Легированные цементируемые стали

Цементация стали — поверхностное диффузионное насыщение малоуглеродистой стали углеродом с целью повышения твёрдости, износоустойчивости.

После насыщения углеродом, закалки и низкого отпуска (200°С) изделия имеют высокую поверхностную твердость - 58-63 HRC, при вязкой центральной части 15-30 HRC.

По мех. свойствам после терм. обработки подразделяют:

· среднепрочные - до 700 Мпа

· повышенной прчности - более 700 Мпа - применяются для изготовления небольших деталей, испытывающих средние нагрузки, а также знакопеременные ударные нагрузки. В основном комплекснолегированные (20ХН3А) используются для изготовления деталей средних и больших размеров, работающих в условиях интенсивног изнашивания при повышенных нагрузках. При этом дктали малочувствительны к перегреву и хорошо прокаливаютя (18Х2Н4А). Пр: зубчатые колеса, поршневые пальцы, ролики.

  16. Легированные улучшаемые стали.

Среднеуглеродистые легированные стали приобретают высокие механические свойства после термическо­го улучшения — закалки и высокого отпуска (500 - 650 °С) на структуру сорбита. Улучшение этих сталей в отличие от нормализации обеспечива­ет повышенный предел текучести в сочетании с хорошей пластичностью и вязкостью, высоким сопротивлением развитию трещины. Кроме то­го, улучшение заметно снижает порог хладноломкости.

Улучшаемые легированные стали применяют для большой группы деталей машин, работающих не только при статических, но и в условиях циклических и ударных нагрузок (валы, штоки, шатуны, кулачковые муфты, поршневые пальцы и др.).

  17. Высокопрочные стали и сплавы.

Это стали, имеющие временное сопротивление 180…200 кг/мм². В качестве высокопрочных широкое применение получили стали с содержанием углерода 0,45…0,50%, дополнительно легированные Cr, Mo, W и V. После закалки и низкотемпературного отпуска временное сопротивление этих сталей достигает 200…220 кг/мм² при сравнительно удовлетворительной пластичности и вязкости. Такие стали находят применение в машино-, ракето- и самолетостроении.

  18. Пружинные стали.

Указанные стали используют для изготовления рессор, пружин и упругих элементов различного назначения. Основные требования к этим сталям – высокое сопротивление малым пластическим деформациям (высокий предел упругости) и высокий предел выносливости при достаточных пластичности и сопротивлении хрупкому разрушению. Стали должны обладать хорошей закаливаемостью и прокаливаемостью.

Этими свойствами обладают углеродистые стали, содержащие более 0,5…1,0%С (например, стали 65, 85), а также стали, легированные кремнием, марганцем, вольфрамом, ванадием, хромом и другими элементами (стали марок 50С2, 60С2А, 70С3А, 60С2ХФА, 65С2ВА и др.). Стали подвергают закалке от 830…850°С в масле (в случае больших сечений – в воде) и отпуску при 400…520°С.

После закалки по всему объему должна быть мартенситная структура. Присутствие остаточного аустенита, продуктов эвтектоидного или промежуточного превращений ухудшает пружинные свойства.

  19 Износостойкие и коррозионно-стойкие стали.

В качестве износостойкой стали широкое применение нашла высокомарганцовистая сталь 110Г13Л, содержащая 0,9…1,3%С и 11,5…14,5%Mn. Из нее изготавливают крестовины железнодорожных и трамвайных путей, ковши экскаваторов, щеки дробилок и другие детали машин и механизмов, работающих в условиях абразивного изнашивания, высоких давлений и ударных нагрузок.

После литья структура стали 110Г13Л состоит из аустенита и избыточных карбидов (Fe,Mn)₃С, выделяющихся по границам зерен и снижающих прочность и вязкость стали. Литые изделия подвергаются закалке с нагревом до 1100⁰С и охлаждением в воде. При такой термообработке карбиды растворяются, и сталь приобретает более устойчивую аустенитную структуру.

Характерной особенностью стали 110Г13Л является ее способность сильно упрочняться под действием холодной деформации. При ударных нагрузках происходит деформационное упрочнение аустенита и образование ε-мартенсита с ГПУ-решеткой, что приводит к высокой износостойкости. В

 20. Жаростойкие и жаропрочные стали.

