Hydratool.ru

Журнал "ГидраТул"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Краткая характеристика легированных, инструментальных, жаростойких сталей

Краткая характеристика легированных, инструментальных, жаростойких сталей

Легированные стали в отличие от углеродистых кроме углерода, железа и обычных примесей содержат определенное количество добавок (лигирующие элементы):
хром — X,
вольфрам — В,
молибден — М,
медь — Д,
кремний — С,
алюминий — Ю,
бор — Р,
цирконий — Ц,
никель — Н,
ванадий — Ф,
марганец — Г,
кобальт — К,
титан — Т,
фосфор — П,
ниобий — Б.
Каждый легирующий элемент имеет свое назначение.
Свойства легированных сталей зависят от содержания в них легирующих элементов.
Никель и хром улучшают механические свойства , повышают жаростойкость и коррозионную стойкость сталей.
Вольфрам повышает твердость, прочность , улучшает режущие свойства стали при высоких температурах (красностойкость).
Марганец повышает твердость, износостойкость , сопротивление ударным нагрузкам сталей.
Кремний повышает упругие свойства стали , увеличивает кислотостойкость сталей.
Титан увеличивает жаропрочность и кислотостойкость стали.
Молибден улучшает механические свойства при нормальной и повышенной температурах, несколько повышает свариваемость сталей. .
Ванадий улучшает пластические свойства стали , измельчает ее микроструктуру.
Кобальт увеличивает ударную вязкость и жаропрочность сталей.

Легированные стали по назначению подразделяются :
*конструкционные,
*инструментальные,
*стали со специальными свойствами.
Конструкционные стали (низколегированные).
Большинство низколегированных сталей содержат углерод нe более 0,6%.
Основные легирующие элементы низколегированных сталей — хром, никель, кремний, марганец.
Другие легирующие элементы вводят в сталь в небольших количествах, чтобы дополнительно улучшить ее свойства. Общее количество легирующих элементов у большинства сталей не превышает 5%.

Конструкционные низколегированные стали (ГОСТ 19281-73, 19282-73) обладают наилучшими механическими свойствами после термической обработки.
При маркировке легированных сталей первые две цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента, следующая за ними буква — условно обозначение легирующего элемента, входящего в сталь.
Если количество легирующего элемента составляет 2% и более, то после буквы ставится еще цифра, указывающая это количество.
(пример: ст.15Х — сталь содержит 0,15% углерода и до 1% хрома, ст.20Х2Н4А — сталь содержит 0,20% углерода, около 2% хрома, 4% никеля, высококачественная (А), т. е. содержит меньше вредных примесей серы и фосфора).
Конструкционные легированные стали ст.19Г, ст.14Г, ст.17ГС, ст.14ХГС наиболее широко применяют при строительстве нефтегазопроводов высокого давления диаметром до 820 мм.
Сталь 14Г2 используют для крупных листо-сварных конструкций доменных печей, пылеуловителей, воздухонагревателей.
Сталь 17ГС предназначается для корпусов аппаратов, днищ, фланцев и других деталей паровых котлов, работающих при температурах до 475° С.

Хромокремненикелевые стали ст.10ХСНД, ст.15ХСНД используют для сварных ферм, конструкций мостов, вагонов, рам, аппаратов и сосудов химической промышленности.
Стали ст.35ГС и ст.25Г2С применяются для изготовления арматуры гладкого и периодического профилей, для армирования обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Конструкционные легированные стали хорошо свариваются, не образуют при сварке горячих и холодных трещин. Механические свойства сварных соединений аналогичны свойствам основного металла.

В машиностроении применяют большое количество марок конструкционных легированных сталей, главным образом для изготовления ответственных деталей машин и металлических конструкций:
*валов двигателей,
*тяжелонагруженных зубчатых колес экскаваторов, автокранов и других строительных машин,
*деталей и арматуры, работающих при повышенных температурах.
Из кремнистых сталей изготовляют рессоры и пружины.

Читайте так же:
Как собрать квартирный электрощиток

Инструментальные стали.
Инструментальные легированные стали подразделяются:
*низколегированные с содержанием легирующих элементов до 5%,
*высоколегированные с содержанием легирующих элементов более 10%.

