3.2. Изучение зависимости свойств сталей от содержания углерода

Для изучения зависимости свойств углеродистых конструкционных сталейот содержания углерода необходимо использовать ГОСТ 1050-88 [5].

Сначала необходимо убедиться [5, с. 2, табл. 1] в том, что марка стали соответствует среднему содержанию углерода в сотых долях процента (например, сталь 10 содержит углерода 0,07-0,14%, сталь 20 – 0,17-0,24% и т.д.).

Затем из табл. 3…8 [5, с. 5–9] выбрать показатели механических свойств сталей разных марок, внести их в специальную таблицу и нанести данные на графики, аналогичные представленным на рис. 3.2. В целях повышения удобства проведения анализа целесообразно для размещения данных изготовить два графика: на один график нанести показатели прочности (σ_В и σ_Т) и твёрдости (HB), на другой – пластические характеристики (δ и ψ) и показатели ударной вязкости (KCUилиа_н– по-старому). Показатели свойств необходимо наносить в соответствующих единицах измерения и в определённом масштабе. При построении графиков очень важно выбрать и использовать такие обозначения показателей, которые позволят при проведении анализа чётко выделить одну (искомую) зависимость среди других. При построении графиков допускается использовать разные цвета для нанесения точек и проведения линий. При проведении линий рекомендуется использовать методы экстраполяции, так как анализировать закономерности изменения показателей значительно удобнее на прямых линиях.

Изучение полученных графиков позволяет обнаружить "ножницы" свойств, наблюдающиеся у углеродистых конструкционных сталей: с увеличением содержания углерода показатели прочности и твёрдости повышаются, а пластические характеристики падают. Из пластических характеристик наиболее чувствительными к изменению состава являются показатели ударной вязкости.

Необходимо знать и уметь объяснить причины этого явления, используя сведения о структурных составляющих сталей с разным содержанием углерода, заимствованные из курса металловедения.

3.3. Изучение влияния легирования хромом и марганцем

НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛЕЙ

Для оценки влияния легирования на свойства сталей необходимо наложить на уже имеющиеся графики (см. рис. 3.2) значения аналогичных показателей сталей, легированных хромом(15Х, 20Х, 30Х и т.д.) имарганцем(15Г, 20Г, 25Г и т.д.), используя для этого сведения, приведенные в табл. 4, 5 и 6 ГОСТ 4543-71[6]. При наложении новых значений на уже существующие графики необходимо соблюдать единство масштаба величин, а также использовать обозначения точек и кривых, обеспечивающие чёткое разделение данных (в отчёте о работе допускается линии на графиках изображать разными цветами). Линии следует проводить в виде прямых, т. е. для построения графиков следует применять метод графического усреднения данных, как это показано на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Зависимость свойств сталей от содержания углерода и

Легирующих элементов – марганца и хрома:

δ₅* - для металла в нагартованном состоянии; δ₅** - после высокого отпуска

(улучшение);

– стали углеродистые качественные (ГОСТ 1050-88);

– стали легированные хромистые (ГОСТ 4543-71);

– стали легированные марганцовистые (ГОСТ 4543-71)

После нанесения на график всех линий необходимо провести анализ, как сказывается на изменении прочностных и пластических характеристик сталей с одинаковым содержанием углерода легирование хромом и марганцем, и дать этому соответствующее объяснение (следует использовать сведения из металловедения и материалы предыдущего занятия).