Влияние легирующих элементов на свойства стали. Состав, свойства и методы термической обработки хромистых сталей с повышенной прочностью и стойкостью против коррозии в агрессивных и окислительных средах. Технологии закалки окалиностойких сильхромов.
Марки и состав хромистых нержавеющих сталей ГОСТ 5632-72 Состав, свойства и термическая обработка хромистых сталей с особыми свойствами 6.1 Полунержавеющие коррозионные стали, содержащие 5-10% хрома 6.3 Нержавеющие хромистые стали (10-17% Cr) мартенситного классаЛегированные стали и сплавы, содержащие значительное количество цветных металлов, применяют для изготовления ответственных деталей различного назначения, поскольку именно легированные стали и сплавы обладают комплексом высоких физико-механических и других свойств. Процесс введения в сталь различных элементов, способствующих повышению ее свойств, называется легированием, а получаемые в результате этого стали называются легированными. Легирование значительно повышает прочность и твердость при сохранении хорошей вязкости стали, увеличивает ее прокаливаемость, позволяет проводить закалку в умеренных охладителях. Легирование придает сталям ряд особых свойств: жаропрочность, коррозионную стойкость, окалиностойкость, магнитоустойчивость и многие другие свойства. Сталь, легированная хромом, обладает повышенной прочностью, твердостью, износостойкостью, стойкостью против коррозии в агрессивных и окислительных средах.Низколегированные цементуемые стали повышенной прочности марок 15Х, 15ХА и 20Х применяются для деталей (преимущественно некрупных), подвергаемых цементации и закалке и работающих в условиях износа при трении (втулки, пальцы, шестерни, толкатели, валики и т.д.) Изделия из хромистых сталей в зависимости от назначения, формы, размеров и требований к свойствам сердцевины можно подвергать различной термической обработке для получения надлежащих свойств. Цементация с двойной закалкой и отпуском обеспечивает наиболее высокие свойства сердцевины. Однако при этом увеличивается коробление, что требует повышенных припусков на отделочную механическую обработку, или, где возможно, введения операции правки детали. Такой технологический процесс усложняет и удораживает изготовление деталей, поэтому цементацию с двойной закалкой рационально применять для наиболее ответственных деталей, работающих при наличии ударных и знакопеременных нагрузок и требующих высокой вязкости сердцевины.Термически обрабатываемая (улучшаемая) низколегированная сталь повышенной прочности марки 30Х применяется для различных некрупных деталей, подвергаемых закалке и отпуску, которые должны обладать увеличенной прочностью по сравнению с углеродистой сталью (оси, валики, рычаги, болты, гайки и т.д.) Горячая деформация производится в интервале 1200-800?С.Стали высокой прочности и вязкости марок 25Х, 38ХА и 40Х применяются для изготовления различных нагруженных деталей, повергающихся закалке и отпуску, - валов, осей, коленчатых валов, рычагов, пальцев, шестерен, ответственных болтов, шпилек и т.п. Горячая деформация производится в интервале 1200-800?С.Стали высокой прочности марок 45Х и 50Х применяются после закалки и отпуска для изготовления деталей, обладающих трущимися поверхностями, подвергающихся истиранию без значительных ударных нагрузок (валы, оси, крупные шестерни, пальцы и т.п.) Горячая деформация производится в интервале 1200-800?С.Одним из эффективных методов защиты стали от коррозии является введение в его состав таких элементов, которые образуют на его поверхности стойкие защитные пленки, предохраняющие основной металл от разрушения. Железо с хромом образует непрерывный ряд твердых растворов, поэтому можно получать сталь с высоким содержанием хрома в твердом растворе. К хромистым нержавеющим сталям относятся также и стали 12Х 17, 08Х 17Т, 14Х 17Н 2, 15Х 25Т, 12Х 28, содержащие большее количество хрома, а также небольшие добавки никеля и титана. Стали этой группы вследствие повышенного содержания хрома и присадки молибдена являются теплостойкими и обладают повышенной коррозийной стойкостью в ряде активных химических сред. При содержании 5% Cr сталь приобретает окалиностойкость до 600?С, а сталь с 10% Cr имеет окалиностойкость до 700?С.
План
Оглавление
Введение
1. Общая характеристика хрома
2. Общая характеристика хромистых сталей
3. Состав, свойства и обработка конструкционных хромистых сталей
3.1 Стали марок 15Х, 15ХР и 20Х
3.2 Сталь марки 30Х
3.3 Стали марок 35Х, 38ХА, 40Х, 35ХРА И 40ХР
3.4 Стали марок 45Х и 50Х
Введение
Легированные стали и сплавы, содержащие значительное количество цветных металлов, применяют для изготовления ответственных деталей различного назначения, поскольку именно легированные стали и сплавы обладают комплексом высоких физико-механических и других свойств.