Низколегированные инструментальные стали (ГОСТ 5950-2000):
ст.ХВГ, ст.9ХС, после термической обработки обладают более высокими показателями механических свойств по сравнению с углеродистыми инструментальными сталями: имеют более высокую твердость после термообработки (62-65 HRC), повышенные износостойкость и теплостойкость (до 200-250°С), меньшую чувствительность и склонность к перегреву и короблению при термообработке.
Низколегированные инструментальные стали применяют для изготовления режущих инструментов большого сечения, работающих при небольших скоростях резания: ручных сверл, протяжек, разверток, гребенок.

Высоколегированные инструментальные стали (ГОСТ 19265-76) содержат большое количество легирующих элементов, образующих в структуре стали химические соединения с углеродом (преимущественно карбиды).
Основной легирующий элемент таких сталей — вольфрам.
Изделия, изготовленные из высоколегированных инструментальных сталей с большим количеством карбида, сохраняют высокие твердость, прочность и износостойкость при температурах 600-620° С, которые появляются в режущей кромке при резании металлов с большой скоростью.
Такие стали называют быстрорежущими.
В состав быстрорежущих сталей входят 0,7-0,95% углерода, 3,1-4,4% хрома, 8,5-19% вольфрама, 1-2,5% ванадия. Маркируются быстрорежущие стали следующим образом:
ст.Р9, ст.Р18, ст.Р12, где буква Р обозначает, что сталь быстрорежущая, цифры 9, 18, 12 показывают среднее содержание вольфрама, предусмотренное стандартом.

У быстрорежущих сталей появляются высокие показатели механических свойств после сложной термической обработки. Из таких сталей изготовляют сверла, фрезы, долбяки, протяжки, развертки, пилы, напильники для твердых металлов и другой инструмент.
К быстрорежующим относяться ст.Р14Ф4, кобальтовые ст.Р9К5, ст.Р9КЮ, кобальто-ванадиевые ст.Р10К5Ф5, ст.Р18К5Ф2 и вольфрамо-молибденовая ст.Р6МЗ.
Эти стали обладают повышенной теплостойкостью, меньшей хрупкостью.
Применяют их для изготовления режущих инструментов, предназначенных для обработки жаропрочных и нержавеющих сталей с высокой вязкостью, титановых сплавов и пластмасс.

Стали со специальными свойствами (ГОСТ 5632-72).
В зависимости от основных свойств стали подразделяются на коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные и износостойкие. Такие стали содержат большое количество легирующих элементов (10-35%).

Коррозионностойкие нержавеющие стали обладают высокой стойкостью против электрохимической коррозии.
По основным легирующим элементам — хрому и никелю, коррозионностойкие стали бывают хромистые и хромоникелевые.
(к этим сталям относят: ст.12Х18Н9Т, ст.5Х18Н9, ст.15Х25Н19С, ст.45Х17Г13НЗЮ, ст.55Х18П4СТ и другие)
Коррозионностойкие стали применяют для изготовления арматуры, коллекторов выхлопных систем, деталей паровых и газовых турбин, деталей химического машиностроения и т.д.
Жаростойкие стали , обеспечивающие длительную стойкость деталей в работе при небольших нагрузках, можно использовать при температурах выше 550° С.
Такие стали устойчивы против химического разрушения поверхности в газовых средах.
К жаростойким сталям относятся стали марок ст.25Х23Н7С, ст.30X21HI2C, ст.15Х6С10, ст.12X13, ст.09Х14Н16Б, ст.15X28. Применяют эти стали для изготовления клапанов двигателей внутреннего сгорания, лопаток компрессоров, деталей котельных установок, газовых турбин, труб пароперегревателей и других деталей, работающих при высоких температурах и небольшом давлении.
Жаропрочные стали , обеспечивающие длительную стойкость деталей в работе, можно применять при высоких температурах и больших нагрузках; при этом они сохраняют жаростойкость и высокие показатели механических свойств (прочности, пластичности).
К жаропрочным сталям относятся стали марок ст.12Х8ВФ, ст.10X11Н20ТЗР, ст.09Х16Н4Б;
их применяют для изготовления деталей турбин, трубопроводов установок сверхвысокого давления и других деталей.

