- •1. Строение металлов. Кристаллизация.
- •1.1. Атомно-кристаллическое строение металлов
- •1.2. Полиморфизм металлов.
- •1.3. Дефекты кристаллического строения металлов
- •1.4. Кристаллизация металлов
- •1.4.1. Термодинамические условия кристаллизации
- •1.4.2. Кинетика процесса кристаллизации. Критический зародыш.
- •1.4.3. Структура металла
- •2. Механические свойства металлов
- •2.1.1. Характеристики прочности
- •2 .1.2. Характеристики пластичности
- •2.2. Методы определения твердости металлов
- •2.3. Характеристики механических свойств, определяемые при динамических нагрузках
- •2.4. Характеристики механических свойств, определяемые при циклических нагрузках
- •3.Пластическая деформация и рекристаллизация
- •3.1. Изменение структуры и свойств металлов при пластической деформации
- •3.2 Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла
- •3.2.1. Возврат
- •3.2.2. Рекристаллизация
- •4. Теория металлических сплавов
- •4.1. Компоненты и фазы в металлических сплавах
- •4.1.1. Твёрдые растворы
- •4.1.2. Химические соединения
- •4.2. Диаграммы фазового равновесия (диаграммы состояния)
- •4.2.1. Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии
- •4.2.2 Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью и эвтектикой
- •4.3. Связь диаграмм состояния со свойствами сплавов
- •5. Железо и сплавы на его основе
- •5.1. Компоненты и фазы в системе Fe-c
- •5.2. Диаграмма состояния железо-цементит
- •5.3. Структуры железоуглеродистых сплавов в равновесном состоянии
- •5.4. Серые чугуны
- •5.5. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали
- •5.6. Легирующие элементы в сталях
- •5.6.1. Фазы в легированных сталях
- •5.6.2. Влияние легирующих элементов на свойства стали
- •5.6.3. Влияние легирующих элементов на полиморфизм железа
- •5.6.4. Структурные классы легированных сталей в равновесном состоянии
- •6. Теория термической обработки стали
- •6.1.Превращение перлита в аустенит при нагреве
- •6.2. Превращения переохлаждённого аустенита
- •6.2.1. Диаграмма изотермического распада переохлаждённого аустенита
- •6.2.2. Перлитное превращение
- •6.2.3. Мартенситное превращение
- •6.2.4. Промежуточное (бейнитное) превращение
- •6.2.5. Превращения аустенита при непрерывном охлаждении
- •6.2.6. Влияние легирующих элементов на распад аустенита
- •6.3. Превращения мартенсита при нагреве (при отпуске)
- •7. Практика термической обработки стали
- •7.1 Отжиг
- •7.2. Нормализация
- •7.2.1. Классификация сталей по структуре в нормализованном состоянии
- •7.3. Закалка
- •7.4. Отпуск стали
- •7.4.1. Отпускная хрупкость
- •7.5. Закаливаемость и прокаливаемость стали
- •7.6. Способы поверхностного упрочнения сталей
- •7.6.1. Поверхностная закалка стали с индукционным нагревом (закалка твч)
- •7.6.2. Цементация
- •7.6.3. Азотирование
- •8. Стали
- •8.1. Классификация сталей
- •8.2. Маркировка сталей
- •8.3. Конструкционные стали общего назначения
- •8.3.1.Цементуемые стали
- •8.3.2.Улучшаемые стали
- •8.3.3.Рессорно-пружинные стали
- •8.4. Конструкционные стали специального назначения
- •8.4.1. Износостойкие стали
- •8.4.2. Стали, устойчивые против коррозии
- •8.4.3. Жаростойкие стали
- •8.4.4. Жаропрочные стали
- •8.5. Инструментальные стали
- •8.5.1. Стали для режущих инструментов
- •8.5.2. Стали для измерительных инструментов
- •8.5.3. Стали для штампов
- •9. Сплавы цветных металлов
- •9.1. Алюминий и его сплавы
- •9.1.3. Литейные алюминиевые сплавы
- •9.1.4. Порошковые алюминиевые сплавы
- •9.2. Медь и ее сплавы
- •9.2.1. Латуни
- •9.2.2. Бронзы
- •9.2.2.1. Оловянные бронзы
- •9.2.2.2 Алюминиевые бронзы
- •9.2.2.3. Кремнистые бронзы
- •9.2.2.4. Свинцовые бронзы
- •9.3. Подшипниковые сплавы
- •9.4. Титан и его сплавы
8.3.2.Улучшаемые стали
Улучшаемые стали – среднеуглеродистые, содержат 0,3…0,5% С. Применяются для деталей, работающих при ударных и циклических нагрузках: коленчатые и карданные валы, валы редукторов, оси, шатуны, шестерни и др.
Основная термообработка: улучшение (закалка + высокий отпуск). Структура: зернистый сорбит, который оптимально сочетает высокую прочность с высокой ударной вязкостью и выносливостью. Для малонагруженных деталей вместо улучшения проводится нормализация. Для деталей, работающих в условиях повышенного износа, после улучшения или нормализации проводят поверхностную закалку ТВЧ или азотирование.
Углеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50. Термообработка: улучшение (нормализация), структура сорбит отпуска зернистый (сорбит пластинчатый+феррит). Обладают малой прокаливаемостью, применяются для осей шестерен, фланцев, крепежных деталей.
Легированные стали:
Хромистые: 30Х, 40Х, 40ХФА. Термообработка: улучшение + закалка ТВЧ + низкий отпуск. Структура: на поверхности - МОТП+АОСТ, в сердцевине – СОТП. Применяются для шатунов, валов коробки передач, шатунных болтов, креплений маховика, крепежа и т.д.
Хромомарганцевые 40ХГ, 40ХГТР, хромоникелевые 45ХН, 40ХН2МА. Термообработка: улучшение, структура сорбит отпуска зернистый. Применение: валы, штоки, поршни, шаровые пальцы, шатуны, коленчатые валы.
Хромомарганцевокремниевые (хромансилы): 30ХГС, 35ХГСНА. Термообработка: изотермическая закалка или улучшение. Структура, соответственно, – нижний бейнит или сорбит зернистый. Применяются для шаровых пальцев, рычагов рулевого управления, шатунных болтов, креплений маховика и.т.д.
Хромоалюминиевые (нитраллои): 38Х2МЮА. Термообработка: улучшение+азотирование. Структура: на поверхности – карбонитриды легирующих элементов, в сердцевине – СОТП. Применяются для гильз цилиндров мощных двигателей, плунжеров топливной аппаратуры, игл форсунок.
8.3.3.Рессорно-пружинные стали
Ресорно-пружинные стали – высокоуглеродистые, содержат 0,5…0,8%С. Применяются для пружин, рессор и других упругих элементов.
Термообработка: закалка + средний отпуск. Структура - троостит отпуска. Свойства: высокие пределы упругости, текучести и выносливости. Рессорно-пружинные стали должны иметь высокую прокаливаемость, пластичность, вязкость, релаксационную стойкость.
Углеродистые стали: 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85. Применяются для пружин малого сечения (до 10 мм), эти стали имеют низкую релаксационную стойкость.
Легированные стали. Основными легирующими элементами в рессорно-пружинных сталях являются кремний (1…3% Si), марганец (~1% Мn), хром (~1%Cr), ванадий (~0,15%V), никель (до 1,7%Ni). Их вводят для повышения прокаливаемости, релаксационной стойкости и выносливости.
Кремнистые стали: 55С2, 60С2А, 70С3А применяют для автомобильных рессор, пружин вагонов. Кремний повышает прочность феррита, предел упругости, предел текучести, но способствует обезуглероживанию и графитизации. Эти недостатки устраняют добавками Cr, V, W, Ni: 60С2ХА, 65С2ВА, 60С2Н2А. Такие стали применяют для крупных тяжелонагруженных пружин и рессор.
Стали, не содержащие кремния, применяются для автомобильных рессор (50ХГА), клапанных пружин (50ХФА, 50ХГФА).
Предел выносливости рессор может быть повышен в 1,5…2 раза путем поверхностного пластического деформирования: гидроабразивной или дробеструйной обработкой.