляють деталі коліс, деталі моторів (блоки циліндрів двигунів, голівки циліндрів, поршні, картери), корпуси і деталі приладів.

 

Підшипникові сплави

Підшипниковими сплавами називаються сплави, з яких виготовляють вкладиші підшипників.

Антифрикційні підшипникові сплави на олов'яній і свинцевій основах називаються бабітами. До підшипникових сплавів пред'являються наступні вимоги:

а) коефіцієнт тертя між поверхнею вала і поверхнею підшипника повинний бути невеликим;

б) обидві тертьові поверхні повинні мало зношуватися;

в) цей матеріал повинний витримувати достатні питомі тиски.

Перша і друга вимоги задовольняються тоді, коли поверхня вала і вкладиша розділена плівкою змащення. Якщо структура вкладиша неоднорідна і складається з твердих включень і м'якої основи, то після нетривалої роботи («приробітки») на поверхні  вкладиша сформується мікрорельєф – виступають тверді включения і між валом і вкладишем утвориться простір, у якому утримується змащення (так називаний «принцип Шарпі»). Подібною структурою володіють сплави олова і сплави свинцю.

Найкращим бабітом на олов'яній основі є сплав Б83, що складається з 83 % Sn, 11 % Sb і 6 % Cu.

 
На рисунку 13 наведена діаграма стану Sn – Sb.

При змісті сурми більш 10,5 % утворюються два твердих розчини, a і b’, причому твердий розчин a більш м'який і пластичний, чим твердий розчин b’. Таким чином, при змісті в сплаві 11 % Sb утвориться двофазна структура, що складається з м'якої пластичної основи твердого розчину a і невеликої кількості кристалів b’, вкраплених у цю масу. Така структура є антифрикційною.

Сурма й олово відрізняються по важкості, тому сплави цих металів здатні до значної ліквації. Для попередження цього дефекту в бабіти вводять мідь. Вона утворює із сурмою хімічну сполуку Сu3Sn. Це з'єднання має більш високу температуру плавлення і кристалізується першим, утворюючи розгалужені дендрити (як би кістяк), що перешкоджають ліквації (спливанню) кубічних кристалів b (SnSb). Крім того, кристали Сu3Sn утворять у бабіті тверді включення, що додатково підвищують зносостійкість вкладишів.

Температура початку і кінця плавлення бабіту лежить у межах        240 – 380 0С. Твердість НВ 28-34.

 
Схема структури бабіту Б83 показана на рисунку 14. Основний темний фон – твердий розчин a (м'яка основа). Білі великі кристали, що мають квадратну чи трикутну форму, твердий розчин b’ (тверді частки). Білі голочки і зірочки – кристали хімічної сполуки Сu3Sn. Недоліком такого бабіту є великий зміст дефіцитного олова.

Бабіти на свинцевій основі мають значно гірші якості, чим на олов'яній. Вони є заевтектичними сплавами зі змістом 16 –18 % Sb. Прикладом свинцевих бабітів є сплав БС (82 % Pb, 17 % Sb, 1 % Cu).

Діаграма стану Pb – Sb наведена на рисунку 15. Найкращим складом бабіту у відношенні антифрикційних властивостей є сплав заевтектичний, причому близько розташований до евтектики. Тоді евтектика буде служити м'якою основою, а кристали b – твердим включенням. Щоб твердих включень було небагато, сплав повинний лежати близько до евтектичного складу. Таким сплавом і є бабіт марки БС. Подвійні свинцеві сплави ще сильніше ликвують, чим олов'яні, тому в сплав додають мідь, яка утворить із сурмою з'єднання Cu2Sn. Це з'єднання перешкоджає спливанню на поверхню кристалів b.

 

Свинцеві бабіти є менш якісними, чим олов'яні, але дешевше останніх. Вони мають великий коефіцієнт тертя. Тверді включення b-фази менш тверді, чим Сu3Sn і b’-фази в олов'яних бабітах. Основа у свинцевих бабітах – не твердий розчин, а эвтектика, що є менш пластичною, чим a-фаза в бабітах на олов'яній основі. Схема структури бабіту БС показана на рисунку 16.

Основний візерунковий фон – евтектика a + b. Хімічна сполука Сu2Sb має мілкогольчату форму і білий колір і на фоні евтектики як би губиться, тобто важко помітно з останньою. Великі світлі кристали у виді кубиків і трикутників – твердий розчин b. Температура початку і кінця плавлення бабіту БС лежить в інтервалі 245 – 410 0С. Твердість НВ 22 – 26.

Порядок виконання роботи

1. Вивчити теоретичний матеріал по мідних і алюмінієвих сплавах (з аналізом діаграм).

2. Вивчити мікроструктуру колекції мікрошліфів кольорових сплавів.

3. Схематично замалювати мікроструктуру сплавів із указівкою структурних складових.

4. Скласти звіт по виконаній роботі, що повинний містити коротку характеристику досліджуваних кольорових металів і сплавів.

Питання для самоконтролю

1. Які метали відносяться до легких і важких?

2. Якими властивостями володіє чиста мідь?

3. Які домішки зустрічаються в чистій міді і яку роль вони грають у характеристиці властивостей?

4. Що таке латунь?

5. Якими властивостями володіють латуні?

6. По яких ознаках класифікуються латуні?

7. Як змінюються механічні властивості латуней у залежності від їх складу?

8. Як маркіруються деформуєми і спеціальні латуні?

9. Як позначаються компоненти легованих латуней?

10. Що розуміється під сплавом, який називається бронзою?

11. Які різновиди бронз Вам відомі?

12. Дайте характеристику структури і властивостей олов'яної бронзи?

13. Як маркіруються бронзи?

14. Чому двофазні бронзи не мають високу пластичність?

15. Дайте характеристику властивостей алюмінію.

16. Чому алюміній володіє високою корозійною стійкістю?

17. Як класифікуються промислові алюмінієві сплави?

18. Дайте характеристику ливарному алюмінієвому сплаву силуміну?

19. Поясните роль модифікатора на структуру і властивості силуміну?

20. Якими властивостями повинні володіти бабіти?

21. Яка структура олов'яних бабітів?

22. Яка структура свинцевих бабітів?

ОСНОВНІ ПРАВИЛА ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ

1. Перед  проведенням  роботи  інженер,  що  підготовляє  мікроскопи,  зо-

бов'язаний перевірити технічний стан приладів, звернувши особливу

увагу на цілісність мережного шнура, вилки і розетки, і повідомити про

можливості їхнього використання викладачу, під керівництвом якого

ця робота виконується.

2. До виконання  роботи  допускаються  студенти, що  вивчили  сьогоденну

 методичну вказівку і пройшли інструктаж з техніки безпеки.

3. Всі  операції   при   проведенні  роботи   студенти  повинні  виконувати

 тільки за вказівкою викладача і під його керівництвом.

4. Студент,  що знайшов несправність   мікроскопа, у процесі  спостере-

жень повинний негайно припинити роботу і сповістити про це виклада-

чу.

5. Забороняється  залишати  без  догляду  мікроскоп,  включений у мережу.

 Тумблер «Мережа» на трансформаторі повинний бути виключений.

6. Заміна перегорілої  лампи освітлювача  виробляється при виклю ченому

 тумблері «Мережа» на трансформаторі і тільки викладачем  чи  лабо-

рантом.

7. Після закінчення роботи варто виключити освітлювальну лампу з до-

помогою тумблера «Мережа», а потім прилад відключити від мережі.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Гуляев А.П. Материаловедение. – М.: Металлургия, 1986. – 544 с.

2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. – Материаловедение: Учебник для маши-

ностроительных вузов. – М.: Машиностроение, 1980. – 493 с.