Читайте так же:
Как сделать пескоструйку в домашних условиях видео

Износостойкая сталь (ГОСТ 2176-77) марки ст.110Т13Л, получившая наибольшее распространение, содержит в среднем 1,1% углерода и 13% марганца.
Такая сталь очень трудно обрабатывается режущим инструментом, поэтому ее используют для получения деталей, требующих незначительной механической обработки.
Детали изготовляют методом литья, поэтому в маркировке стали на конце стоит буква Л.
Из этой стали отливают стрелки железнодорожных путей, гусеницы бульдозеров, щеки каменных дробилок, зубья ковшей экскаваторов, черпаки и козырьки землечерпательных машин, драг и другие детали.

Стойкость нержавеющей стали

Нержавеющая сталь или нержавейка – это сталь, стойкая к коррозии (разрушению в результате окисления) в атмосферных условиях либо в агрессивных средах. Нержавейка широко применяется в областях народного хозяйства в качестве материала деталей, имеющих повышенные требования к эксплуатационным характеристикам: прочности, надежности, долговечности, работе в жестких и экстремальных условиях.

  • Никель – повышает прочность, пластичность, коррозионностойкость
  • Марганец – при содержании выше 1% повышает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок
  • Титан – повышает прочность, сопротивление коррозии
  • Кобальт – повышает жаропрочность, магнитопроницаемость
  • Молибден – увеличивает красностойкость, прочность, коррозионностойкость при высоких температурах
  • Ниобий – повышает кислотостойкость

Стойкость к коррозии определяется образованием на поверхности детали нерастворимой оксидной пленки, препятствующей взаимодействию стали с внешней средой. Немаловажное значение имеет при этом качество поверхности, однородность стали, рабочие нагрузки и агрессивность окружающей среды. В высоко агрессивных следах (растворы соляной, серной, фосфорной кислот и т.п.) требуемая коррозионная стойкость достигается благодаря применению дополнительных легирующих элементов (никель, молибден, медь…) Состав и соотношение легирующих элементов (марка нержавеющей стали) выбирается для конкретных условий эксплуатации изделия.

По химическому составу нержавеющая сталь подразделяется на хромистые, хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые стали.

Хромистые нержавеющие стали.

Делятся на мартенситные, полуферритные и ферритные, причем полированные стали с мартенситной структурой обладают наилучшей сопротивляемостью коррозии. Хромистые стали применяются для изготовления клапанов гидравлических прессов, турбинных лопаток, режущего инструмента, пружин, предметов быта.

Хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые нержавеющие стали.

Делятся на аустенитные, аустенитно-ферритные, аустенитно-мартенситные и аустенитно-карбидные. Аустенитные стали подразделяются на склонные к межкристаллической коррозии (МКК) и стабилизированные — с добавками Ti и Nb. Уменьшение содержания углерода (до 0,03%) существенно снижает склонность стали к МКК.

Стабилизированные аустенитные стали применяются для изготовления сварной аппаратуры, работающей в агрессивных средах, для изготовления изделий, подвергающихся воздействию температур 550-800 °С. Стали, склонные к МКК, после сварки, как правило, подвергаются термической обработке.

Читайте так же:
Вместимость кислородного баллона м3

Для изготовления высоконагруженных элементов конструкций, работающих при повышенных температурах (до 550 °С), применяются нержавеющие стали аустенитно-мартенситного типа, обладающие значительной прочностью, высокой вязкостью и хорошей свариваемостью.

В настоящее время промышленно изготавливается более 100 марок нержавейки, из них около 20 формируют основу рынка сбыта. Это такие стали как 12Х18Н10Т, 20Х23Н18, 20-40Х13, 10Х17Н13М2Т и др. Широко применяются аналогичные стали импортного производства, изготовленные по американским или европейским стандартам: AISI 304, AISI 309s, AISI 310s, AISI 321 AISI 430 и т.д.

Нержавеющая сталь поставляется производителям в виде проката (лист, круг, шестигранник, квадрат…) либо изделий (труба, уголок…). Следует отметить что общий объем и доля потребления нержавейки растет как во всем мире, так и на территории Российской Федерации.

Самостоятельная работа "Сплавы. Способы получения металлов"
тренажёр по химии (9 класс) на тему

Смирнова Мария Владимировна.

Самостоятельная работа включает 12 вопросов, 2 варианта.

