Прочие стали и сплавы с особыми свойствами. - раздел Машиностроение, Ознакомление со способами получения, составом и свойствами неметаллических конструкционных материалов, применяемых в машиностроении 1. Шарикоподшипниковые Стали.Хромовая Сталь С Массовым Содер...
1. Шарикоподшипниковые стали.Хромовая сталь с массовым содержанием 0,95…1,15 % С и 0,4…1,65 Сr образует группу высококачественных шарикоподшипниковых сталей (ГОСТ 801–78) ШХ6, ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ (цифра указывает среднее массовое содержание хрома в десятых долях процента). Являясь заэвтектоидными, эти стали после закалки и низкого отпуска имеют структуру скрытокристаллического (так называемого бесструктурного) мартенсита с дисперсными равномерно рассеянными карбидами (Fe, Cr7)C3, что определяет их высокую твердость (HRC 62…65) и износоустойчивость, необходимую для того, чтобы противостоять сложным сосредоточенным и переменным напряжениям, возникающим в зоне контакта шариков или роликов с беговыми дорожками колец подшипников качения. Эти стали используют также для деталей насосов высокого давления, храповых механизмов, нагруженных роликов машин, пальцев, копиров и др. Прецизионные подшипники изготовляют из сталей вакуумно-дугового переплава ШХ15Ц1, ШХ15–ШД.
Для изготовления крупных подшипников используют цементируемые и цианируемые стали марок 20Х2Н4–Ш, 20Х3Г2Ф, 18ХГТ. Для подшипников, работающих в агрессивных средах, применяют коррозионно-стойкие стали марок 12X13, 20X13 и др.
2. Высокопрочные и износоустойчивые стали.Высокопрочными называют стали с временным сопротивлением на разрыв σв = 1800 МПа и выше. Такие стали находят применение в машино-, ракето- и самолетостроении.
Мартенситостареющими сталями называют высоколегированные безуглеродистые (С < 0,03 %) сплавы железа с массовым содержанием Ni 10…25 %, содержащие также Со, Mo, Ti, Al, Cr, Сu и др.
Как было сказано выше, при таком массовом содержании никеля сплавы, даже не содержащие углерода, после охлаждения на воздухе имеют структуру мартенсита. Мартенситостареющими являются, например, стали марок Н18К9М5Т, Н12К15М10, Н10Х11М2Т (эта сталь содержит также 0,2 % А1).
При нагреве до температуры 800-880 °С и выдержке легирующие элементы переходят в γ-твердый раствор. Охлаждением на воздухе фиксируется железоникелевый мартенсит, имеющий высокую пластичность (δ = 18…20 %, ψ = 75…80 %) и ударную вязкость КС = 2000…3000 кДж/м2 при прочности σв = 900…1100 МПа. Это позволяет производить после закалки вытяжку и обработку давлением и резанием. Полученные детали упрочняют старением – выдержкой при 450…500°С, которая обеспечивает выделение мелкодисперсных интерметаллидных фаз Ni3Ti, Fe2Mo, Ni3Mo, NiAl. При этом прочность повышается до значения σв = 2400 МПа.
Мартенситостареющие стали применяют также в криогенной технике, так как при низких температурах они обладают высокой прочностью и достаточной вязкостью.
В качестве износоустойчивой стали широкое распространение получила высоколегированная сталь марки 110Г13Л, содержащая 0,9…1,3 % С и 11,5…14,5 % Мn (аустенитный класс). Эта сталь обладает очень высокими вязкостью и сопротивляемостью ударному истиранию: в условиях больших давлений и ударной нагрузки твердость и износостойкость ее возрастает от наклепа. Из этой стали изготовляют стрелки и крестовины железных дорог, черпаки и козырьки землечерпальных машин, гусеницы тракторов. Детали из стали марки 110Г13Л получают литьем и закаливают после нагрева до 1000…1050°С для растворения карбидов, снижающих вязкость и прочность стали. После закалки сталь имеет структуру аустенита без карбидов и ввиду большой вязкости и способности наклёпываться очень трудно поддается обработке резанием, ее обрабатывают при малых режимах резания твердосплавным инструментом и абразивами.