3. Геллер Ю.А., Рахштадт А. Г. Материаловедение. – М.: Металлургия,

1989. – 455 с.

4. Лившиц Б.Г. Металлография. – М.: Металлургия, 1990. – 236 с.

5. Константинов В.В. Материаловедение для гальваников. – М.: Высш.

шк., 1989. – 80 с.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

studopedia.ru

Жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы.

ЖАРОСТОЙКИЕ И ЖАРОПРОЧНЫЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ

СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ КОМНАТНЫХ И ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ (Н.С. Самойлов)

Жаропрочными называют стали и сплавы, сохраняющие при повышенных температурах в течение определенного времени высокую механическую прочность и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.

Жаростойкими (окалиностойкими) называют стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550 0 С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.

Жаропрочность характеризуется, в основном, пределами ползучести и длительной прочности. Ориентировочно о жаропрочности судят также по механическим свойствам, определяемым кратковременным испытанием на растяжение при рабочей температуре.

Дополнительные характеристики жаропрочности: длительная пластичность, релаксационная стойкость, предел выносливости, термостойкость и др.

Жаропрочность стали (сплава) определяется химическим составом и структурой; к числу элементов, повышающим жаропрочность, относятся молибден, вольфрам, ванадий, ниобий, титан, кобальт, алюминий и отчасти хром и никель. Последний, наряду с марганцем, имеет значение, главным образом, как аустенитообразующий элемент (поскольку аустенитная структура создает наибольшую жаропрочность стали). На жаропрочные свойства хром влияет меньше, чем многие другие элементы. Однако его присутствие в стали или сплаве наряду с алюминием и кремнием повышает их жаростойкость (окалиностойкость). Поэтому хром - обязательный компонент жаропрочных сталей и сплавов.

Классификация

К жаропрочным сталям относят сплавы на основе железа, если содержание последнего превышает 50 %.

В зависимости от суммарного содержания легирующих элементов жаропрочные стали могут быть низко-, средне- и высоколегированными.

В низколегированной стали суммарное содержание легирующих элементов не превышает 4-5 %. Среднелегированной называется сталь с суммарным содержанием легирующих элементов от 5 до 9 %, причем содержание каждого из них не должно превышать 5 %. Высоколегированной называют сталь, в которой содержание любого легирующего элемента превосходит 5 %, либо суммарное содержание всех легирующих элементов - более 10 %.

По микроструктуре (получаемой после охлаждения на воздухе с высокой температуры) жаропрочные стали подразделяют на семь классов: перлитный, мартенситный, мартенситно-ферритный, ферритный, аустенитно-мартенситный, аустенитно-ферритный, аустенитный.

Низколегированные стали относятся к перлитному классу, среднелегированные - к перлитному, мартенситному или мартенситно-ферритному, высоколегированные - к любому из перечисленных классов, кроме перлитного.

К сплавам на железоникелевой основе относятся сплавы, основная структура которых является твердым раствором хрома и других легирующих элементов в железоникелевой основе. Суммарное содержание железа и никеля не менее 65 %.

К сплавам на никелевой основе относятся сплавы, содержащие не менее 50 % Ni, основная структура которых является твердым раствором хрома и других легирующих элементов в никеле (содержание железа не более 6-8 %).

Стали перлитного класса

Среди низколегированных сталей высокой жаропрочностью отличаются молибденосодержащие стали, например, хромомолибденовые, хромомолибденованадиевые, хромомолибденовольфрамованадиевые, имеющие достаточно высокие сопротивление ползучести и длительную прочность при температурах до 565-580 °С. Такие стали условно называют теплоустойчивыми.

Химический состав теплоустойчивых сталей перлитного класса приведен в ГОСТ 20072-74, ГОСТ 4543-71, ТУ 14-1-1391-75. Они содержат 0,5-3,3 % Cr; 0,25-1,2 % Мо; 0,15-0,8 % V. Некоторые марки содержат 0,3-0,8 % W либо Nb.

Эти стали применяют для изготовления различных деталей в котлостроении, работающих длительное время (10 000-100 000 ч) при температурах 500-580 °С, в частности, для паропроводных и пароперегревательных труб, а также для проката и поковок, используемых в турбинах и паровых котлах высокого давления.

Механические свойства сортового металла из перлитных сталей, предусмотренные ГОСТ или существующими ТУ, а также рекомендуемые режимы термической обработки приведены в табл. 1. Механические свойства при повышенных температурах, определяемые кратковременным испытанием на растяжение, как правило, не регламентируются. Решающее значение имеют нормы длительной прочности и ползучести при рабочих температурах в зависимости от длительности службы за время 10 000-100 000 ч (табл.2). Сведения о примерном назначении сталей перлитного класса и их рабочие температуры приведены в табл. 3.

Стали мартенситного класса

Стали мартенситного класса содержат 4,5-12 % Cr, а также в значительно меньшем количестве Ni, W, Mo, V.

Стали марок 15Х5, 15Х5М, 15Х5ВФ и 15Х8ВФ широко применяют для изготовления элементов аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов - деталей насосов, задвижек, крепежных деталей, крекинговых труб, работающих при температурах 550-600 °С. Стали этой же группы с более высоким содержанием Cr (6-10 %) и с повышенным содержанием Si (2-3 %), в основном, применяют для изготовления клапанов двигателей внутреннего сгорания.

Сталь 11Х11Н2ВМФ(ЭИ962) применяют для дисков компрессоров и для других деталей, работающих при температурах до 600 °С с ограниченным сроком службы.

Механические характеристики мартенситных сталей приведены в табл. 1 характеристики жаропрочности - в табл. 12.2.

Стали мартенситно-ферритного класса

Стали мартенситно-ферритного класса содержат в структуре кроме мартенсита 10-25 % феррита. Основная легирующая добавка и в этих сталях - Cr (11-13 %), наряду с которым присутствуют менее значительные присадки Ni, W, Mo, Nb, V (модифицированные хромистые стали). Их термическая обработка заключается либо в закалке с отпуском, либо в нормализации с отпуском. Механические свойства при надлежащей температуре отпуска практически равноценны. Уровень жаропрочных свойств после оптимальной термической обработки для большинства сталей мартенситно-ферритного класса также примерно одинаков. Однако наиболее высокие (при обработке на одинаковую твердость) характеристики жаропрочности при 500-600 °С у стали 18Х12ВМБФР(ЭИ993).

Эти стали изготовляют в виде сортового проката и применяют в турбостроении для лопаток и дисков турбин, а также для крепежных деталей. Ориентировочная рабочая температура для стали 15Х12ВНМФ(ЭИ802) - 550-580 °С и 570-600 °С - для стали 18Х12ВМБФР(ЭИ993).

Стали аустенитного класса

Стали аустенитногокласса - в основном хромоникелевые стали с содержанием Cr и Ni в пределах от 7 до 25 % каждого, наряду с которыми присутствуют W, Mo, Ti, Nb и др.

Это самая многочисленная группа жаропрочных (и жаростойких) сталей (см. ГОСТ 5632-72).