Скачать:

ВложениеРазмер
test_sposoby_polucheniya_metallov_splavy.doc147.5 КБ

Предварительный просмотр:

«Получение металлов. Сплавы» Вариант

1. Сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода от 2 до 4,5% называется …

2. Легирующий элемент, придающий стали твердость, жаропрочность, износоустойчивость – это …

3. Цветной сплав, на основе меди с добавлением олова (до 20%) — …

4. Латунь – сплав, состоящий из …… Применяют ее ….

5. Природные соединения, в которых металлы существуют в связанном состоянии, называются …

6. В самородном состоянии в природе встречается металл …

7. Минерал железа, имеющий формулу Fe 2 О 3 , называется …

8. Методы получения металлов, основанные на химических реакциях, происходящих при высоких температурах — ….

9. Минерал свинцовый блеск, или галенит имеет формулу …. Запишите уравнение реакции обжига этого минерала …

10. Марганец получают восстановлением оксида марганца (IV) алюминием. Запишите уравнение этой реакции.

11. В чистом виде металлы используют редко. Чаще применяют их сплавы, так как …

12. На рисунке представлена схема …

«Получение металлов. Сплавы» Вариант

1. Сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода менее 2%

2. Легирующий элемент, придающий стали жаропрочность, механическую прочность при высоких температурах, коррозионную стойкость — …

3. Цветной сплав, на основе меди с добавлением никеля (20%)- ..

4. Дюралюминий – это сплав, состоящий из …. Применяют его …

5. Наука о методах получения металлов и сплавов и их обработке называется ….

6. Метод получения металлов с использованием алюминия в качестве восстановителя, называется ….

7. Минерал железа, имеющий формулу Fe 3 О 4 называется …

8. Методы получения металлов, основанные на химических реакциях, происходящих в растворах- ….

9. Минерал цинковая обманка имеет

формулу …. Запишите уравнение реакции обжига этого минерала…..

10. Хром получают восстановлением оксида хрома (III) водородом. Запишите уравнение этой реакции.

11. Металлы цинк, олово, алюминий, никель не встречаются в самородном состоянии, так как…

12. На рисунке представлена схема …

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

презентация по теме «Способы получения металлов. Сплавы»

Данную презентацию можно использовать при изучении темы «Металлы» в 9 классе по программе О.С.Габриеляна. Рекомендую вставить в презентацию видеоопыты (ссылка http://school-collection.edu.ru/catalog/r.

Способы получения металлов

Тест в программе PowerPoint. Указывает затраченное время, количество ошибок, оценка.

Презентация «Способы получения металлов»

Материал даёт возможность рассмотреть все способы получения металлов.

Урок по теме «Общие способы получения металлов»

Урок в курсе химии 9 класса к учебнику О.С.Габриеляна.

Урок в 9 классе «Общие способы получения металлов»

В помощь учителю материал можно использовать для подготовки отрытого урока.

Урок химии в 11 классе по теме: «Металлы в природе. Общие способы получения металлов»

«Человек не может обойтись без металлов. Если бы не было металлов, люди влачили бы самую жалкую жизнь среди диких зверей. «.

Методическая разработка урока по химии «Металлы в природе. Общие способы получения металлов» 9 класс (базовый курс, О.С. Габриелян)

В данной разработке приведен подробный конспект урока химии в 9 классе по теме «Металлы в природе. Общие способы получения металлов». Содержание соответствует базовому курсу химии авт.

Влияние легирующих элементов на жаропрочность аустенитных сталей

В жаропрочных сталях и сплавах с карбидным упрочнением титан, вводимый в небольших количествах (0,1—0,3%), улучшает их длительную прочность . При введении в больших количе­ствах в сложнолегированные жаропрочные стали с углеродом титан понижает твердость и прочностные характеристики и повы­шает пластические свойства при комнатной и высоких темпера­турах. Изменения механических свойств обусловлены тем, что титан связывает углерод в стойкие карбиды, которые в процессах диспер­сионного упрочнения участия не принимают. Поэтому процесс образования карбидов хрома и ванадия в присутствии титана при отношении Ti : С > 5 сильно ослабляется и сталь становится мало склонной к упрочнению за счет дисперсионного твердения . В жаропрочных сплавах с интерметаллидным упрочнением на базе у-твердого раствора титан является легирующим элемен­том, который сильно повышает жаропрочные свойства за счет процессов дисперсионного твердения, связанных с образованием у'-фазы типа Ni3 (TiAl). Переменная по температуре растворимость титана в у-твердых растворах зависит от содержания хрома и других легирующих элементов и определяет кинетику образования у'-фазы при старении предварительно закаленного на твердый раствор сплава.

