Стали и сплавы специального назначения

Нержавеющие стали, например, марок 1Х13, 3Х13, XI7, 0Х18Н9, 1Х18Н9Т, которые в таких средах, как воздух и кислоты, в сотни раз более коррозионно стойки, чем железо. Стали марок 1Х13 и XI 7, в которых содержание углерода не превышает 0,15 %, относятся к ферритному классу. Сталь марки 3Х13 с содержанием углерода около 0,3 % – к мартенситному. Стали марок 0Х18Н9 и 1Х18Н9Т относятся к аустенитному классу. В последних наивысшие свойства достигаются после быстрого охлаждения (закалки), когда они находятся в состоянии пересыщенного аустенита. После закалки структура стали 0Х18Н9 представляет собой однородный аустенит, а в стали 1Х18Н9Т на фоне аустенита располагаются карбиды и нитриды титана. К недостаткам стали 0Х18Н9 надо отнести ее склонность к межкристаллитной коррозии, вызываемой тем, что в процессе эксплуатации при повышенных температурах с течением времени из пересыщенного аустенита по границам зерен начинают обособляться хромистые карбиды, вокруг которых аустенит сильно обедняется хромом. Коррозионная стойкость границ зерен понижается и они начинают окисляться. Сталь 1Х18Н9Т лишена этого недостатка, так как титан связывает углерод в стойкие карбиды и препятствует образованию карбидов хрома.

Износостойкие стали, например, высокомарганцовистая сталь Гадфильда марки Г13, содержащая 1,0 – 1,3 % и 13 – 14 % Мn. После закалки в воде с 1050 – 1100 °С она имеет аустенитную структуру. Отличительной особенностью этой стали является повышенная способность к наклепу.

Стали (а чаще сплавы) с заданными физическими свойствами -магнитными, электросопротивления, термического расширения. Примером легированной стали с особыми магнитными свойствами является кремнистая трансформаторная сталь, содержащая 4 % Si.

Характерным примером сплавов с заданными тепловыми свойствами являются инвар – сплав железа с 36 % Ni и ковар – сплав железа с 29 % Ni и 18 % Со. Инвар обладает коэффициентом теплового расширения, близким к нулевому значению в пределах температур от 0 до 100 °С, и применяется в приборостроении.

У ковара коэффициент теплового расширения такой же, как у тугоплавких стекол, и потому он используется в электровакуумной промышленности для спайки со стеклами.

2. Выполнение работы

1. Изучить микрошлифы стали 20 и 20Х после цементации и медленного охлаждения, а также шлифы этих же марок после цемен­тации и закалки с низким отпуском. Зарисовать схему микрострук­туры от поверхности к центру.

2. Провести измерение микротвердости на приборе ПМТ-3 от поверхности к центру на образцах после цементации и термообработки. Сделать выводы о влиянии хрома на структуру и твердость стали. Данные свести в таблицу по форме 1.

3. Изучить микрошлифы стали 40 и 40ХНМА в отожженном состоянии и после улучшения (закалки с 850 °С на мартенсит с отпуском при 550 °С на сорбит).

4. Зарисовать схемы микроструктур. Измерить твердость на приборе Роквелла. Сделать вывод о влиянии легирующих элементов структуру и данные свести в таблицу по форме 2

5. Изучить и зарисовать микрошлифы стали ХВТ, Р18 и 08Х1 Н9Т в различных состояниях. Обозначить структурные составляющие.