3. Коррозионно-стойкие стали.В промышленности используют хромовую сталь марок 20X13, 40X13, а также хромоникелевую сталь. Хромовая сталь устойчива против коррозии не только на воздухе, но и в агрессивных средах (например, в азотной кислоте), при повышенной температуре; ее применяют для изготовления лопаток турбин, цилиндров высокого давления, труб пароперегревателей и т. д. При массовом содержании Сr 25…30 % и С 0,1…0,2 % (ферритный класс) сталь является окалиностойкой, способной выдерживать длительные нагревы до температуры 1100 °С без образования окалины (и стали марок 15Х25Т, 15Х18СЮ и др.).
Хромоникелевая сталь является коррозионно- и кислотостойкой. Она применяется для изготовления аппаратуры в нефтяной, химической, пищевой промышленности (стали марок 12Х18Н9, 08Х18Н10Т). Хромоникелевые стали дороги, поэтому по возможности их стараются заменить сталями, в которых часть никеля заменена марганцем (например, сталь 10Х14Г14НЗТ).
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.
4. Жаростойкие и жаропрочные стали. Вкачестве жаростойких применяют стали мартенситного класса под общим наименованием сильхромов (40Х9С2, 40Х10С2М и др.). Эти стали используют, например для изготовления клапанов двигателей внутреннего сгорания. Сталь аустенитного класса 45Х14Н14В2М, применяемая для клапанов мощных двигателей, обладает одновременно высокой жаропрочностью и жаростойкостью.
5. Прочие стали и сплавы с особыми свойствами.Магнитомягкие стали применяют для изготовления трансформаторов, сердечников и полюсов электромагнитов и реле, статоров и роторов электродвигателей. Эти стали имеют малую коэрцитивную силу и высокую магнитную проницаемость, а также малые потери на гистерезис и вихревые токи; они содержат до 4,8 % Si (определяющего высокое удельное сопротивление) и относятся к ферритному классу. Углерод, сера, кислород и азот являются вредными примесями в магнитомягких сталях, так как они не растворяются в феррите и образуют химические соединения Fe3C, FeO, FeS, Fe4N, резко понижающие магнитную проницаемость и увеличивающие потери от гистерезиса
Магнитотвердые стали марок ЕХ3, ЕХ5К5, а также У8…У10 используют для изготовления постоянных магнитов; они обладают малой магнитной проницаемостью, большой и устойчивой коэрцитивной силой, большой остаточной индукцией.
Стали и сплавы с высоким сопротивлением применяют для электрических печей сопротивления. Хромоалюминиевые низкоуглеродистые (0,06…0,18 % С) стали ферритного класса марок Х13Ю4, 0Х23Ю5, 0Х27Ю5А имеют удельное сопротивление 1,18…1,47 мкОм · м и рабочую температуру 900…1250 °С. Однако эти стали малопластичны, а при высоких температурах становятся ползучими и могут провисать под действием собственной массы.
Никелевые сплавы (нихромы) марки Х20Н80 (20 % Сr, 80 % Ni) и др., а также ферронихромы марок Х25Н60 (25 % Fe, 15 % Сr, 60 % Ni) и Х25Н20 имеют удельное сопротивление 0,83…1,17 мкОм·м и несколько меньшую (до 1150°С) рабочую температуру, однако они более пластичны и прочны при нагреве; их применяют для промышленных электропечей и бытовых нагревателей. Эти материалы выпускаются в виде ленты, проволоки и прутков. Для реостатов используют сплав на основе меди – манганин.
Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения используют для деталей приборов, которые должны обладать постоянством размеров при изменении температуры (в заданных пределах) или иметь заданный коэффициент расширения. Установлено несколько марок сплавов на железоникелевой основе (ГОСТ 10994–74). В системе сплавов Fe–Ni коэффициент линейного расширения уменьшается с увеличением массового содержания никеля и при 36 % Ni и 64 % Fe он равен нулю; при большем массовом содержании никеля он снова возрастает. В связи с этим сплав Н36 используют для деталей приборов и механизмов, которые должны сохранять постоянство размеров при нагреве (до +100 °С) и охлаждении (до –100 °С) – штриховые меры в метрологии, эталоны измерители, геодезические и астрономические приборы и т. д.