Современная техника связана с применением высоких скоростей, больших давлений, повышенных температур, воздействием агрессивных сред и многими другими характерными факторами. Высокие скорости и большие давления вызывают возникновение высоких напряжений в деталях машин и узлах конструкций.
Углеродистые стали не обладают достаточно высокими механическими и физико-химическими свойствами и не отвечают требованиям, предъявляемым к металлам в современном машиностроении. Одним из основных способов повышения свойств стали является введение в нее различных элементов. Процесс введения в сталь различных элементов, способствующих повышению ее свойств, называется легированием, а получаемые в результате этого стали называются легированными.
Введение легирующих элементов приводит к образованию новы фаз и структурных составляющих, изменяет кинетику превращений, вызывает новые явления и изменяет технологию термической обработки. Легирующие элементы, вводимые в углеродистую сталь, изменяют ее механические и физические свойства. Легирование значительно повышает прочность и твердость при сохранении хорошей вязкости стали, увеличивает ее прокаливаемость, позволяет проводить закалку в умеренных охладителях. Легирование придает сталям ряд особых свойств: жаропрочность, коррозионную стойкость, окалиностойкость, магнитоустойчивость и многие другие свойства.
Хром является наиболее распространенным легирующим элементом. Хром один из самых твердых металлов. Обладает высокой химической стойкостью. Большинство соединений хрома имеют яркую окраску, причем самых разных цветов. За эту особенность элемент и был назван хромом, что в переводе с греческого значит "краска".
Получение чистого хрома - дорогой и трудоемкий процесс. Поэтому для легирования стали применяют главным образом феррохром, который получают в дуговых электропечах непосредственно из хромита (хромовой руды). Восстановителем служит кокс.
Сталь, легированная хромом, обладает повышенной прочностью, твердостью, износостойкостью, стойкостью против коррозии в агрессивных и окислительных средах. Присутствие хрома увеличивает прокаливаемость стали. При содержании в стали 13% хрома она становится нержавеющей. Дальнейшее увеличение содержания хрома придает стали антикоррозиозность при высоких температурах, а также магнитоустойчивость.
Хром имеет решетку К 8 с параметрами, близкими к параметрам ?-железа, поэтому хром и ?-железо неограниченно растворяются друг в друге. С увеличением содержания хрома в стали происходит сужение области ?-твердого раствора.
Маркировка легированных сталей производится с применением буквенно-цифровой индексации. Для обозначения хрома как легирующего элемента используется буква Х. Цифры перед буквой Х указывают содержание хрома в целых процентах (см. Приложение 2).
Низкоуглеродные хромистые стали относятся к цементуемым сталям; по сравнению с аналогичными углеродистыми сталями они обладают повышенными характеристиками прочности. Предназначены главным образом для изготовления деталей, работающих в условиях износа при трении: втулок. Пальцев, шестерен, толкателей, валиков и т.д.
По сравнению с цементуемыми хромникелевыми сталями хромистые стали имеют меньшую прокаливаемость, несколько пониженную вязкость при примерно одинаковых характеристиках прочности в сердцевине. Кроме того, эти стали более склонны, чем хромоникелевые, к росту зерна при длительной цементации и к короблению при закалке.
Эти особенности ограничивают применение хромистых сталей в общем машиностроении; они используются для изготовления некрупных деталей относительно просто формы при небольшой глубине цементации (до 1,0-1,5 мм).
Среднеуглеродистые хромистые стали можно разделить по свойствам на три группы: с содержанием углерода ~0,3%, с содержанием углерода ~0,4%, с содержанием углерода ~0,5%.
Все эти стали могут применяться для изготовления различных деталей общего, а иногда и специального машиностроения, требующих повышенной прочности и большей прокаливаемости по сравнению с соответствующей углеродистой сталью.
Вязкость среднеуглеродистых хромистых сталей почти не уступает вязкости аналогичных углеродистых сталей. Наличие в стали хрома при достаточном содержании углерода придает ей повышенную износостойкость.
Так же как хромистые низкоуглеродистые стали, стали со средним содержанием углерода обеспечивают наилучший комплекс механических свойств в термически обработанном состоянии (после закалки и отпуска).
Среднеуглеродистые хромистые стали, как правило, склонны к отпускной хрупкости, поэтому после высокого отпуска охлаждение их должно быть ускоренным. Более крупные детали целесообразно охлаждать в масле, а более мелкие - в масляном воздухе в больших садках. Недопустимо производить охлаждение с печью.
Мелкие детали из среднеуглеродистых хромистых сталей при работе в условиях трения и износа можно подвергать цианированию. Для крупных деталей с той же целью можно применить местную (или общую) поверхностную закалку при индукционном нагреве.
ГОСТОМ 4543-57 рекомендуются для применения хромистые стали, легированные бором. Эти стали (15ХР, 35ХРА, 40ХР) отличаются от аналогичных хромистых сталей более мелкозернистым строением и высокой прокаливаемостью.
