Пройти Антиплагиат ©



Главная » Материаловедение: материалы, применяемые в машиностроении » Стали и сплавы с особыми свойствами: нержавеющие, шарикоподшипниковые, пружинные, автоматные



Стали и сплавы с особыми свойствами: нержавеющие, шарикоподшипниковые, пружинные, автоматные

Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная. Найти рефераты и курсовые по данной теме Уникализировать текст 



В эту группу входят автоматные, пружинные, шарикоподшипниковые, коррозионностойкие, теплоустойчивые, жаропрочные, электротехнические и другие стали и сплавы.
 
Автоматные стали
Для улучшения обрабатываемости резанием применяют углеродистые стали с повышенным содержанием серы (0,08—0,3 %) и фосфора (0,06 %). В этих сталях сера находится в виде сульфидов марганца, вытянутых вдоль направления прокатки, которые способствуют образованию короткой и ломкой стружки. При повышенном содержании серы уменьшается трение между стружкой и инструментом из-за смазывающего действия сульфида марганца. Фосфор, повышая твердость, прочность и порог хладноломкости, способствует образованию ломкой стружки и получению гладкой блестящей поверхности при резании.
Улучшение обрабатываемости стали достигается и микролегированием такими химическими элементами, как Pb, Ca, Se и Те, которые образуют в структуре металлические и неметаллические включения. Эти включения работают в очаге резания как смазочный материал в виде тончайшего слоя, препятствующего схватыванию материала инструмента с материалом обрабатываемой детали, вследствие чего стружка легче отделяется. Легирование стали свинцом (0,15—0,3 %) повышает скорость резания на 20—35 %, а при сохранении постоянной скорости резания увеличивает стойкость инструмента в 2—7 раз.
Автоматные легированные стали делятся:
• на сернисто-марганцовистые свинецсодержащие: АС 14; АС35Г2; АС45Г2;
• легированные никелем свинецсодержащие: АС12ХН; АС14ХН;
• легированные никелем и молибденом свинецсодержащие АС19ХГН; АС20ХГНМ; АСЗОХМ; АС38ХГМ; АС40ХГНМ.
 
Пружинные стали общего назначения
Пружины, рессоры и другие упругие детали испытывают упругую деформацию. В то же время многие из них испытывают циклические нагрузки. Поэтому основные требования к пружинным сталям — обеспечение высоких значений пределов упругости, текучести, выносливости, а также необходимой пластичности и сопротивления хрупкому разрушению.
Стали, используемые для пружин и рессор, содержат 0,5—0,75 % С. Их дополнительно легируют кремнием (до 2,8 %), марганцем (до 1,2%), хромом (до 1,2 %), ванадием (до 0,25 %), вольфрамом (до 1,2 %) и никелем (до 1,7 %), при этом происходит измельчение зерна, способствующее возрастанию сопротивления стали малым пластическим деформациям, а следовательно стойкости против ослабления.
Широкое применение нашли кремнистые стали 55С2; 60С2А; 70СЗА. Однако они могут подвергаться обезуглероживанию и графитизации, резко снижающим упругость и выносливость материала. Устранение этих дефектов, а также повышение прокаливаемости и торможение роста зерна при нагревании достигается дополнительным введением в кремнистые стали хрома, ванадия (60С2ХФА), вольфрама (65С2ВА) и никеля (60С2Н2А).
Лучшими технологическими свойствами, чем кремнистые стали, обладает сталь 50ХФА, широко используемая для изготовления автомобильных рессор. Клапанные пружины изготовляют из стали 50ХФА, не склонной к обезуглероживанию и перегреву, но имеющей малую прокаливаемость. Повышают прокаливаемость легированием стали марганцем (50ХГФА).
Термическая обработка легированных пружинных сталей (температура закалки 850—880 °С, температура отпуска 380—550 °С) обеспечивает получение высоких пределов прочности и текучести.
Существенное (до двух раз) повышение предела выносливости рессор достигается их поверхностным наклепом посредством дробеструйной и гидроабразивной обработок.
Для изготовления пружин также используют холоднотянутую проволоку (или ленту) из высокоуглеродистых сталей: 65; 65Г; 70; У8; УЮ и др.
Пружины и другие элементы специального назначения изготовляют из высокохромистых сталей и сплавов: 30X13; 03Х12Н10Д2Т; 12Х18Н10Т; 09Х15Н8Ю.
 
Шарикоподшипниковые стали
Основной причиной выхода из строя подшипников качения является контактная усталость металла, проявляющаяся в выкрашивании частиц и отслаивании тонких пластин с рабочих поверхностей деталей (шелушение).
Для обеспечения работоспособности изделий шарикоподшипниковая сталь должна обладать высокой твердостью, прочностью и контактной выносливостью. Это достигается повышением качества металла — его очисткой от неметаллических включений и уменьшением пористости посредством использования электрошлакового или вакуумно-дугового переплава.
При изготовлении деталей подшипника широко используют шарикоподшипниковые (Ш) хромистые (X) стали ШХ15 и ШХ15СГ (число 15 указывает содержание хрома в десятых долях процента). Эти стали содержат по 1 % С. Сталь ШХ15СГ дополнительно легирована кремнием (0,5 %) и марганцем (1,05 %) для повышения прокаливаемости.
Отжиг стали на твердость порядка 190 НВ обеспечивает обрабатываемость полуфабрикатов резанием и штампуемость деталей в холодном состоянии.
Закалка деталей подшипника (шариков, роликов и колец) осуществляется в масле при температуре 840—860 °С. Перед отпуском детали охлаждают до 20—25 °С для обеспечения стабильности их работы (путем уменьшения количества остаточного ау-стенита). Отпуск стали проводят при температуре 150—170 °С в течение 1—2 ч. Оптимальные условия обеспечения работоспособности изделий достигаются в том случае, если шарики имеют несколько большую твердость (62—66 HRC) по сравнению с роликами и кольцами (61—65 HRC для стали ШХ15).
Детали подшипников качения, испытывающие большие динамические нагрузки, изготовляют из сталей 20Х2Н4А и 18ХГТ с последующей их цементацией и термической обработкой.
 
Коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы
Стали, устойчивые к электрохимической и химической коррозии, называют коррозионностойкими (нержавеющими). Устойчивость стали против коррозии достигается введением в нее химических элементов, образующих на поверхности плотные, прочно связанные с основой защитные пленки, препятствующие непосредственному контакту стали с агрессивной средой, а также повышающие ее электрохимический потенциал в данной среде. Так, введение более 12—14 % Сг резко изменяет электрохимический потенциал стали с отрицательного на положительный и делает ее коррозионностойкой в окружающей среде, а также в других промышленных средах.
Коррозионностойкие стали делят на две группы: хромистые и хромоникелевые.
Хромистые коррозионностойкие стали изготовляют трех типов: с 13, 17 и 27 % Сг. При этом в сталях с 13 % Сг содержание углерода может изменяться, в зависимости от требований, от 0,08 до 0,40 %. Структура и свойства хромистых сталей зависят от количества хрома и углерода.
Стали с низким содержанием углерода (08X13, 12X13) пластичны, хорошо свариваются и штампуются. Их подвергают закалке в масле (температура 1000—1050 °С) с высоким отпуском при температуре 600—800 °С и используют для изготовления деталей, испытывающих ударные нагрузки (например, клапаны гидравлических прессов) или работающих в слабоагрессивных средах (например, лопаток гидравлических и паровых турбин и компрессора). Эти стали можно использовать при температурах до 450 °С (длительно) и до 550 °С (кратковременно). Стали 30X13 и 40X13 обладают высокой твердостью и повышенной прочностью. Эти стали закаливают при температуре 1000—1050 °С в масле и отпускают при температуре 200—300 °С. После такой обработки они сохраняют мартенситную структуру, характеризуются высокой твердостью (50—52 HRC) и достаточной коррозионной стойкостью. Стали 30X13 и 40X13 используют для изготовления карбюраторных игл, пружин, хирургических инструментов и т. д.
Высокохромистые стали ферритного класса (12X17,15Х25Т и 15X28) обладают более высокой коррозионной стойкостью по сравнению со сталями, содержащими 13 % Cr. Эти стали термической обработкой не упрочняются: они склонны к сильному росту зерна при нагревании свыше 850 °С. Для измельчения зерна и повышения сопротивления коррозии сталь легируют титаном (15Х25Т).
Хромоникелевая сталь является коррозионно- и кислотостойкой. Ее используют для изготовления аппаратуры в нефтяной, химической и пищевой промышленности (стали марок 12Х18Н9, 08Х18Н10Т). Хромоникелевые стали дороги, поэтому по возможности их стараются заменить сталями, в которых часть никеля заменена марганцем (например, сталь 10Х14П4НЗТ).
Для получения аустенитной структуры, определяющей высокую коррозионную стойкость, сталь выдерживают при температуре 1150—1100 °С для растворения карбидов и охлаждают в масле или на воздухе.
 
Жаростойкие и жаропрочные стали
Жаростойкие стали и сплавы обладают стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температуре выше 550 °С, работают в нагруженном или слабонагруженном состояниях.
Жаропрочные стали и сплавы способны работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладают при этом достаточной жаростойкостью.
Для повышения жаростойкости сталь легируют хромом, алюминием и кремнием. Введение в высокохромистые стали (8—13% хрома) вольфрама и ванадия совместно с молибденом способствует повышению их жаропрочности.
В качестве жаростойких сталей применяют стали мартенситного класса под общим наименованием сильхромов (10Х13СЮ, 40Х9С2, 40Х10С2М и др.). Их используют для изготовления клапанов газораспределительного механизма. Стали аустенитного класса 45Х14Н14В2М обладают одновременно высокой жаростойкостью и жаропрочностью.
 



Лекция, реферат. Стали и сплавы с особыми свойствами: нержавеющие, шарикоподшипниковые, пружинные, автоматные - понятие и виды. Классификация, сущность и особенности. 2018-2019.

Оглавление книги открыть закрыть

Материалы, применяемые в машиностроении
Углеродистые стали
Углеродистые стали обыкновенного качества
Качественные углеродистые стали
Инструментальные углеродистые стали
Чугуны: классификация и свойства
Ковкий чугун
Высокопрочный чугун
Антифрикционные чугуны
Легированные стали: свойства и классификация
Конструкционные легированные стали
Инструментальные легированные стали
Стали и сплавы с особыми свойствами: нержавеющие, шарикоподшипниковые, пружинные, автоматные
Электротехнические стали и сплавы
Порошковые материалы
Сплавы цветных металлов
Медь и ее сплавы
Алюминий и его сплавы
Антифрикционные сплавы
Композиционные материалы
Композиционные материалы с металлической матрицей
Материалы с неметаллической матрицей
Конструкционные материалы на органической основе
Пластмассы: состав, свойства и классификация
Резины: состав, свойства и виды
Конструкционные материалы на неорганической основе
Неорганическое стекло: свойства и классификация
Теплозвукоизоляционные стекловолокнистые материалы
Ситаллы: получение и свойства
Керамические материалы: свойства и виды
Графит и его свойства
Защитные материалы и их виды




« назад Оглавление вперед »
Инструментальные легированные стали « | » Электротехнические стали и сплавы






 

Похожие работы:

Воспользоваться поиском

 

Учебники по данной дисциплине

Производственное оборудование и станки
Стандартизация, метрология, сертификация. Учебник