Таблица 1

Режимы термообработки и характеристики механических свойств сортового проката из жаропрочных сталей при нормальной температуре

Сталь

Класс

Режим термообработки

Характеристики механических свойств

Температура закалки или нормализации,°С

Охлаждающая среда

Температура отпуска (или отжига), °С

Охлаждающая среда

σв, МПа

σ0,2, МПа

δ5, %

ψ, %

КСU,Дж/см2

12МХ(12ХМ)

Перлитный

920 ± 10

воздух

680-690

воздух

420

260

21

45

60

15ХМ

900-920

воздух

630-650

--

450

280

20

45

70

12Х1МФ(12ХМФ,ЭИ575)

960-980

воздух

740-760

воздух

480

260

21

55

100

20ХМ

860-880

масло

500-600

воздух

800

600

12

50

90

25Х1МФ(ЭИ10)

880-900

масло

640-660

воздух

900

750

14

50

60

25Х2М1Ф(ЭИ723)

1030-1060

воздух

680-720

воздух

900

750

10

40

30

18Х3МВ(ЭИ578)

960 ± 10

масло

660-680

воздух

650

450

18

-

120

20Х3МВФ(ЭИ579)

1030-1080

масло

660-700

воздух

900

750

12

40

80

15Х5М

Мартенситный

950-980

воздух

860 ± 20

воздух

450

220

20

50

120

15Х5

--

воздух

850-870

воздух

400

170

24

50

100

15Х5ВФ*

--

воздух

850-870

с печью

400

220

22

50

120

40Х9С2(4Х9С2,ЭСХ8)*

--

воздух

850-870

с печью

750

500

15

35

-

40Х10С2М(ЭИ107)

1050

воздух или масло

750±30

масло

950

750

10

35

> 20

15Х11МФ

1095

масло

710

воздух

755

568-755

14

50

59

18Х11МНФБ(ЭП291)

1080-1130

воздух, масло

660-770

воздух

740

590-735

15

50

59

20Х12ВНМФ(ЭП428)

1010-1060

масло

660-770

воздух

740

590-755

14

45

54

30Х13Н7С2(ЭИ72)

1050+800

вода, масло

660-680

воздух

1200

800

18

25

> 20

11Х11Н2В2МФ

1000-1020

воздух или масло

660-680

воздух

900

750

12

50

80

16Х11Н2В2МФ(ЭИ962А)

1000-1020

то же

550-590

воздух

1000

850

10

45

70

20Х13(ЭЖ2)

1000-1030

то же

680-720

масло, воздух

660

450

16

55

80

13Х11Н2В2МФ-Ш(ЭИ961-Ш)

1000-1020

воздух, масло

660-710

воздух

880

735

15

55

88

12Х1

Мартенситно-ферритный

1020-1050

воздух или масло

700-750

масло

600

420

20

60

90

15Х11МФ

1030-1100

воздух

700-740

масло

700

500

15

55

120

15Х12ВНМФ(ЭИ802)

1000-1020

воздух, масло

540-590

воздух

1080

930

13

55

88

15Х11ВНМФ

1010-1060

масло

660-770

воздух

740

590-735

14

45

54

18Х12ВМБФР(ЭИ993)

1050

масло

650-700

воздух

750

500

14

50

60

18Х12ВМБФР-Ш(ЭИ993-Ш)

1030-1050

масло

680-720

воздух

800

680

12

45

59

15Х12В2МФ

1050

масло

680

воздух

800

600

15

50

70

20Х20Н14С2(ДИ911)

Аустенитно-ферритный

1000-1150

воздух, вода

-

-

590

295

35

55

-

20Х23Н13(ЭИ319)

1100-1150

воздух, масло, вода

-

-

490

295

35

50

-

* Сталь применяется в отожженном состоянии

Таблица 2

Режимы термической обработки, пределы ползучести и длительной прочности легированных сталей перлитного и мартенситного классов, применяемых для длительной службы

Сталь

Класс

Режим термообработки

Температура испытания,°С

Предел длительной прочности , МПа за время, ч

Предел ползучести, МПа, соответствующий 1% деформации за время, ч

Температура закалки или нормализации,°С

Охлаждающая среда

Температура отпуска, °С

Охлаждающая среда

10 000

100 000

10 000

100 000

12МХ(12ХМ)

Перлитный

920

воздух

680-690

воздух

480

250

200

220

150

510

160

120

-

700

540

110

70

-

38

12Х1МФ(12ХМФ,ЭИ575)

960-980

воздух

740-760

воздух

520

200

160

180

130

560

140

108

118

84

580

120

90-100

90

62

25Х1МФ(ЭИ10)

880-900

масло

640-660

вода

500

260-290

-

-

80

550

100-150

-

90

30

25Х2М1Ф(ЭИ723)

1050

воздух

680-700

воздух

550

180-220

140-480

-

70

18Х3МВ(ЭИ578)

900 ± 10

масло

660-680

воздух

450

-

-

230

160

500

-

-

120

-

550

-

-

75

-

20Х3МВФ(ЭИ579)

1030-1080

масло

660-700

воздух

500

340

300

180

150

550

200

160

130

100

580

140

100

-

50

15Х5М

Мартенситный и мартенситно-ферритный, аустенитно-ферритный

950-980

воздух

860 ± 20

воздух

480

180

150

105

70

540

100

75

65

40

15Х5ВФ*

-

860 ± 10

500

120

92

85

60

550

90

70

50

38

600

65

52

38

28

20Х12ВНМФ(ЭП428)

1010-1060

масло

660-770

воздух

450

-

-

-

274

500

382

343

-

-

600

103

88

-

54

12Х13

1030-1050

масло

730-750

воздух

470

260

220

-

-

500

220

190

-

57

530

190

160

-

-

13Х11Н2В2МФ-Ш(ЭИ961-Ш)

1000-1020

воздух, масло

660-710

воздух

500

392

s100 = 568

-

-

550

-

s100 = 441

-

-

600

-

s100 = 294

-

-

15Х12ВНМФ(ЭИ802)

1000

масло

680

воздух

550

250

220

-

100

565

240

200

-

80-90

580

190

160

-

70-80

600

140-160

120

-

50-60

15Х11МФ

1050

воздух

740

-

550

200

130-150

-

90-100

600

100

-

-

40-50

18Х12ВМБФР(ЭИ993)

1050

масло

650-700

воздух

560

250-300

220-260

-

150

590

210-240

170-200

-

100

620

140

110

-

50

15Х12В2МФ

1050

масло

680

воздух

575

170

150

-

75

600

150

130

-

45

630

110

85

-

-

20Х20Н14С2(ДИ911)

1000-1150

воздух, вода

-

-

875

-

-

9,8

-

1000

-

-

1,4

-

20Х23Н13(ЭИ319)

1100-1150

воздух, масло, вода

-

-

550

151

57

-

-
  • Сталь применяется в отожженном состоянии

Таблица 3

Примерное назначение низколегированных жаропрочных сталей перлитного класса

Сталь

Назначение

Рабочая температура, ˚ С

Срок службы

Температура начала интенсивного окалинообразования, ˚ С

12МХ(12ХМ)

Трубы паронагревателей, паропроводов и коллекторов энергетических установок; арматура паровых котлов и паропроводов

500-510

Весьма длительный

570

15ХМ

520-530

570

12Х1МФ(12ХМФ,ЭИ575)

570-585

600

15Х1М1Ф

570-585

600

18Х3МВ(ЭИ578)

Трубы для гидрогенизационных установок и нефтехимической аппаратуры

450-500

Длительный

600

20Х3МВФ(ЭИ579)

500-550

600

20Х3МВФ(ЭИ579)

Поковки (роторы, диски), болты

530-560

600

25Х1МФ(ЭИ10)

Крепежные детали (болты, шпильки), плоские пружины

500-510

Длительный

600

25Х2М1Ф(ЭИ723)

520-550

600

Таблица 4

Режимы термической обработки и характеристики механических свойств сортового проката из жаропрочных аустенитных сталей (при нормальной температуре)

Сталь

Режим термообработки

Характеристики механических свойств

Температура закалки, °С.