Жаропрочные сплавы и стали - материалы, работающие при высоких температурах в течение заданного периода времени в условиях сложно - напряженного состояния и обладающие достаточным сопротивлением к коррозии в газовых средах.

Жаростойкие сплавы и стали - материалы, работающие в ненагруженном или слабо - нагруженном состоянии при повышенных температурах (более 550 °C) и обладающие стойкостью к коррозии в газовых средах.

Основой жаростойких и жаропрочных сплавов могут быть никель, кобальт, титан, железо, медь, алюминий. Наиболее широкое распространение получили никелевые сплавы. Они могут быть литейными, деформируемыми и порошковыми. Наиболее распространенными среди жаропрочных являются литейные сложнолегированные сплавы на никелевой основе, способные работать до температур 1050-1100 °C в течение сотен и тысяч часов при высоких статических и динамических нагрузках.

 Для жаропрочных сплавов и сталей основным полезным свойством с практической точки зрения является с пособность материала выдерживать механические нагрузки в условиях высоких температур.
Основным практически полезными свойствами жаростойких сталей и сплавов является коррозионная стойкость материала в газовых средах при высоких температурах.

В то же время, с точки зрения производства готовых изделий важную роль играют технологические свойства. При создании деформируемых сплавов необходимо обеспечить достаточную технологическую пластичность при обработке давлением, в том числе при температурах 700-800 °С, а литые сплавы должны иметь удовлетворительные литейные свойства (жидкотекучесть, пористость).

21. Инструментальные стали: для режущего, ОМД, мерительного инструмента.

  Инструментальные стали по назначению подразделяются на три группы: стали для режущего инструмента, стали для мерительного инструмента и стали для штампов и пресс-форм.

Углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая) и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква А, стоящая за цифрами, указывает, что сталь высококачественная, содержащая серы и фосфора не более 0,025 %. Углеродистые инструментальные стали подразделяются на марки: У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13.

Эти стали обладают небольшой прокаливаемостью, поэтому они применяются только для инструментов небольшого сечения (критический диаметр 10—12 мм).

 Сталь У7 применяется для изготовления инструментов, подвергающихся ударам и требующих повышенной вязкости при умеренной твердости (зубила, кузнечные штампы, клейма).

 Сталь X применяют для изготовления токарных, строгальных и долбежных резцов. Прокаливается в сечении до 25 мм. Сталь 9ХС применяют для изготовления сверл, фрез, метчиков, плашек, разверток. Прокаливается в сечении до 35 мм. Сталь 13Х применяется для изготовления мелких инструментов, бритвенных ножей, лезвий, острых хирургических инструментов, шаберов, гравировальных инструментов. Критический диаметр при закалке в масле 10— 15 мм. Сталь 11ХФ применяется для изготовления метчиков и других режущих инструментов диаметром до 30 мм. Сталь 9ХФ применяется для изготовления пил, ножей, кернеров, пуансонов для холодной обрезки заусенцев. Сталь ХВГ применяется для изготовления протяжек, длинных метчиков, разверток и других изделий. Сталь ХВСГ применяется для изготовления плашек, клейм, разверток.

Легированные инструментальные стали, так же как и углеродистые, не обладают теплостойкостью, и инструменты

Быстрорежущие стали обозначают буквой Р (рапид — скорость), цифры после этой буквы указывают содержание основного легирующего элемента — вольфрама в процентах.

Дополнительное легирование быстрорежущих сталей молибденом, кобальтом, ванадием обозначается в марке буквами М, К, Ф и цифрами, показывающими их количество. Содержание ванадия (до 2 %) и хрома (примерно 4 % во всех сталях) в марке не указывается.

Быстрорежущие стали предназначены для изготовления высокопроизводительного режущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания. Имеют высокую теплостойкость (красностойкость) (до 620—640 °С) и износостойкость.

Теплостойкость (сохранение высокой твердости при нагреве до температуры 500—620 °С) достигается легированием стали карбидообразующими элементами (вольфрамом, молибденом, хромом, ванадием).