Для деталей приборов с заданным значением коэффициента расширения и спаев с электровакуумным стеклом используют другие марки сплавов на железоникелевой основе, некоторые из которых добавочно легируются кобальтом или медью. С этой же целью применяют более дешевые железохромовые сплавы (например, 18ХТФ).
Тема 22. Металлокерамические твёрдые сплавы, их маркировка и область применения.
Вопросы... Цели и задачи дисциплины Материаловедение и технология материалов... Связь дисциплины Материаловедение и технология материалов с другими дисциплинами...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Прочие стали и сплавы с особыми свойствами.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Продукты доменной плавки.
1. Исходные материалы для производства чугуна:
1.Железные руды:
-красный железняк, или гематит Fе2О3; содержит в
Производство стали в электрических печах.
1.Шихтовыми материалами для выплавки стали являются жидкий или твердый чугун, стальной и чугунный лом, стружка, обрезки (скрап), железорудные окатыши, ферросплавы (перечисленные ма
Непрерывная разливка (в кристаллизатор).
1. Выплавленная в печи сталь выпускается в ковш и разливается в изложницы или кристаллизатор, либо разливке предшествует рафинирование стали. Внепечное рафинирова
Понятие о свойствах металлов.
1. Большое число различных металлов, которые применяют в технике, можно разделить на черные и цветные.
Черные металлы имеют темно-серый цвет, большую плотность, вы
Методы контроля качества изделий.
1.Макроанализ. Для макроанализа приготовляют образец – шлиф или излом, по которому выявляют макроструктуру – строение металла или сплава, видимое невооруженным глазом или в
Деление железоуглеродистых сплавов на стали и чугуны.
1. На диаграмме состояния (рис. 21) представлены две системы сплавов. Система Fе – Fе3С называется неустойчивой (метастабильной) в связи с тем, что цементит представляе
Структуры, получаемые при различных скоростях охлаждения.
1.При нормальной температуре доэвтектоидные стали имеют структуру феррит плюс перлит, эвтектоидные – перлит, заэвтектоидные – перлит + цементит, то есть исходное состояние всех ст
Нормализация.
1. Термической обработкой называют совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения металлических сплавов, находящихся в твердом состоянии, для изме
Отпуск. Виды отпуска.
1. Процесс закалки стали заключается в ее нагреве до определенной температуры (на 30...50° выше линии GSK по диаграмме Fe – Fe3C), выдержке и последующем быстром
Дефекты и брак при термической обработке.
1. Низколегированные стали при закалке охлаждают в воде, так же как и углеродистые. Увеличение содержания легирующих элементов в стали вызывает понижение теплопро
Азотирование.
1. Целью химико-термической обработки является получение поверхностного слоя стальных изделий, обладающего повышенными твердостью, износоустойчивостью, жаростойкостью или корро
Газовое цианирование.
3. Диффузионная металлизация, её виды.
1. Цианирование.Цианирование – насыщение поверхностного слоя одновременно углеродом и азотом; оно бывает жидкостным
Влияние примесей на свойства углеродистой стали.
Наличие небольшого количества обычных примесей в стали не влияет существенно на положение критических точек и характер линий диаграммы железо – цементит, поэтому сталь можно рассматривать с извест
Углеродистые инструментальные стали.
1. По химическому составу стали подразделяют на малоуглеродистые (до 0,3% С), среднеуглеродистые (0,3...0,65 % С) и высокоуглеродистые (свыше 0,65% С). По качеству ра
Легирование чугунов, их маркировка и область применения.
1.Сталь, содержащая, кроме постоянных примесей (марганец, кремний), один или несколько специальных элементов или повышенные концентрации марганца и кремния (>1 %), называется
Цементируемые стали.
1. Низколегированные стали.Согласно ГОСТ 19282–73, установлено 28 марок такой стали. Они содержат 1,5…2,5 % легирующих элементов, которые определяют измельчение перлитной составля
Быстрорежущие стали.