Охлаждающая среда

Т, °С, длительность отпуска или старения

Временное сопротивление σв, МПа

Предел  текучести σ0,2, МПа

Относительное удлинение δ5, %

Относительное сужение ψ, %

Ударная вязкость КСU, Дж/см2

10Х11Н20Т3Р(ЭИ696)

1150-1180

воздух, масло

750 (16 ч)

850

500

10

15

30

10Х11Н23Т3МР-ВД (ЭП33ВД)

1170-1200

воздух

750 (16-25 ч)

900

600

8

10

30

37Х12Н8Г8МФБ-Ш (ЭИ-481Ш, 4Х12Н8Г8МФБ)

1140-1160

вода

670 (12-14 ч) 770-800 (10-12 ч)

850

600

15

20

-

45Х14Н14В2М(ЭИ69)

**

820

720

320

20

35

50

09Х14Н18В2Б

1110-1140

воздух

*

500

200

35

-

-

09Х14Н19В2БР(ЭИ695)

1100-1150

воздух

*

500

220

38

50

140

09Х14Н19В2БР1(ЭИ695)

1130-1160

воздух

750

520

220

30

44

120

37Х12Н8Г8МФБ-Ш (ЭИ-481Ш, 4Х12Н8Г8МФБ)

1140 ± 10

вода

770-800

850

600

15

20

25

30Х13Г18Ф

1150 ± 10

вода

700 (10 ч)

700

360

30

40

80

08Х16Н13М2Б(ЭИ680)

1100-1150

вода, воздух

750

560

220

40

50

120

10Х17Н13М2Т(ЭИ448)

1050-1100

вода

*

520

220

40

55

-

08Х17Н15М3Т(ЭИ580)

1050-1100

воздух

*

500

200

35

45

-

08Х15Н24В4ТР(ЭП164)

1130-1150

воздух

730-750

750

450

20

35

80

08Х15Н24В4ТР(ЭП164)

**

воздух

700 (16 ч)

700

400

15

30

-

12Х18Н9

1050-1100

воздух, вода

700 (20 ч)

500

200

45

55

-

08Х18Н10Т(ЭИ914)

1050-1100

то же

700 (20 ч)

520

200

40

55

-

12Х18Н9Т

1050-1100

то же

700 (20 ч)

550

200

40

55

-

12Х18Н12Т

1050-1100

то же

800 (10 ч)

550

200

40

55

-

08Х18Н12Б(ЭИ402)

1050-1100

то же

*

500

180

40

55

-

36Х18Н25С2

1100-1150

воздух, масло, вода

*

650

350

25

40

-

36Х18Н25С2

1200

вода

800 (8 ч)

855

550

17

18

50

30Х19Н9МВБТ

1150-1180

воздух, вода

750-800

680

350

35

40

60

31Х19Н9МВБТ(ЭИ572)

1050

вода

750 (15 ч)

680

350

25

25

70

55Х20Н4АГ9М

1160-1190

вода

760-780

1000

650

8

10

-

20Х20Н14С2(ДИ911)

1000-1100

воздух, вода

*

600

300

35

30

-

20Х23Н13(ЭИ319)

1050-1150

то же

*

500

300

35

50

-

20Х23Н18(ЭИ-417)

1100-1150

то же

*

500

200

35

50

-

20Х23Н18(ЭИ-417)

1030-1130

вода

*

540

265

35

-

-

20Х25Н20С2(ЭИ283)

1100-1150

воздух, вода

*

600

300

35

50

-

* Применяются без отпуска. **Без закалки

В марках этих сталей приняты следующие обозначения для легирующих элементов: А - N, Б - Nb, В - W, Г - Mn, К - Co, М - Mo, Н - Ni, P - B, C - Si, T - Ti, Ф - V, X - Cr, Ю - Al. Цифра после буквы указывает на округленное (среднемарочное) содержание этого элемента в процентах (при содержании менее 1 % цифру не пишут). Исключение - углерод, содержание которого первые две цифры марки выражают в десятых процента. Например, марка 45Х14Н14В2М(ЭИ69) следующего состава: 0,45 % С, 14 % Cr, 14 % Ni, 2 % W, и ≤ 1 % Мо. Характеристики механических свойств сортового проката из жаропрочных аустенитных сталей, а также оптимальные режимы термической обработки приведены в табл. 4.

В соответствии с особенностями легированного аустенита характеристики жаропрочных свойств аустенитных сталей более высокие (табл. 5), чем у жаропрочных сталей перлитного или мартенситного классов.

Сталь 08Х18Н10Т(ЭИ914) применяют как жаропрочную и жаростойкую. При температуре до 600 °С у стали стабильные механические свойства, она устойчива против межкристаллитной коррозии и хорошо сваривается. Сталь этой марки изготовляют в виде сортового проката, поковок, листа, труб для энергетического и химического оборудования. Аналогичные свойства у стали 12Х18Н12Т, которую применяют в тех же областях техники.

У хромоникельвольфрамовых аустенитных сталей (45Х14Н14В2М(ЭИ69)) повышенные жаропрочность и сопротивление усталости при высоких температурах. Сталь 45Х14Н14В2М(ЭИ69) находит применение для выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания. Для длительных сроков службы при температурах 600-650 °С рекомендуется сталь того же типа с пониженным содержанием С (до 0,15 %).

Аустенитные стали применяют, как правило, для изготовления деталей, работающих при температурах 650-700 °С весьма длительное время. Механические свойства этих сталей при температуре 20 °С похожи, но пределы длительной прочности и ползучести отличаются весьма существенно (табл. 4, 5). Наиболее жаропрочные из них стали 09Х14Н19В2БР(ЭИ695)

 и 09Х14Н19В2БР1(ЭИ695)

, которые применяют для изготовления пароперегревательных и паропроводных труб установок сверхвысокого давления.

Хромомарганцевые стали марок 30Х13Г18Ф и 37Х12Н8Г8МФБ-Ш (ЭИ-481Ш, 4Х12Н8Г8МФБ) - заменители жаропрочных сталей с более высоким содержанием никеля. Эти стали имееют достаточно высокую длительную прочность при температурах 500-650 °С.

Таблица 5

Пределы ползучести и длительной прочности жаропрочных аустенитных сталей, применяемых для длительной службы*

Сталь

Температура, °С

Предел длительной прочности , МПа за время, ч

Предел ползучести , МПа, соответствующий 1 % деформации за время, ч

10 000

100 000

10 000

100 000

09Х14Н18В2Б

600

180

140

120

110

650

140

110

105

85

700

90

65

60

50

09Х14Н19В2БР(ЭИ695)

650

168

130

140

110

700

125

95

85

65

750

70

55

-

-

09Х14Н19В2БР1(ЭИ695)

600

260

230

250

170

650

215

190

200

140

700

170

140

120

85-90

12Х18Н10Т

600

150

110

-

75

650

80-100

-

-

30-40

30Х19Н9МВБТ

600

240

220

-

110

650

170

150

-

80

12Х18Н12Т

600

170

135

-

-

650

105

75

-

-

08Х16Н13М2Б(ЭИ680)

600

200

150

140-170

90-120

650

130

60**-90

100-120

50-70

700

60-70

30-50

60

20

10Х17Н13М2Т(ЭИ448)

550

280

240

-

110

600

180

130

110

60

650

110

70

90

50

700

40/80**

30

55**

28**

20Х20Н14С2(ДИ911)

650

-

-

65

-

700

-

-

30

-

800

-

-

10

-

20Х23Н13(ЭИ319)

550

240

200

150

60

600

190

150

70-80**

50**

650

110

70

50-60**

30**

700

60

36

30

14

20Х23Н18(ЭИ-417)

600

150**

100

90

60**

650

110

60**-80

50-60

40**-54

700

50**-60

35

35

28**-35

800

21

12-21

-

7**-12

20Х25Н20С2(ЭИ283)

Почти как у стали 20Х23Н18(ЭИ-417)

* Режимы термической обработки см. табл. 4.

