ЛЕКЦИЯ 11 Легированные стали Классификация легирующих

ЛЕКЦИЯ 11

Легированные стали

Классификация легирующих элементов Металлы железной группы Тугоплавкие металлы Легкие металлы Редкоземельные металлы Co, Ni, Mn W, Mo, Nb, V, Cr Al, Ti La, Ce, Nd, Y, Sc

Ni, Mn Cr, W, Mo, Ti, V, Si Влияние легирующих элементов на полиморфные превращения в железе

Влияние легирующих элементов на критические точки в диаграмме железо -углерод

Влияние легирования на положение точек S и Е диаграммы Fe-C

Превращение перлита в аустенит

Влияние легирующих элементов на характер диаграмм изотермического распада аустенита

Влияние легирующих элементов на диаграмму изотермического превращения аустенита и мартенситное превращение: а – перлитный класс; б – мартенситный класс; в – аустенитный класс

Влияние легирующих элементов на температуру начала мартенситного превращения

Вторичная твердость легированной стали

Влияние легирующих элементов на твердость и ударную вязкость стали

Влияние легирующих элементов на порог хладноломкости стали

Маркировка легированной стали

Маркировка и классификация легированных сталей

Маркировка легированных сталей [ 1 ][ 2 ][ 3 ][ 4 ] 1 – буквы (группа сталей по назначению) 2 - содержание углерода 3 - содержание легирующих элементов 4 - металлургическая обработка

[ 1 ][ 2 ][ 3 ][ 4 ] [ 1 ]У – углеродистая сталь А – автоматная Р – режущая (быстрорежущая) Е – магнитная Э - электротехническая

[ 1 ][ 2 ][ 3 ][ 4 ] [ 2 ] - содержание углерода Одна цифра – в десятых долях Две цифры – в сотых долях Нет цифры – около 1 %

[ 1 ][ 2 ][ 3 ][ 4 ] [ 3 ] – содержание легирующих элементов Цифра после буквы показывает количество легирующего элемента в % При отсутствии цифры - количество около 1%

[ 1 ][ 2 ][ 3 ][ 4 ] [4]Буквы в конце маркировки показывают металлургическое качество А – повышенное качество (меньше вредных примесей) ЭД – электродуговой переплав ЭШ – электрошлаковый переплав СШ – обработка синтетическим шлаком и т. д.

Классификация сталей по степени легирования 1. Малолегированные до 2, 5% 2. Среднелегированные от 2, 5 до 10% 3. Высоколегированные более 10%

Классификация легированных сталей 1. 2. 3. 4. По качеству По структуре в равновесном состоянии По структуре в нормализованном состоянии По назначению

Классификация по качеству P % S % 1. Обыкновенного качества 0, 04 0, 05 2. Качественная 0. 035 3. Высококачественная 0, 025 4. Особовысококачественная 0, 025 0, 015

Классификация по структуре в равновесном состоянии ( после отжига) 1. Доэвтектоидные 2. Эвтектоидные 3. Заэвтектоидные 4. Ледебуритные (карбидные)

Классификация по структуре в нормализованном состоянии ( после охлаждения на воздухе) 1. Перлитные 2. Ферритные 3. Мартенситные 4. Аустенитные 5. Со смешанной структурой

Классификация по назначению 1. 2. 3. Конструкционные Инструментальные Специальные

Конструкционные стали Основные требования: - эксплуатационные - технологические - экономические

Эксплуатационные требования – работоспособность в различных условиях Конструкционная прочность – это комплекс механических свойств, обеспечивающий надежную и длительную работу материала в условиях эксплуатации

ФАКТОРЫ ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ КОНСТРУКЦИОННУЮ ПРОЧНОСТЬ 1. Металлургическая природа и структура сплава 2. Напряженно-деформированное состояние 3. Внешние условия работы

1. МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ ПРИРОДА И СТРУКТУРА СПЛАВА 1. Природа сплава. (химический состав, тип кристаллической решетки, наличие дефектов кр. решетки) 2. Строение сплава. (макро и микроструктура, внутренние напряжения и т. д. )

2. НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ 1. Схема приложения нагрузки 2. Конструкция детали 3. Масштабный фактор

3. ВНЕШНИЕ УСЛОВИЯ 1. Агрессивная среда 2. Температура 3. Продолжительность работы

Основные критерии прочности материала 1. Предел прочности 2. Предел текучести 3. Твердость 4. Предел выносливости 5. Жесткость конструкции 6. Вязкость разрушения 7. Ударная вязкость 8. Хладноломкость

Испытания на растяжение

Испытание на растяжение

Испытания на ударную вязкость

Испытания на вязкость разрушения

Вязкость разрушения

Усталостный излом

Длительная прочность

Испытания на длительную прочность

Вязкий излом

Хрупкий излом

Влияние температуры на ударную вязкость металла

Температура полухрупкости Т 50 Температура полухрупкости показывает температуру, при которой 50% излома носит вязкий характер, 50% - хрупкий. То есть это границы хладноломкости детали. Зная рабочую температуру, всегда нужно выбирать такую сталь, чтобы граница хладноломкости была на 20 -40 С ниже рабочей. Для снижения хладноломкости вводят Ni, Mo.

Основные принципы выбора марки стали

Основные параметры для выбора марки материала 1. Механические свойства при заданной схеме термообработки Предел текучести σт Относительное удлинение δ Ударная вязкость а н 2. Прокаливаемость. Критический диаметр dкр 3. Хладноломкость Температура полухрупкости Т 50 4. Специальные свойства в зависимости от условий эксплуатации Износостойкость Жаропрочность Жаростойкость Коррозионная стойкость

Конструкционные стали

Строительные стали

Строительные стали

Цементуемые стали

Улучшаемые стали

Шарикоподшипниковые стали

Пружинорессорные стали

Автоматные стали

Высокопрочные стали

14 Г 2 АФ σ02 = 400 МПа 12 ГН 2 МФАЮ σ02 = 750 МПа 14 ХГН 2 МДАФ σ02 = 900 МПа

25 ХГНТА σв = 1500 МПа 30 ХГСН 2 А σв =1750 МПа 40 ХСН 2 МА σв = 2000 МПа

Н 18 К 9 М 5 Т σв = 2100 МПа Н 17 К 10 М 2 В 10 Т σв = 2350 МПа Н 12 К 12 М 10 Т 10 σв = 3000 МПа

08 Х 15 Н 5 Д 2 Т σв = 1450 МПа 03 Х 12 Н 10 Д 2 ТБ σв = 1800 МПа

25 Н 24 М 4, 24 Н 21 Г 2 С 2 М 4 30 Х 10 Г 10, Х 14 АГ 12