Жаростойкие и коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали. Состав, структура, области применения.
Коррозией называют разрушение металла под действием окружающей среды. Различают 2 основных вида коррозии: химическая и электрохимическая. Химическая коррозия протекает при воздействии на металлы газов (газовая коррозия) и неэлектролитов. Электрохимическая коррозия вызывается действием электролитов: кислот, щелочей, солей. Разновидностями электрохимич коррозии являются атмосферная и почвенная коррозии. Жаростойкие (окалиностойкие) стали- стали устойчивые против газовой коррозии. Они примен в услов высоких температур при сравнительно низких механич нагрузках, например для деталей печного оборудования.
Жаростойкость – стойкость металлов и сплавов против окисления при высоких температурах. Железо и углерод стали активно окис при 550. Повыш жаростойкости достиг путем введения элем-ов, образующ на поверхности металла плотные оксидные пленки, защищающие от окисл. Эти элем-ты: хром, алюминий, кремний. Характиристикой жаростойкости явл максимальная температура, при которой защитная пленка не теряет св-в. Жаростойкость зависит от концентрации ЛЭ. Многие жаростойкие стали могут примен как коррозионно-стойкие и как жаропрочные.(12Х13) Коррозионно-стойкие стали – устойчивые против электрохимич коррозии. Хромистые нержавеющие стали Чем больше содерж хрома в стали тем больше стойкость против коррозии. По содерж хрома бывают 13% и 17% и 25%. Стали, сод 13% различаются содержанием углерода: 12Х13, 20Х13, 30Х13, 40Х13. сталь 12Х13 в равновесном сост относится к полуферитн классу, в нормализов имеет ферритно-мартенситную стр-ру. Более высокоуглеродистые стали относ к перлитному классу. После охлаждения на воздухе они относятся к мартенситному классу. Эти стали подверг ТО: низкоуглерод 12Х13 и 20Х13 – З+В.О., 30Х13 и 40Х13 – З+Н.О. Чем больше содерж углерода тем ниже коррозионная стойкость изза образов К хрома, но выше прочность и твердость стали. Эти стали примен для изготовления хирургич инструментов. Стали с более высоким содерж хрома: 17% - 12Х17 и 25-28% - 15Х25Т, 15Х28 относятся к ферритному классу, они не испыт полиморфного превращ, не упрочняются ТО. Их примен без ТО или после отжига. Низкоуглеродистые высокохромистые стали обладают более высокой коррозионной стойкостью, в том числе в агрессивных средах, поэтому их иногда называют кислостойкими. Применяются для изготовления оборудования заводов пищевой и легкой промышленности.
Диаграмма состояния ai-Cu. Укажите сплавы, подвергаемые термической обработке. Опишите термическую обработку сплава с 4,5% Cu.
Сплавы подвергаемые То –это те сплавы попад в птичку(α)
Т
о:
закалка+старение (темп 500 –вода-α
пересыщенное)
Старение заключается в выдержке закаленного сплава при комнатной температуре 5…7 суток (естественное старение) или 10…24 ч при повышенной температуре 100…200'С (искусственное старение)в процессе старения происходит распад пересы-щенного твердого раствора, который идет в несколько стадий в зависимости от температуры и продолжительности старения: I стадия старения - образование зон Гинье-Престона (зонное старение)Эта стадия наиболее характерна для естественного(при 20*С) или низкотемпературного искусственного старе-ния (ниже 100…150C). Вследствие диффузионных процессов атомы меди перемещаются внутри кристаллической решетки а твердого раствора на весьма малые расстояния и образуют скопления. Эти скопления - зоны Гинье-Престона (зоныГП) имеют форму плоских дисков, равномерно распределенных в пределах кристалла. При незначительных выдержках и малых темперетурах образуются зоны ГП , которые имеют концентрацию меди меньше, чем CuAl2. Увеличение времени выдержкиили температуры старения приводит к укрупнению зон Гинье-Престона, концентрация меди в скоплениях приближается к ее Образование зон Гинье-Престона вызывает искажение кристалли- ческой решетки и следовательно повышение прочности сплава
II стадия старания - образование метастабильной O' (тета)-фазы (фазовое старение). По мере выдержки сплава при повышен ных температурах на базе зон Гинье-Престона образуются дисперсные частицы промежуточной O'-фазы с кристаллической решеткой, отличающейся от решетки твердого раствора. Промежуточная фаза имеет отличную от стабильной (O(тета)-фазы) кристаллическую решетку
и сохраняет когерентную связь с решеткой а-твердсго раствора Это усиливает искажения кристаллической решетки, твердость и прочность сплава повышается (рис 105), пластичность падает.
III стадия старения - образование стабильной О-фазы (коагуляционное старение). При дальнейшей выдержке происходит срыв когерентности, коагуляция метастабильной фазы и образование стабильной О-фазы CuAl2, (рис. 104г). Искажения кристаллической решетки частично снимаются и прочность сплава понижается (рис 105).
Состаренные сплавы можно подвергать обработке
на возврат которая состоит в кратковременной выдержке сплава (2…3 мин) при 230…250"С. Во время нагрева рассасываются зоны Гинье-Престона и восстанавливается пластичность свежезакаленного состояния. При последующем вылеживании сплава при комнатной температуре вновь происходит образование зон ГП-1 и упрочнение сплава
Коленчатый вал изготовлен из стали 45. Выбрать режим термической обработки вала для получения вязкой сердцевины (ударные нагрузки) и высокой износостойкости шеек. Обосновать свой выбор. Указать структуры на поверхности шеек и в сердцевине вала
Улучшение(нормализация)+закалка ТВЧ+НО. Структура=поверхность М+Аост, сердцевина Сотп(Спласт+Ф)
Билет №21