65 Закалка твч:

Преимущества твч 1.Возможность местного нагрева.2.возможность нагрева слоя заданной велечины3.возможность автоматизации4.на поверхности почти не образуется окалина5.зерно сохраняется мелкое (нагрев быстрый)

Структура: М, М+Ц_II. Повышение плотности тока и нагрева вызывает рост электросопротивление, в результате чего в следующий момент ток будет течь в более холодных, глубоких слоях, тем самым, регулируя частоту тока и время можно регулировать глубину нагреваемого слоя.

Цементация :

Насыщение поверхностных слоев стали углеродом. Цементуемые стали 0.15%С-0.25%С эти стали в отожженном состоянии имеют структуру Ф+П (Ф>П) Различают тв. Цементацию: Источник ВаСО₃ –15% Приемущества: поверхность насыщается до 0.8% , после цементации охлаждение в ящике медленное, на поверхности было Ф+П стало Ф+Ц_II Газовая цементация: Насыщающая среда газ СО поверхность насыщается до 0.8%С а сердцевина до 0.3%С и закалку не воспринемает, поэтому после цементации обязательно проводят термическую обработку. Недостатки: Цементованные стали плохо работают в условиях больших контактных нагрузок, т.к. тв. Поверхность расположена на мягкой подушке (сердцевина).

Азотирование:

Насыщение поверхности азотом.

1.Азот растворяется в Fe_a больше чем углерод. В Ф растворяется 0.4%N (t=20 до 0.01) Следовательно насыщение азота можно осуществлять путем расстворения его в Ф t_зак=500-550*С 2. Nобразует с Fe хим соединение Fe₄N t=550 выполняется в газовой среде. На поверхности при азотировании образуется большое кол-во дисперстных частиц

а)Высокая тв. 70HRC б) сохраняется до 400*С в) Устойчивость против коррозии г)Отсутствует деформация г)возникают сжимающие напряжения. Недостаток – малая толщина слоя.

66 Сталь 15 – цементация, 45 – улучшение. (возможно закалка)

67 Пружинные стали и сплавы (ГОСТ 14959-79) - среднеуглеродистые (0,60...0,80% С), низколегированные (Mn, Si, Cr, Ni и др.) стали, обладающие высокими механическими свой­ствами, в первую очередь, высокими пределами упругости и прочности, а также повышенной релаксационной стойкостью при достаточной вязкости и пластичности. Для получения этих свойств стали должны содержать более 0,5% С и быть способными к термической обработке - закалке и отпуску. Пружинные стали (стали 65Г, 70, 75; 50ХА, 55ХГР, 55С2, 60С2, 50ХФА, 60С2ХФА, 65С2ВА, 70С2ХА), в основном, используются для изготовления пружин и рессор.

Кроме рассмотренных выше пружинных сталей общего назначения в машиностроении широко применяются пружинные стали специального назначения. К пружинным сталям специального назначения помимо требования высоких механических свойств, могут предъявляться дополнительные требования по физико-химическим свойствам: немагнитность, коррозионная стойкость, низкий или постоянный температурный коэффициент модуля упругости и др..

68 Стали, в которых суммарное содержание легирующих элементов не превышает 2,5%, относятся к низколегированным, Содержащие 2,5 - 10% - к легированным, и более 10% - к высоколегированным (содержание железа не более 45%).

Наиболее широкое применение в строительстве получили низколегированные стали, а в машиностроении - легированные стали, которые можно отнести к перлитному классу. Высоколегированные стали, как правило, имеют специальное назначение ( коррозионно-стойкие, жаропрочные, немагнитные и др.) и относятся к ферритному, мартенситному, аустенитному и смешанным структурным классам.

69 Шарикоподшипниковые стали (ГОСТ 801-78) по химическому составу должны быть высокоуглеродистыми (0,95...1,05% С), низколегированными (Cr, Si, Mn и др.). Жесткие требования (ГОСТ 801-78 и ГОСТ 21022-75) предъявляются к чистоте по неметаллическим включениям, карбидной сетке, карбидной ликвации, рыхлости и пористости металла. Мик­роструктура стали в рабочем состоянии - мелкоигольчатый (скрытокристаллический) мар­тенсит с равномерно распределенными округлыми включениями карбидов. Основными потребительскими свойствами этих сталей являются повышенные твердость (61...65 HRC), износостойкость и сопротивление контактной усталости.

Шарикоподшипниковые хромистые стали обозначаются буквами ШХ в начале марки; содержание хрома в этих сталях указывается в десятых долях процента после буквенного обозначения (ШХ4, ШХ15, ШХ15СГ и др.). В конце марки может быть указан вид металлур­гического переплава: Ш - электрошлаковый (ШХ15Ш); ВД - вакуумно-дуговой (ШХ15ВД).

70

Конструкционные (машиностроительные) цементируемые (нитроцементуемые) легированные стали

Для изготовления деталей, упрочняемых цементацией, применяют низкоуглеродистые (0.15-0.25% С) стали. Содержание легирующих элементов в сталях не должно быть слишком высоким, но должно обеспечить требуемую прокаливаемость поверхностного слоя и сердцевины.

Хромистые стали 15Х, 20Х предназначены для изготовления небольших изделий простой формы, цементируемых на глубину 1.0-1.5мм. Хромистые стали по сравнению с углеродистыми обладают более высокими прочностными свойствами при некоторой меньшей пластичности в сердцевине и лучшей прочности в цементируемом слое., чувствительна к перегреву, прокаливаемость невелика.

Хромоникелевые стали применяются для крупных деталей ответственного значения, испытывающих при эксплуатации значительные динамические нагрузки. Повышенная прочность, пластичность и вязкость сердцевины и цементированного слоя. Стали малочувствительны к перегреву при длительной цементации и не склонны к перенасыщению поверхностных слоев углеродом

Сталь 12Х2Н4А

Конструкционные (машиностроительные) улучшаемые легированные стали

Стали имеют высокий предел текучести, малую чувствительность к концентраторам напряжений, в изделиях, работающих при многократном приложении нагрузок, высокий предел выносливости и достаточный запас вязкости. Кроме того, улучшаемые стали обладают хорошей прокаливаемостью и малой чувствительностью к отпускной хрупкости.

При полной прокаливаемости сталь имеет лучшие механические свойства, особенно сопротивление хрупкому разрушению - низкий порог хладноломкости, высокое значение работы развития трещины КСТ и вязкость разрушения К_1с.

Хромистые стали 30Х, 38Х, 40Х и 50Х применяют для средненагруженных деталей небольших размеров. С увеличением содержания углерода возрастает прочность, но снижаются пластичность и вязкость. Прокаливаемость хромистых сталей невелика.

Хромоникелевые стали обладают высокой прокаливаемостью, хорошей прочностью и вязкостью. Они применяются для изготовления крупных изделий сложной конфигурации, работающих при динамических и вибрационных нагрузках.

71 Аустенитные стали- стали имеющие структуру А. (12Х18Н9Т или Т13) очень пластичные стали в процессе пластической деформации они сильно упрочняться в результате наклепа, очень плохо обрабатываться, А – низкая теплопроводность тепло отводится не через деталь а через инструмент. А – пластичный при снятии стружки происходит пластическая деформация и упрочняется.

72 Коррозионно-стойкие стали устойчивы к электрохимической коррозии.

Стали 12Х13 и 20Х13 применяют для изготовления деталей с повышенной пластичностью, подвергающихся ударным нагрузкам (клапанов гидравлических прессов, предметов домашнего обихода), а также изделий, испытывающих действие слабо агрессивных сред (атмосферных осадков, водных растворов солей органических кислот).

Стали 30Х13 и 40Х13 используют для карбюраторных игл, пружин, хирургических инструментов и т. д.

Стали 15Х25Т и 15Х28 используют чаще без термической обработки для изготовления сварных деталей, работающих в более агрессивных средах и не подвергающихся действию ударных нагрузок, при температуре эксплуатации не ниже -20°С.

Сталь 12Х18Н10Т получила наибольшее распространение для работы в окислительных средах (азотная кислота).

Сталь 12Х13 - s_в=750МПа, s_0.2=500МПа, d=20%, y=65%.

Коррозионно-стойкие сплавы на железоникелевой и никелевой основе. Сплав 04ХН40МДТЮ предназначен для работы при больших нагрузках в растворах серной кислоты.

Для изготовления аппаратуры, работающей в солянокислых средах, растворах серной и фосфорной кислоты, применяют никелевый сплав Н70МФ. Сплавы на основе Ni-Mo имеют высокое сопротивление коррозии в растворах азотной кислоты.

Для изготовления сварной аппаратуры, работающей в солянокислых средах, применяют сплав Н70МФ.

Наибольшее распространение получил сплав ХН65МВ для работы при повышенных температурах во влажном хлоре, солянокислых средах, хлоридах, смесях кислот и других агрессивных средах.

Сталь Н70МФ - s_в=950МПа, s_0.2=480МПа, d=50%.

73

Ползучесть – она развивается при нагрузках превышающем предел текучести и температуры раскрестализации.

Если при высокой температуре нагрузить металл постоянно действующим напряжением даже ниже предела текучести при этой температуре и оставить его под нагрузкой длительное время, то он в течении всего времени действия температуры и нагрузки будет деформироваться с определенной скоростью. Это явление получило называние ползучести. Развитие ползучести в конце концов может привести к разрушению металла.

Сопротивление металла ползучести и разрушению в области высоких температур при длительном действии нагрузки называют жаропрочностью. Чаще жаропрочность характеризуется условным пределом ползучести и пределом длительной прочности.

Предел ползучести обозначают  с числовыми индексами, например ⁷⁰⁰ _0,2/100 - предел ползучести при допуске на деформацию 0,2% за 100 ч. испытания при 700⁰С

Деформация и разрушение при высоких температурах часто проходят по границам зерен, поэтому более крупное зерно способствует повышению жаропрочности, хотя при этом пластичность часто снижается. Жаропрочность тем выше, чем выше межатомные связи в кристаллической решетке металла, на базе которого построен сплав. В первом приближении можно сказать, чем выше температура плавления металла, тем больше сила межатомных связей и выше температурный уровень применения этих сплавов. С другой стороны повышение жаропрочности достигается легированием твердых раствора, приводящая к увеличению энергии связи между атомами, в результате чего процессы диффузии и самодиффузии задерживаются, а температура рекристаллизации возрастает; созданием у сплава специальной структуры, состоящей из вкрапленных в основной твердый раствор и по границам зерен дисперсионных карбидных, и особенно интерметаллидных, фаз, когерентно связанных с матрицей длительное время. Такая структура получается в результате закалки с высоких температур и последующим старением.