1.Условия работы отдельных видов инструментов различны и для различных видов инструментов применяют материалы, наиболее подходящие по своим качествам к данным условиям работы.
Получение металлокерамических твердых сплавов.
1. Металлокерамические твердые сплавы.Эти сплавы применяют в виде пластинок к режущему инструменту и инструменту для буров при бурении горных пород, а также в виде фильер дл
Сверхтвердые инструментальные материалы.
1. Минералокерамика – синтетический материал, основой которого служит глинозем ( А12О3), подвергнутый спеканию при температуре 1720…1750 °С. Минералокерамика
Спеченные алюминиевые сплавы.
1. Алюминий и его сплавы. Характерные свойства алюминия – высокая пластичность, теплопроводность, электропроводность и малая прочность. Он слабо подвергается коррозии на воздухе,
Титан и его сплавы.
1. Механические свойства металлического магния очень невысоки, поэтому для изготовления деталей он не применяется. Магниевые сплавы обладают меньшими удельным весом, теплопроводн
Оловянные и свинцовые баббиты.
4. Металлокерамические пористые подшипниковые сплавы,
1. Антифрикционные,илиподшипниковые сплавы применяют для изготовления подшипников.
Методы борьбы с коррозией металлов.
1.Разрушение металлов под воздействием окружающей среды называют коррозией. Другими словами, коррозия – это процесс превращения металлов в окисленное состояние.
Классифик
Полимеризация и поликонденсация полимеров.
1. Полимерами называют вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок, или мономерных звеньев, соединенных между собою химическим
Способы получения изделий из пластмасс и их применение.
1.Пластическими массами (пластиками) называют материалы, которые при определенной температуре приобретают пластические свойства, то есть способность принимать в результате пресс
Применение резиновых изделий.
1.Резинойназывают продукты химической переработки каучука и вулканизирующих веществ (сера, натрий), осуществляемой при помощи термической обработки (горячая вулканизация) ил
Применение древесины в сельхозпроизводстве.
1.Древесина используется в качестве конструкционного материала в различных отраслях промышленности как в натуральном, так и переработанном виде.
Преимущества древесины:
Основные типы клеевых материалов и их применение.
1.Лакокрасочные материалы – это жидкие композиции, образующие после нанесения и высыхания пленку, соединяющуюся с окрашиваемой поверхностью. Эту пленку называют лакокрасочным покры
Фрикционные материалы.
1. Прокладочные материалы предназначены для создания герметичности сопрягаемых деталей с целью предохранения от попадания пыли, а также вытекания смазки, газов и др. К прокладочны
Применение порошковых сплавов в ремонтном производстве
1. Сплавы, получаемые из металлических порошков прессованием и последующим спеканием без расплавления, называют порошковыми, а метод получения – порошковой металлургией.
Механическая обработка напыленных покрытий.
1.Плазменное напыление представляет собой дальнейшее развитие техники металлизации распылением. Физическое понятие «плазма» было введено в 1923 г. Лангмером для обозначения газообр
Органоволокниты.
1. Карбоволокниты (углепласты) представляют собой композиции, состоящие из полимерного связуюшего (матрицы) и упрочнителей в виде углеродных волокон (карбоволокон
Сплавы с эффектом памяти.
1. Металлические стекла, или аморфные сплавы, получают путем охлаждения расплава со скоростью, превышающей скорость кристаллизации (106…108 °С/с). В этом случ
Бескислородная керамика.
1. Керамика – неорганический материал, получаемый из отформованных минеральных масс в процессе высокотемпературного обжига. В результате обжига (1200…2500 °С) форм
Основные сведения об изготовлении литейной формы.
1.Процесс получения заготовок деталей машин и других изделий методом литья называют литейным производством. Отливают заготовки массой от нескольких граммов до сотен тонн практиче
Прокатка, ее виды. Понятие о прокатном производстве.
1. Обработка давлением основана на способности металлов необратимо изменять свою форму без разрушения под действием внешних сил. Она обеспечивает получение заготовок для производст
Новости и инфо для студентов