Вопрос 50. Предложить и обосновать то стали 10х10н9г

Сталь 10Х18Н9Т – нержавеющая сталь аустенитного класса.

После медленного охлаждения стали имеют структуру: аустенит + феррит + карбиды.

Для получения чисто аустенитной структуры, обладающей высокой коррозионной стойкостью, стали нагревают до 1100-1150 С (для растворения карбидов) и закаливают в воде. Цель закалки – убрать вторую фазу.

Вопрос 51. Предложить стали и режим упрочнения кольца шарикоподшипника диаметром 1м.

Шарикоподшипник должен обладать следующими свойствами: высокая прочность, пластичность и вязкостью, износостойкостью, а также низким порогом хладноломкости.

Следовательно, необходимо использование низкоуглеродистой (цементированной) стали. Пример 20Х2Н4А

ТО:

1. Цементация температура 930⁰С, 150-170часов, глубина слоя до 3,5мм

2. Охлаждение в масле (сразу) в течение нескольких минут, потом на воздухе до температуры не ниже 100⁰С с целью уменьшения напряжение.

3. Двойной высокий отпуск при температуре 580⁰С для удаления аустенита.

4. Закалка температура с температурой 800⁰С в масле и в штампе в зажатом состоянии.

5. Отпуск низкий 160⁰С в течении 10 часов.

6. После шлифовки стабилиз. отпуск при температуре 100⁰С 8 часов.

Вопрос № 52. Предложить стали и режим упрочнения для ручного режущего инструмента.

Режущий инструмент:

Требования:

1. По рабочим свойствам - ↑ твердость (HRC 60-65); теплостойкость (способность стали сохранять при нагреве рабочей кромки высокую твердость); износостойкость, теплопроводность, водородная проницаемость.

2. По технологическим свойствам:

• механическая обрабатываемость,

• широкий интервал температур закалки (малая чувствительность к перегреву),

• закаливаемость,

• малая деформируемость,

• низкая чувствительность к обезуглероживанию,

• хорошая шлифуемость.

Стали У7 .. У13, 65Х обладают низкой прокаливаемостью

Стали Х, 9ХС, ХГ, ХВ5, ХВГ, ХБВФ обладают повышенной прокаливаемостью, меньшей деформацией при закалке, большей равномерностью распределения карбидов, меньшей склонностью к росту зерна .

Это не теплостойкие стали (порог 200-300°С) для работы с небольшими скоростями резания. Инструмент не должен быть крупным.

Углеродистые стали марок У9А-У13А относятся к заэвтектоидным. Хорошо обрабатывающейся исходной структурой этой стали является зернистый перлит, поэтому стали У9-У13 предварительно подвергают отжигу на зернистый перлит.

Для получения высокой твердости, сталь подвергают закалке (770-790°С), охлаждение в воде. Структура после закалки – мартенсит, цементит и остаточный аустенит.

Отпуск при температурах 160-240°С, в зависимости от назначения инструмента и требуемой твердости.

ТО легированных сталей: закалка при температуре выше А_с1 с последующим низким отпуском при 150-200°С.

Вопрос № 53. Предложить стали и режим упрочнения для молотового штампа.

Для молотовых штампов используют стали:

5ХНТ, 5ХНВ, 5ХНС, 5ХНМ.

Стали с повышенной вязкостью.

Чтобы обеспечить высокую вязкость содержание углерода должно быть меньше 0,5%, должны быть легирующие элементы: Mn, Ni, Mo.

Термообработка должна обеспечивать максимальную вязкость: закалка 920-950º С + отпуск 500-550º С. прокаливаемость 300-500 мм (более 500 мм обеспечивает сталь 5Х2МН7 после закалки 980-1020º С).

Требования:

Высокие механические свойства, высокая прочность, вязкость, износостойкость, прокаливаемость; удовлетворительная теплопроводность и разгаростойкость (стойкость против термической усталости); окалиностойкость

Т.к. [С]↓0,5%, то ↑ вязкость и теплопроводность.

ТО:

t_{закалки}=830-870°С

З акалка с подстуживанием. Чтобы ↓ напряжение при закалке (и сократить число трещин)

Потом высокий отпуск (520-540°С), чтобы структура была стабильной (тростит или тростосорбит).

HRC: 38-40

Стали с повышенной вязкостью.

Чтобы обеспечить высокую вязкость содержание углерода должно быть меньше 0,5%, должны быть легирующие элементы: Mn, Ni, Mo.

Термообработка должна обеспечивать максимальную вязкость: закалка 920-950º С + отпуск 500-550º С. прокаливаемость 300-500 мм (более 500 мм обеспечивает сталь 5Х2МН7 после закалки 980-1020º С).