Влияние хрома

Введение хрома в жаропрочные стали и сплавы повышает их сопротивление окислению при высоких температурах, причем тем больше, чем выше его содержание в сплавах. В отношении повышения жаропрочных свойств хром также оказывает положительное влияние, но он менее эффективен, чем молибден и ванадий. Введение хрома в ферритные стали повышает энергию активации самодиффузии железа и увеличивает температуру рекристаллизации, сопротивление ползучести и длительную прочность. Он также способствует сохранению искажений решетки деформированного аустенита при отпуске. Однако влияние хрома на повышение жаропрочных свойств ферритных сталей зависит от его содержания и легирования другими элементами и не обязательно пропорционально его количеству. У аустенитных сталей хром увеличивает энергию связи атомов кристаллической решетки у-твердого раствора , несколько повышает жаропрочные характеристики и температуру рекристаллизации легированного аустенита. На рис. 1 показано влияние хрома на изменение механиче­ских свойств и длительную прочность сложнолегированной стали с карбидным упрочнением. Максимум жаропрочности в данной системе относится к 9—15% Сг. Хром образует с углеродом ряд карбидов, которые в результате закалки и старения, выделяясь в у-твердом растворе в высокодисперсном состоянии, упрочняют аустенитные стали. Однако вследствие большой склонности карбидов хрома к коагуляции это упрочнение легко снимается с повышением температуры испы­тания. Карбиды хрома обладают сравнительно невысокой термиче­ской стойкостью, а поэтому повышение жаропрочности аустенитных сталей за счет образования только таких карбидов не столь эффективно. В сложнолегированных сплавах на никелевой основе с титаном или алюминием присадка хрома изменяет растворимость 'у- фазы в твердом растворе и этим сообщает сплавам способность к дисперсионному твердению при более низком содержании титана.

график 1

Содержание хрома, % (по массе)

гафик 2

Рис. 1 Влияние хрома на изменение механических свойств стали с 0,6% С; 20% Ni; 6% Мп; 2% V; 1,40%Мо; 1,5% Nb

При чрезмерном увеличении содержания хрома и образовании ферритной составляющей в сложнолегированных жаропрочных аустенитных сталях самого различного состава наблюдается резкое падение жаропрочности.

Влияние молибдена

Введение молибдена в ферритные, аустенитные стали и никелевые сплавы повышает температуру рекристаллизации у-твердых растворов и тормозит их разупрочнение. Энергия активации самодиффузии железа или хрома увеличивается с повышением количества молибдена, добавляемого в сплав. У большинства сплавов легирование молибденом наряду с повышением жаропрочности дает увеличение пластичности при кратковременных и длительных испытаниях. Молибден оказывает значительно большее влияние на жаропрочность дисперсионно твердеющих сплавов с карбидным или и нтер мет а л л ид н ым упрочнен ием. Эффективность влияния молибдена на жаропрочные свойства сложнолегированных сталей и сплавов увеличивается, когда его вводят в сплав одновременно с другими элементами, в том числе элементами, вызывающими процессы дисперсионного твердения. В этом случае молибден тормозит разупрочнение сплава при более высоких температурах, так как затрудняет диффузионный обмен, рекристаллизацию и коагуляцию дисперсных частиц. Поэтому кривая снижения твердости на диаграммах дисперсионного твердения за максимумом у сплавов с молибденом идет более высоко, чем у сплавов без молибдена. Молибден несколько смещает максимум твердости дисперсионного твердения в сторону более высоких температур, мало влияя на абсолютное увеличение твердости, а также на механические свойства при комнатной температуре. В жаропрочных сплавах на никелевой основе и сплавах на железной основе с интерметаллидным упрочнением молибден также оказывает положительное влияние, увеличивая жаропрочность. В ряде сплавов молибден образует фазы типа Лавеса (Fe2Mo), способствуя еще большему повышению жаропрочности за счет процессов дисперсионного упрочнения

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector