Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам «Физическое металловедение специальных сталей» и «Физическое материаловедение» (90

1641

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра физического металловедения

Методические указания

к лабораторным работам по дисциплинам «Физическое металловедение специальных сталей» и

«Физическое материаловедение»

Составители: Е. Л. Торопцева О. А. Косинова

Липецк Липецкий государственный технический университет

2012

3

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра физического металловедения

Методические указания

к лабораторным работам по дисциплинам «Физическое металловедение специальных сталей» и

«Физическое материаловедение»

Липецк Липецкий государственный технический университет

2013

Министерство образования и науки Российской Федерации

4

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра физического металловедения

Методические указания

к лабораторным работам по дисциплинам «Физическое металловедение специальных сталей» и

«Физическое материаловедение»

Липецк Липецкий государственный технический университет

2013

5

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра физического металловедения

Методические указания

к лабораторным работам по дисциплинам «Физическое металловедение специальных сталей» и

«Физическое материаловедение»

Липецк Липецкий государственный технический университет

2013

6

УДК 669.01+621.78(07) Т612

Рецензент – Коваленко И.А., канд. техн. наук, доц.

Торопцева, Е.Л.

Т612 Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам «Физическое металловедение специальных сталей» и «Физическое материаловедение» / Е.Л. Торопцева, О. А. Косинова – Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2012. – 27 с.

Предназначаются для студентов пятого и шестого курсов специальностей 150105.65 «Металловедение и термическая обработка металлов» и 150702.65 «Физика металлов». В методических указаниях представлены работы, связанные со структурными особенностями производства низкоуглеродистых низколегированных и электротехнических сталей, а также вопросами брака, получающегося после различных обработок сталей.

Рецензент Коваленко И.А.

© ФГБОУ Липецкий государственный технический университет , 2012

7

Лабораторная работа №1

Изучение структурных особенностей низкоуглеродистых и

низколегированных сталей после различных технологических переделов

Цель работы: изучить структуру и свойства низкоуглеродистых низколегированных сталей после выплавки, горячей прокатки и термоупрочнения.

Низкоуглеродистые стали обыкновенного качества согласно ГОСТ 380-

71 подразделяются на три группы: А, Б и В. Стали группы А поставляют с регламентированными механическими свойствами, группы Б – с регламентированным химическим составом, группы В – с регламентированными химическим составом и механическими свойствами. Группы Б и В указываются впереди марки стали, группа А не указывается. Для обозначения степени раскисления после номера марки стали указывается: сп – спокойная, пс – полуспокойная, кп – кипящая. Если полуспокойные стали имеют повышенное содержание марганца (до 1,2%,масс.), то в этом случае после номера марки стали ставится буква Г.

Например: Ст2кп – Ст2, кипящая, группы А; БСт5пс – Ст5, полуспокойная, группы Б; ВСт3Гсп – Ст3, спокойная, Группы В, повышенное содержание марганца.

8

Степень раскисления стали в большей степени влияет на ударную вязкость и хладноломкость, в меньшей степени на предел прочности и пластичности стали.

Наибольший интерес в строительстве для изготовления сварных конструкций вызывает Ст3. По сравнению с ней Ст0 и Ст2 менее прочные, Ст4

иСт6 – хуже свариваются.

Втаблице 1 приведены марки нетермоупрочнённых арматурных сталей,

используемых для изготовления железобетонных конструкций.

Таблица 1

Нетермоупрочнённые арматурные стали по ГОСТ 5781-82

9

Т а б л и ц а 2

Х и м и ч е с к и й с о с т а в а р м а т у р н ы х м а р о к с т а л е й

Низкоуглеродистые стали обыкновенного качества подвергают выплавке,

разливке и горячей прокатке. С целью повышения прочностных свойств эти стали подвергают термоупрочнению. Сущность метода термоупрочнения заключается в том, что после окончания горячей прокатки сталь из аустенитного состояния охлаждают ускоренно, в результате чего образуются более низкотемпературные продукты распада аустенита, чем у горячекатаной

10

стали. Структура горячекатаной стали, как правило, полосчатая: полосы сорбитизированного перлита чередуются с полосами феррита. Аустенит при термоупрочнениии имеет меньший размер зерна и может превратиться в сорбит, троостит или даже бейнит, выделение избыточного феррита может быть подавлено. А в поверхностных слоях полосы за счёт высокой скорости охлаждения может образоваться даже мартенсит.

Т а б л и ц а 3 Термоупрочнённые арматурные стали по ГОСТ10884-94

11

Термоупрочнение углеродистых строительных сталей позволяет

повысить прочностные свойства в 1,5 раза и снизить порог хладноломкости.

К низколегированным строительным сталям согласно ГОСТ 27772-88

обладающие повышенной прочностью и пониженной склонностью к хрупким

разрушениям по сравнению с углеродистыми сталями. Например: 14Г2, 17ГС,

14ХГС, 15ХСНД и др. Необходимые требования к стали достигаются за счёт изменения химического состава, технологии выплавки и горячей прокатки, а в ряде случаев и режима термической обработки проката – нормализации. В

случае дополнительного легирования этих сталей ванадием, ниобием (до 0,1%),

азотом (до 0,015-0,025%) их подвергают контролируемой прокатке,

обеспечивающей дополнительное упрочнение за счёт образования карбонитридов и уменьшения зерна. К таким сталям относятся 14Г2АФ, 17Г2АФБ.

Для изготовления труб большого диаметра (до 2500 мм) согласно ГОСТ

20295-85 и ГОСТ 8696-74 применяют низкоуглеродистые (C≤0,22%; Mn≤0,65%;

Si≤0,37%) и низколегированные стали с содержанием C≤0,20%; Mn до 1,65%

горячекатаном и термоупрочнённом состоянии. Сталь типа 08Г2МФБ можно

подвергать контролируемой прокатке, получать в структуре феррито12