** Данные из зарубежных источников для сталей близкого химического состава.

Сплавы на железо-никелевой основе

Сплавы на железо-никелевой основе могут быть разделены на две группы: 1) с содержанием 14-16 % Cr и 32-38 % Ni и 2) с содержанием 20-25 % Cr и 25-45 % Ni (либо Ni + Mn). Сплавы первой группы дополнительно легированы вольфрамом и титаном и обладают высокой (приблизительно равной) жаропрочностью (табл. 6). Сплавы второй группы благодаря повышенному содержанию Cr жаростойкие, по жаропрочным свойствам они уступают сплавам первой группы, например, сплав ХН38ВТ(ЭИ703).

Сплавы ХН35ВТ(ЭИ612), ХН35ВМТ, ХН35ВТЮ(ЭИ787) поставляют преимущественно в виде горячекатаных и кованных прутков и полос, а также поковок. Из сплавов ХН35В5Т, ХН38ВТ(ЭИ703) и 12Х25Н16Г7АР(ЭИ835), в основном, изготовляют горячекатаный и холоднокатаный лист и ленту, а из сплава ХН45Ю(ЭП747) - также и трубы. В основном, сплавы на железо-никелевой основе применяют для изготовления деталей паровых и газовых турбин.

Сплавы на никелевой основе

Сплавы на никелевой основе подразделяют на две группы (см. ГОСТ 5632-72): 1) сплавы, применяемые преимущественно как жаропрочные, и 2) жаростойкие сплавы, обладающие необходимым минимумом жаропрочности (табл. 7).

Таблица 6

Пределы длительной прочности и ползучести сплавов на железо-никелевой основе *1

Сталь

Температура, °С

Предел длительной прочности, МПа за время ,ч

Предел ползучести*3, , МПа

100

500

1000

10 000*2

100 000*2

ХН30ВМТ(ЭП437,ВЖ102)

650

370

-

290

230

180

210 (1/104);14 (1/105)

700

280

-

220

180

140

800

150-170

-

100-110

68

-

ХН35ВТ(ЭИ612)

600

-

-

320

270

230

650

-

-

220-230

190-200

150-160

170 (1/104);130(1/105)

700

-

-

140

95

65

110 (1/104);80 (1/105)

ХН35ВТЮ(ЭИ787)

600

650-680

550-580

520-550

420-450

-

700

380-400

320-340

280-320

240-260

-

750

300-340

240-300

200-270

170-230

-

250 (0,2/100)

800

210-240

150-180

120-160

-

-

130 (0,2/100)

ХН35В5Т

650

-

-

280

200

160

180 (1/104);130 (1/105)

700

-

-

200

150

120

120 (1/104);90 (1/105)

750

200

-

150

110

80

80 (1/104);60 (1/105)

ХН38ВТ(ЭИ703)

800

80-90

-

52

-

-

63 (5/100)*4

900

30-40

-

-

-

-

21 (5/100)*4

1000

-

-

-

-

-

9 (5/100)*4

ХН45Ю(ЭП747)

1000

20

-

-

-

-

1100

9

-

5

-

-

1200

5

-

2,5

-

-

*1 После оптимальной термической обработки.

*2 Экстраполированные значения.

*3 В скобках в числителе - деформация в %, в знаменателе - время в ч.

*4 Определено на конических образцах.

Таблица 7

Пределы длительной прочности и ползучести сплавов на никелевой основе*1

Сталь

Температура, °С

Предел длительной прочности, , МПа за время, ч

Пределы ползучести*3 , , МПа

100

200

300

1000

10 000*2

ХН65ВМТЮ(ЭИ893)

700

> 600

-

-

400

300

300 (1/10 000)

750

500

-

-

330

230

200(1/10 000)

800

300

-

-

200

140

120 (1/10 000)

ХН70ВМЮТ(ЭИ765)

600

780

750

740

650

530

-

700

450-500

420-470

400-450

310-350

220-240

200 (1/10 000)

800

220-250

210-230

190-220

140-160

-

80 (1/10 000)

ХН70ВМТЮ(ЭИ617)

700

480-520

-

420

360

-

300 (0,2/100)

800

280-300

-

210

180

-

170 (0,2/100)

850

180-200

-

-

100

-

170 (0,2/100)

ХН80ТБЮ(ЭИ407)

650

-

-

-

400

300-260

350 (1/10 000)

700

-

-

-

270

170-180

220 (1/10 000)

ХН70МВТЮБ(ЭИ598)

700

480

420

-

-

-

180 (0,2/100)

800

250

230

-

-

-

-

ХН67МВТЮ(ЭП202)

700

480-520

-

380-420

360-390

280-320

360 (1/1 000)

800

280-300

-

230-250

180-200

120-150

-

850

180-200

-

140-160

110-130

70-80

-

900

120-140

-

90-100

70-80

40-45

60 (1/1 000)

ХН75МБТЮ(ЭИ602)

700

160-170

150

-

-

-

-

800

80

70

-

-

-

43 (5/100)*4

900

29

22

-

-

-

14 (5/100)*4

ХН78Т(ЭИ435)

700

105

-

-

32-35

-

-

800

45

-

-

-

-

18(5/100)*4

900

15

-

-

-

-

7 (5/100)*4

ХН77ТЮР(ЭИ437Б)

600

680

660

-

-

450

720 (0,2/100)

700

420

400

-

350

180

260 (0,2/100)

800

200

-

-

150

-

150 (0,2/100)

ХН60Ю(ЭИ559А)

800

60-80

-

-

40-50

-

-

900

35

-

-

 20

-

24 (0,2/100)

1000

6

-

-

-

-

10 (0,2/100)

ХН60ВТ(ЭИ868)

800

110

95

87

-

-

83 (5/100)*4

900

52

43

40

-

-

34 (5/100)*4

ХН70Ю(ЭИ652)

800

90-100

-

80

-

-

-

900

35-40

-

-

-

-

25 (5/100)*4

ХН75ВМЮ(ЭИ827)

850

270 (не менее 50 ч); 250

(не менее 65 ч)

*1 После оптимальной термической обработки.

*2 Экстраполированные значения.

*3 В скобках в числителе - деформация в %, в знаменателе - время в ч.

*4 Определено на конических образцах.

Наиболее часто применяемые сплавы первой группы относятся к системе Ni-Cr-Ti-Al. Присутствие в этих сплавах Ti и Аl в количествах, превышающих их предельную растворимость в твердом растворе при температурах 650-950 °С, позволяет достигнуть после закалки и отпуска существенного эффекта дисперсионного твердения, благодаря выделению дисперсных частиц интерметаллической фазы типа Ni3(Тi, NiAl). Такая микроструктура делает сплав устойчивым против температурного воздействия при 700-800 °С и выше.

Введение в дисперсионно-твердеющие сплавы этой группы W и Мо (в сумме до  10 %), а также Nb дополнительно упрочняет твердый раствор, замедляет развитие диффузионных процессов и увеличивает количество дисперсной упрочняющей фазы. Количество дисперсной фазы увеличивают также путем увеличения суммарного содержания Ti и Al. Все это приводит к существенному возрастанию жаропрочности сплавов, что делает возможным их применение при температурах до 800-850 °С и высоких напряжениях.

К особенностям состава никелевых жаропрочных сплавов относится присутствие в них небольших добавок поверхностно-активных элементов (В, Се, иногда Ва и Мg), способствующих рафинированию металла и упрочнению границ зерен, а также небольшое содержание в них примесей (S, P, Pb, др.).