Вопрос №54. Способы повышения коррозионной стойкости путем легирования и ХТО:

1. Одной из целей введения некоторых легирующих элементов в сталь яв­ляется повышение сопротивления корро­зии. Это используется и в производстве мало-легируемых высокопрочных сталей; хром, медь и фосфор оказались очень действенными при­садками к таким сталям, повышающими сопротивление атмосферной коррозии, что в свою очередь позволяет пользоваться строительным материалом меньшего сечения (благодаря по­вышенной прочности) без сокращения продол­жительности службы вследствие коррозии.

Рис. 443. Сопоставление упрочняющего действия легирующих на феррит

Большие присадки хрома сообщают стали большое сопротивление коррозии, поэтому хром широко вводится в нержавеющие стали.

2. Для повышения коррозионостойкости также используют некоторые виды ХТО: азотирование и цианирование.

Антикоррозионное азотирование проводят и для легированных, и для углеродистых сталей. Температура проведения азотирования – 650…700^oС, продолжительность процесса – 10 часов. На поверхности образуется слой — фазы толщиной 0,01…0,03 мм, который обладает высокой стойкостью против коррозии. ( –фаза – твердый раствор на основе нитрида железа Fe₃N, имеющий гексагональную решетку).

Азотирование проводят на готовых изделиях, прошедших окончательную механическую и термическую обработку (закалка с высоким отпуском).

После азотирования в сердцевине изделия сохраняется структура сорбита, которая обеспечивает повышенную прочность и вязкость.

Цианирование – химико-термическая обработка, при которой поверхность насыщается одновременно углеродом и азотом.

Осуществляется в ваннах с расплавленными цианистыми солями, например NaCN с добавками солей NаCl, BaCl и др. При окислении цианистого натрия образуется атомарный азот и окись углерода:

Глубина слоя и концентрация в нем углерода и азота зависят от температуры процесса и его продолжительности.

Цианированный слой обладает высокой твердостью 58…62 HRC и хорошо сопротивляется износу. Повышаются усталостная прочность и коррозионная стойкость.

Продолжительности процесса 0,5…2 часа.

Вопрос №55. Коррозионостойкие стали. Примеры различных видов ХТО.

Виды коррозии:

1. Химическая ( под воздействием газов или неэлектролитов)

2. электрохимическая (электролиты (кислоты, щелочи, соли): атмосферная, почвенная

разновидность электрохимической – интеркристаллитная – на границах раздела фаз. Причина – межфазные границы очень дефектны, следовательно, очень химически активны и существует внутренняя разность потенциалов.

Существует еще коррозия под напряжением. При напряжении возникает микропластическая деформация и даже микротрещины.

Основными легирующими элементами являются хром и кремний. Содержание хрома должно быть не менее 13% (13…18%).

Твердость и прочность дает углерод. Но хром и углерод – антиподы. Углерод сдвигает петлю вправо (С₂), значит нужно иметь больше хрома.

Углерод в нержавеющих сталях является нежелательным, так как он обедняет раствор хромом, связывая его в карбиды, и способствует получению двухфазного состояния. Чем ниже содержание углерода, тем выше коррозионная стойкость нержавеющих сталей.

Марки:

Рост содержания С, %

ОХ13, 12Х13, 20Х13, 30Х13; 40Х13, 12Х17, 12Х17Н2

(Ф) (М+Ф) (Ф) (полуФ)

Доэвтектоидные заэвтектоидн

1. ОХ13, 12Х13, 20Х13

ТО:

t_{закалки}=1000-1100°С в масле

t_отп=700-775.

При данной ТО увеличивается коррозионостойкость, т.к. при высоком отпуске карбиды коагулируют – становятся крупнее, уменьшается протяженность межфазных границ.

Для клапанов гидравлических насосов, лопаток гидротурбин, арматуры крекинг-установки, пищевой промышленности.

2. 30Х13, 40Х13

ТО:

t_{закалки}=1000-1050°С в масле

t_отп=180-200°С.(структура =>мартенсит)

Благодаря [C],% твердость достаточно высокая. HRC: 50-60.

Для карбюраторных игл, пружин, хирургических инструментов.

3. 12Х17

Более высокая коррозионностойкость (Х17)

Применяют после рекристализационного отжига 720-780°С

4. Существуют другие стали: 10Х18Н9, 12Х18Н10Т – аустенитный класс.

ТО:

t_{закалки}=1000-1050°С в воде (т.к. мягкий аустенит)

До закалки: А+Ф+К;

После закалки: А

Цель закалки – убрать вторую фазу, чтобы не было межфазных границ, следовательно, уменьшить межкрист. коррозию.