Термическая обработка этих сплавов заключается в одинарном или двойном нагреве до высоких температур (1080-1200 °С) с охлаждением чаще всего на воздухе и последующем отпуске при температурах 700-850 °С. Для наибольшей стабилизации исходной структуры применительно к деталям с длительным сроком службы рекомендуется проводить многоступенчатый отпуск при постепенно понижающейся температуре.

Жаропрочные никелевые сплавы изготовляют в виде сортового проката (прутки круглого сечения) и частично в виде поковок различной конфигурации.

Основное назначение этой группы высоколегированных сплавов - изготовление рабочих лопаток и дисков газовых турбин. Диски работают при более высоких напряжениях, чем лопатки (но при несколько пониженной температуре), поэтому материал диска должен иметь высокое сопротивление ползучести (особенно на ободе) и повышенную прочность (в ступичной части).

Прочность сплавов на никелевой основе сохраняется высокой вплоть до температур 800-900 °С. Так, при 800 °С временное сопротивление σв наиболее легированных сплавов составляет 700-800 МПа, 100-часовая длительная прочность - 250-300 МПа. В то же время характеристики пластичности δ и ψ удовлетворительны при всех температурах испытания и несколько снижаются в температурном интервале дисперсионного твердения (700-800 °С). Остаточная деформация этих сплавов при испытаниях на длительную прочность при 700-800 °С порядка 3-10 %.

В табл. 7 приведены характеристики жаропрочности никелевых сплавов.

Для длительных сроков службы наилучшее сочетание длительной прочности и пластичности у сплава ХН65ВМТЮ(ЭИ893), получившего широкое применение как материал для лопаточного аппарата стационарных газовых турбин ГТ-6, ГТН-9, ГТК-10, ГТК-16, ГТТ-12, ГТА-18, ГТУ-25, ГТУ-100. Этот сплав - основной лопаточный материал в стационарном газотурбостроении. Кроме того, благодаря исключительно высокой релаксационной стойкости этот сплав применяют для изготовления крепежных деталей турбин.

Из жаропрочных никелевых сплавов можно получать детали методом отливки (например, точным литьем по выплавляемым моделям).

Ко второй группе относятся сплавы марок ХН67МВТЮ(ЭП202), ХН60Ю(ЭИ559А), ХН70Ю(ЭИ652), ХН78Т(ЭИ435), ХН60ВТ(ЭИ868), ХН75МБТЮ(ЭИ602), применяемые преимущественно как жаростойкие. Эти сплавы, за исключением двух последних, отличаются высоким содержанием Cr (20-30 %) и практически гомогенной структурой твердого раствора после принятых режимов термической обработки (нагрев до 1000-1200 °С с охлаждением в воде или на воздухе). Эти сплавы выпускают в виде холоднокатаного или горячекатаного листа преимущественно для деталей газопроводных систем, работающих при умеренных напряжениях в условиях весьма высоких температур (до 1100-1200 °С). У этих деталей кроме достаточной технологичности (прокатываемость, штампуемость, свариваемость) и высокого сопротивления газовой коррозии (окалиностойкость) должно быть хорошее сопротивление термической усталости (термостойкость). Всем этим требованиям отвечают сплавы на никелевой основе.

У жаростойких листовых никелевых сплавов повышена пластичность в холодном и горячем состоянии, но жаропрочность ниже, чем у сплавов первой группы. Так, длительная прочность за 1000 ч составляет 40-60 МПа при 800 °С и 20-25 МПа при 900 °С (табл. 7).

Page 2

Закупаем на постоянной основе листы металлопрокат с госрезерва, мобрезерва, неликвидов, складских и производственных остатков.

Ваши предложения просим высылать на электронную почту: [email protected]

Покупаем круги, листы, квадраты, шестигранники следующих марок:

Шарикоподшипниковые стали: ШХ-15, ШХ15-В, ШХ15СГ-В, ШХ20СГ-В

Быстрорежущие стали: Р6М5 , Р18

Легированные стали: 09Г2С, 40Х ,  40ХН, 12Х2Н4А (ЭИ83), 20Х2Н4А, 30ХГСА, 38Х2МЮА

Специальные стали и сплавы: 9ХС , ХВГ , У8А , У10А , Х12МФ , Х12Ф1 ,12Х1МФ(ЭИ-575) , 5ХНМ , 12Х1МФ

Электротехнические стали:10880/Э10/АРМКО , 10895/Э12/АРМКО , 2212 , 10864 , 20895

Нержавеющие кислотостойкие стали: 10Х17Н13М2Т(ЭИ-448) , 07Х16Н6, 09Х16Н4Б(ЭП-56), 07Х16Н4Б(ЭП-56), 16Х16Н3МАД (ЭП811,ВСН21)

Нержавеющие жаропрочные стали: 20Х13 , 30Х13 , 40Х13, 14Х17Н2(ЭИ-268), 06ХН28МДТ ,08Х22Н6Т (ЭП53 0Х22Н5Т), 20Х23Н18(ЭИ-417) , 45х14н14в2м (ЭИ69), 15Х18Н12С4ТЮ-Ш(ЭИ-654-Ш), 08Х15Н5Д2Т-Ш(ВНС2,ЭП410У-Ш), 10Х11Н23Т3МР-ВД(ЭП33-ВД), 13Х15Н4АМЗ-Ш(ЭП310Ш,ВНС-5)

Постоянная потребность в металлопрокате:

1. Круги по стали 07Х16Н6 (ЭП 288, Х16Н6) , 09Х16Н4БШ(ЭП-56Ш), 25Х13Н2(ЭИ 474), 07Х17Н16(ЭП626) любых размеров

2. Шестигранники стА12,ст45,ст40Х s 5.5мм

3. Круги, листы из электротехнической(АРМКО) стали 10864, 10880/Э10/АРМКО, 10895/Э12/АРМКО,20860,20880, 20895

4. Круг, труба, лента сталь  08Х15Н5Д2Т-Ш(ВНС2,ЭП410У-Ш), 16Х16Н3МАД (ЭП811,ВСН21), 13Х15Н4АМЗ-Ш(ЭП310Ш,ВНС-5) любых типоразмеров

5. Круги листы и шестигранники из мартенситных и мартенситно-ферритных марок стали: 25Х13Н2(ЭИ 474), 14Х17Н2(ЭИ-268), 20Х13(ЭЖ-2), 95Х18(ЭИ229), 13Х11Н2В2МФ-Ш(ЭИ-961Ш), 15Х18Н12С4ТЮ-Ш(ЭИ-654-Ш), 10Х11Н23Т3МР-ВД(ЭП33-ВД), 25Х17Н2Б-Ш (ЭП407-Ш)

Готовы рассмотреть Ваши предложения по продаже следующих марок сталей:

(купим, покупка металлопроката)

Нержавеющая сталь

12Х18Н10Т(ЭЯ-1Т), 08Х17Т1, 08Х13, 12Х13 ,12Х17 , 05Х18Н10Т , 08Х18Н10 . 12Х18Н9 , 20Х13(ЭЖ-2), 14Х17Н2(ЭИ-268) ,ЭП54 (08Х21Н6М2Т) , 10Х17Н13М2Т(ЭИ-448), ЭИ844 (03Х17Н14М3), ЭИ943 (06ХН28МДТ),ЭК77 (ХН30МДБ) ,ЧС108 (02Х25Н22АМ2), 10Х17Н13М2Т(ЭИ-448), 10Х17Н13М3Т (ЭИ432), 03Х17Н14М3 (ЭИ844), ЭИ943 (06ХН28МДТ), ЭП54 (08Х21Н6М2Т), ХН65ВМБЮ-ВИ (ЭП914), ЭК77 (ХН30МДБ), 02Х18Н11-ИШ, ЭИ448 (10Х17Н13М2Т), ЭИ844 (03Х17Н14М3 ),ЭИ943 (06ХН28МДТ),ЭК77 (ХН30МДБ),ЧС108 (02Х25Н22АМ2) ХН65МВУ (ЭП760),Н65М-ВИ (ЭП982ВИ),Н70МВФ (ЭП814А),ХН63МБ (ЭП758У),ХН65МВ (ЭП567),

Инструментальная нержавеющая сталь

40Х13 ,30Х13 ,20Х13, 95Х18(ЭИ229), 03Х11Н10М2Т-ВД(ЭП678-ВД;ВНС-17) , 03Х11Н10М2Т2-ВД (ЭП853), 50Х14МФ

Жаропрочная сталь и другие

13Х11Н2В2МФ-Ш(ЭИ-961Ш), 20Х23Н18(ЭИ-417) , 10Х11Н23Т3МР-ВД(ЭП33-ВД), ЭИ211 (20Х20Н14С2), ЭИ439(15Х25Т), ЭИ652 (ХН70Ю) , ЭП670 (ХН32Т), ЭИ747 (ХН45Ю), ЭП609Ш, 29НК-ВИ, ЭП708ВД (ХН62ВМЮТ), ЭП99 ИД (ХН50МВКТЮР-ИД), ЧС110ВИ (015Х14Н19С6Б-ВИ), ЭИ435 (ХН78Т), ЭП410 (ВНС-2, 08Х15Н5Д2Т), 06Х15Н6МВФБ-Ш(ВНС-16), ЭП378 (40Х18Н2М), ЭП915 (ХН45БМТЮ-ВД), ЭИ509 (10Х13Н7М2), ЭП648 (ХН50ВМТЮБ), КВК26(26Х2НВМБР), ЭИ609Ш (07Х12НМБФ), ЭИ617 (ХН70ВМТЮ), ЭП690ВИ (03Х19Н19Г9АМ4), ЭП533(08Х20Н57М8В8Т3Р), ЭП753ИД, ЖС6К-ВИ, ЖС6У-ВИ, КВК32, ЭИ712 (12Х2НВФА), ЭП659А-ВИ, ЭП877 (ХН58ВКБТЮ), 36НХТЮ, ЭИ878 (12Х17Г9АН4), ЭИ868 (ХН60ВТ), 14Х17Н2(ЭИ-268), 07Х16Н6-Ш(ЭП-288), ЭИ100 (20Х13Н4Г9), ЭП708-ВД (ХН62ВМЮТ-ВД), ЭП437 (ХН30ВМТ), ЭП718 (ХН45МВТЮБР), ЭИ962-Ш (11Х11Н2В2МФ-Ш), ЭИ703 (ХН38ВТ), ЭИ811 (12Х21Н5Т), ЭП678-ВД (03Х11Н10М2Т), ЭИ835 (12Х25Н16Г7АР), ЭП199 (ХН56ВМТЮ), КВК32 (32Х2НВМБР), ЭП630, АБ-80, молибден М4, ЭИ435 (ХН78Т) ,ЭП33ВД (10Х11Н23Т3МР), ЭП703 (ХН38ВТ) , 20Х23Н18(ЭИ-417), 20Х25Н20С2 , ЭИ961 (11Х12Н2ВМФ) , ЭИ437Б (ХН77ТЮР) , ЭП718-ИД (ХН45МВТЮБР) , ЭП866 (15Х16Н2К5МФБФ) , ЭП410 (Х15Н5Д2Т) , ЭИ878 (12Х17Г9АН4) , ЧС4-ВИ , ЧС5-ВИ, ЭП479 (15Х16Н2АМ) , ХН60ВТ(ЭИ868), ЭИ612-ВД (ХН35ВТ-ВД), ЭП56 (09Х16Н4Б), ЭП220ВД (ХН51ВМТЮКФР), ЭИ802(1Х12ВНМФ) , 07Х16Н4Б , 07Х16Н6-Ш(ЭП-288), ЭП310Ш (ВНС5)(13Х15Н4АМ3) , 06Х14Н6Д2МБТ(ЭП-817) , ЭИ946(2Х18Н8В2), ЭП630 (46ХНМ), ЭП678УВД(03Х11Н10М2Т), ЭИ835Ш (12Х25Н16Г7АР) , ЭП698 (ХН73МБТЮ) , ЭИ654 (15Х18Н12С4ТЮ) , ЭИ481Ш (37Х12Н8Г8МФБ) , 25Х13Н2, 14X17h3(ЭИ-268) , ЧС4, ЭИ437Б ЭИ943 ЭП982ВИ ЭП310 ЭП99 ЭИ100 ЭИ747 ЭП760 ЭП199 ЭИ878 , ЭП99 ИД (ХН50МВКТЮР-ИД), ЭП410Ш (ВНС2,08Х15Н5Д2Т) , 50НП, 50Н , 20Х13Н4Г9-Н(ЭИ100), ЭИ654-Ш(15Х18Н12С4ТЮ-Ш) , 79НМ,ЭИ925 (08Х17Н5М3), СНЗ , ЭП679ВД, ЭИ814 (17ХНГТ), ЭИ 904 (09Х15Н8Ю), ЭИ435(ХН78Т), ЭП578-ВИ, 42НХТЮ, 9НК, 42НА-ВИ, ХН60ВТ, ЭП708, ЭП878-М, ЭП199, ЭП648, ЭП835Ш, 20Х23Н18(ЭИ-417), ХН78Т, 36НХТЮ, ХН60ВТ, НП2 , 15Х25Т , Супер феррит. 01Х25М2Т, Супер феррит. 01Х25ТБЮ-ВИ, ЭП410 (ВНС2) (08Х15Н5Д2Т), ЭП630 (46ХНМ), ЭП648ИД (ХН50ВМТЮБ)

Нихром. Проволока

Х20Н80н, Х20Н80, Х15Н60, молибден

Низколегированные и легированные инструментальные стали. Стали штамповые, для изготовления пресс-форм.

65Г , 65Г , 60С2А , 50ХФА , 70С3А, 65С2ВА , ст.20, ст.20Х, ст.25 , 25ХГСА , 30ХГСА, 30ХГСА-ВД, 30ХГСН2А , 38ХА ,12ХН3А, 38ХН3МАШ, 40Х2Н2МР , 40ХН2МА, 38Х2Н2МА, 18Х2Н4МА, ШХ15 , 38Х2МЮА-Ш , 15Н3МАШ, 9ХФ , ХВГ, 9ХВГ , 9ХС, У7 У8, Х12 Х12М Х12МФ Х12Ф1,4Х5МФС ,4Х4ВМФС (ДИ22) ,4Х5В2ФС(ЭИ958) ,5Х3В3МФС (ДИ23) ,3Х2В8Ф ,05Х12Н6Д2МФСГТ (ДИ80) ,А12 ,ст.45,35Г2, ст.40Х ,ст.45Х, ст.70, 3Х3Н3Ф-Ш, 5Х2МНФ (ДИ32), 8Х4В2МФС2 (ЭП761), 09А, 35Г2,

Электротехническая сталь(АРМКО)

Пружинная сталь

60С2А проволока пружинная 50ХФА, 51ХФА проволока

Быстрорежущая сталь (Быстрорез)

Р6М5, Р18, Р9К5, Р6М5К5, Р12Ф3, Р14К5Ф4 (ЭП600)

Page 3

Адрес: 109548, Россия, Москва, ул. Шоссейная 1/2

Телефон: +7 (495) 988-92-11

E-mail: Этот e-mail защищен от спам-ботов. Для его просмотра в вашем браузере должна быть включена поддержка Java-script

 Просмотреть увеличенную карту

 Схема проезда в офис:

 Схема проезда на склад:

Москва, ул. Грайвороновская, домовладение 25, строение 5
Page 4
Главная Продукция Потребности ГОСТы Стали Прайс Контакты

www.profprokat.ru

Особенности специальных сталей и пути их получения

Для придания сталям особых качеств используют специальные примеси, которые называют легирующими элементами. Они вводятся в состав сплава в процессе выплавки при создании определенных условий. В качестве подобных веществ используют никель, хром, титан, кобальт, молибден, алюминий и другие. В результате получают хромникелевые, марганцевые, кобальтовые, титановые стали и им подобные. Для углеродных сталей применяют в основном марганец и кремний, так как именно эти компоненты в нужных пропорциях придают нужные свойства подобным сплавам.

Классификация

Основным параметрам для классификации специальных сталей является их структура. У таких материалов критические точки смещены книзу, а потому при медленном охлаждении на воздухе они могут приобретать дополнительные качества. На основании этого их подразделили на четыре класса.

Мартенситные стали

Структура таких материалов игольчатая и состоит из мартенсита, который подразумевает содержание углерода не менее 0,15 %, хрома около 11-17 % и ряда дополнительных компонентов в виде ванадия, никеля, вольфрама, молибдена. Она преобладает во многих чистых металлах и металлах, прошедших закалку. При этом в мартенситный компонент входит углеродный раствор железа в виде кристаллической решетки, которая имеет неравновесную структуру. Именно поэтому мартенситные стали обладают значительным внутренним напряжением. К таким материалам относят сплавы под марками:

  • 20Х13 – содержит 12-14 % хрома, до 1 % марганца и кремния, 0,16-0,25 % углерода (легирование никелем не проходит);
  • 10Х12НДЛ – отличается большим содержанием никеля (до 1,5 %);
  • 18Х11МНФБ – в состав входят молибден до 1,1 %, хром 11,5 %, углерод 0,8 %, никель 1 %;
  • 10Х9МФБ, 12Х11В2МФ, 13Х11Н2В2МФ и 15Х11МФ – легируются молибденом и ванадием в разных пропорциях.

Всем перечисленным материалам присуща высокая твердость, устойчивость к коррозии, жаропрочность, способность к самозакаливанию, водородоустойчивость и малая пластичность. Но при таких показателях они довольно хрупкие. В связи с этим их резка и сваривание довольно затруднительны.

Перлитные стали

Подобные специальные виды сталей относятся к низко- или среднелегированным. В их состав входит перлит и феррит. Причем оба компонента легируются хромом. В результате материал обладает высокой устойчивостью к хладноломкости.

Кроме этого, на исходные качества сплава влияет скорость охлаждения. При ее изменении перлит может приобретать различные переходные структуры. Но многое зависит от, какие легирующие примеси в стали содержаться. Некоторые могут способствовать повышению прочности, вязкости и чувствительности к термической обработке.

К перлитным сталям относятся 12МХ, 15ХМ, 12Х1МФ, 20ХМ, 25Х1МФ, 25Х2М1Ф, 18Х3МВ, 20Х3МВФ. Все материалы могут подвергаться закалке, но при разной температуре.

Аустенитные стали

Сплавы такого характера отличаются тем, что имеют наибольшее количество примесей. В результате этого они сохраняют структуру аустенита при любой скорости охлаждения. Для их упрочнения не прибегают к помощи термической обработки. Тем не менее, они могут иметь разные характеристики. При содержании хрома 12-18 % повышается устойчивость к коррозии, а при 17-25 % – хладостойкость. Также с помощью примесей можно изменять показатели по жаростойкости и жаропрочности.

В целом аустенитные стали обладают большой вязкостью, хорошей плотностью и высоким сопротивлением к механическому воздействию. Из негативных сторон стоит выделить трудность обработки резцом.

Перечень специальных сплавов этого класса довольно обширен, так как к нему относятся высоконикелевые, марганцевые, хромникелевые, хромоникельмарганцевые, метастабильные и другие сплавы.

Карбидные стали

Сплавы карбидного класса в своем составе содержат значительное количество углерода, хрома, молибдена, вольфрама и ванадия. Все эти компоненты способствуют формированию прочной аустенитной матрицы и устойчивых карбидов. При кристаллизации из жидкого состояния, в результате которого происходит уменьшение растворения углерода в аустените, в сплаве образуется ледебурит. Он способен сохранять высокую твердость при значительных температурах, а потому широко используется для изготовления инструментов для быстрого резания различных сталей. Наиболее ярким примером таких сталей является материал, выпускаемый под маркой Р6М5. Также к этому классу относятся хромовольфрамовые, хромомолибденовые, высокохромистые сплавы.

Влияние примесей на стали

Различные примеси способны придавать металлам нужные характеристики. Так для повышения твердости используют углерод, марганец, хром, молибден. Улучшить вязкость помогают никель и ванадий. Для усадки используют марганец, кремний, алюминий. Сопротивление истиранию повышают марганец, никель, хлор. Отменную устойчивость к коррозии дают никель, хром, медь. Но важно не только правильно скомбинировать примеси. Итоговые характеристики во многом зависят и от их пропорций.

Например, специальные марганцевые стали должны содержать не менее 14 % соответствующего компонента. При отклонении этого показателя меняется структура сплава:

  • 0,4-0,6 % – мартенситная;
  • 10 % и 12 % – аустенитная;
  • 0,5 % и 3,5 % – перлитная.

При этом содержание хлора остается неизменным во всех трех случаях. В целом Мn влияет на теплопроводность, поэтому нагрев и охлаждение таких материалов следует проводить с особой осторожностью. Изделия из него получают только посредством отливки, так как резка очень затруднена. Но марганцевые стали хорошо обрабатываются под давлением и не обладают магнитными качествами.

Еще одним примером специальных сталей является хромистый сплав. Соответствующий компонент относится к карбидообразующим, поэтому в некоторые стали добавляют не более 1 % Cr. Даже при таком содержании повышение критических точек неизбежно, поэтому обязательно проводят закалку материала при высоких температурах.

1 % Cr содержится также в инструментальных сплавах. В таком количестве он повышает твердость и режущие характеристики.

В последнее время легирование сплавов проводят не одним компонентом, а сразу несколькими. В таком случае удается увеличить влияние примесей на стали и получить материалы с особыми качествами. К таким относятся:

  • быстрорежущие – не теряют твердости после нагрева;
  • износостойкие – устойчивы к механическому изнашиванию, свариваются после нагрева;
  • автоматные – дополнительно легируются свинцом, кальцием и селеной, обладают малой прочностью;
  • пружинные – отличаются хорошей эластичностью, вязкостью и упругостью;
  • строительные – характеризуются твердостью, ударной вязкостью и относительным удлинением.

Это далеко не весь перечень специальных сталей. Их существует великое множество, поэтому о составе или характеристиках того или иного материала лучше подробнее узнать у производителя.

15 февраля 2017

Поделиться с друзьями:

tdspecstal.ru

Смотрите также

Календарь

ноябрь декабрь 2018 январь
ПНВТСРЧТПТСБВС
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31      

Мы в Соцсетях

 

vklog square facebook 512 twitter icon Livejournal icon
square linkedin 512 20150213095025Одноклассники Blogger.svg rfgoogle
© 2020 Содержание, карта сайта.