32.Необходимо получить хороший комплекс мех. Свойств в сердцевине и высокую твердость на поверхности. Опишите структурные изменения, происходящие в процессе обработки.

33.Сравните структуру и свойства сталей 30 и 70 после закалки от 800. Опишите превращения, происходящие при т.о.

Это доэвтектоидные стали

Сталь 30, Ac3=820. Сталь 70, Ac3=743.

Сталь 30 подвергли неполной закалке, её структура будет состоять из мартенсита и феррита. У этой стали будет низкое значение твердости

Сталь 70 подвергли полной закалке, её структура будет состоять из мартенсита и остаточного аустенита. Она будет более твердая чем сталь 30.

34.Сравните структуру и свойства сталей 40 и У10 после стандартной закалки. Опишите происходящие при т.о. процессы

Сталь У10-заэвтектоидная сталь. Поэтому её подвергают неполной закалки, наряду с мартенситом в её структуре будет присутствовать вторичный цементит. Цементит имеет высокую твердость, поэтому способствует повышению твердости и износостойкости стали.

Структура доэвтектоидной стали 40 будет состоять из мартенсита. Эта сталь обладает меньшей способностью к повышению твердости (закаливаемости), следовательно, она будет менее твердая.

35.Сталь у10 закаленная от 940 градусов имеет твердость более низкую, чем сталь у8 закаленная от той же температуры. Объяснить это и назначить температуры для закалки указанных сталей.

Раздел 9. Легированные стали

1. Что такое легированные стали

Легированными называют стали, в состав которых специально вводят легирующие элементы для изменения структуры и совойств

2.Основные цели легирования сталей

Легирование проводят для улучшения механических, физических и химических свойств сплава

3.Влияние легирующих элементов на свойства твердых растворов

Легирующие элементы, находящиеся в твердых растворах, оказывают заметное влияние на мех. свойства этих фаз. Практически все элементы, растворяющиеся в феррите, упрочняют его. Влияние легирующих элементов на аустенит аналогично, а так же легированный аустенит хорошо наклепывается.

4. Влияние легирующих элементов на образование карбидов

Все легирующие элементы можно разделить на две группы-графитизирующие и карбидообразующие.Атомы карбидообразующих элементов входят в состав карбидных фаз. При этом могут образовываться легированный цементит, либо специальные карбиды. Твердость специальных карбидов можеть быть в несколько раз выше, чем у цементита

5. Влияние легирующих элементов на полиморфизм железа

Практически все легирующие элементы, растворяясь в железе, влияют на температуры полиморфных превращений. Одна группа элементов повышают точку А4 и понижает точку А3, расширяя аустенитную область. Это никель и Mn. При опр. количестве этих добавок сталь может иметь устойчивую аустенитную структуру и при комнатной температуре (сталь аустенитного класса).

Бывает наоборот-элементы Cr Si Mo W расширяют ферритную область.Легирование этими элементами может привести к тому, что в сталях при нагревах и охлаждениях не будет происходить фазовых превращений, и во всем темп.интервале устойчивой фазой будет феррит (стали ферритного класса)

6. Влияние легирующих элементов на устойчивость переохлажденного аустенита

Все л.э. кроме кобальта увеличивают устойчивость переохлажденного аустенита. Если л.э. являются карбидообразующими происходит ещё и обособление областей перлитного и бейнитного превращений. В результате этого снижается критическая скорость закалки и повышается прокаливаемость сталей.

7. Влияние легирующих элементов на превращения при отпуске сталей.

Л.э. (особенно карбидообразующие) задерживают и смещают в сторону более высоких температур процессы, происходящие при отпуске. Это приводит к повышению теплостойкости (сохранению прочностных свойств при повышенных температурах), что является чрезвычайно важным для большинства инструментов и некоторых деталей машин

8.В каких фазах могут находиться в сталях легирующие элементы?

Легирующие элементы растворяются в основных фазах железоуглеродистых сплавов ( феррит, аустенит, цементит), или образуют специальные карбиды.

9.По каким признакам классифицируют легированные стали.

Наличие определенных легирующих элементов, степень легирования, структура, назначение

10.Классификация легированных сталей по структуре

Для классификации сталей по структурному признаку следует оговорить,в каком состоянии необходимо смотреть структуру сталей.В равновесном состоянии стали могут быть доэвтектоидными, эвтектоидными, заэвтектоидными для низко и среднелегированных сталей; средне и высоколегированные стали могут быть также ледебуритного, аустенитного и ферритного классов. После охлаждения на воздухе, стали могут быть бейнитного, мартенситного и аустенитного классов.

11.Классификация легированных сталей по назначению

По назначению л.с. бывают конструкционные, инструментальные и с особыми свойствами. Первые две самые распространенные.

Конструкционные могут быть строительными и машиностроительными. Машиностроительные разделяются на цементуемые, улучшаемые, рессорно-пружинные, шарикоподшипниковые, износостойкие, коррозионностойкие и др.

Инструментальные-для режущего, деформирующего и мерительного инструментов.

12.Дайте характеристику строительных сталей

Основным требованием к технологическим свойствам стоительных сталей является хорошая свариваемость.Свариваемость деталей тем выше, чем меньше содержание углерода, поэтому оно редко превышает 0,17%.

Их стоимость не должна быть высокой.Поэтому основными л.э. являются не очень дорогие и дефицитные хром, марганец, кремний.Ограничение содержания углерода приводит к снижению содержания перлита, и понижению прочности, что необходимо компенсировать другими мерами воздействия на структуру. Этого достигают легированием в небольших количествах такими элементами как ванадий, ниобий, азот.Дополнительной легирование медью увеличивает кор.стойкость сталей в атм. условиях и в воде. Введение никеля позволяет обеспечить роботоспособность конструкций без хрупкого разрушения при температурах до -60.

13.Цементуемые стали и их термообработка

Содержание углерода-0,12-0,25%. Эти условия позволяют обеспечить достаточно высокую вязкость сердцевины и хорошую сопротивляемость динамическим нагрузкам при высокой твердости поверхности после цементации, закалки и низкого отпуска.

Для малоответсвенных деталей с практически не упрочняемой сердцевиной могут использовать углеродистые стали. Слабо упрочняемую сердцевину имеют хромистые стали. Для таких сталей рекомендуют производить после цементации закалку с отдельного нагрева.

Для ответственных деталей гораздо эффективнее использовать наследственномелкозернистые стали. Закалку таких деталей проводят с использованием нагрева под цементацию после подстуживания на 100-150 градусов

Детали, работающие в условиях значительных динамических нагрузок и имеющие большое сечение, рекомендуют изготавливать из сталей повышенной прокаливаемости, которые имеют в составе никель. Для сталей такого типа закалку после цементации делают обязательно с дополнительного нагрева и с промежуточным высоким отпуском.

14. Улучшаемые стали и их термообработка

Содержание углерода-0,3-0,5%. Для деталей, работающих в условиях динамических нагрузок. В таких условиях необходимо сочетание достаточно высоких прочностных свойств, пластичности и вязкости. Обеспечить это можно закалкой с высоким отпуском. Важнейшей характеристикой этих сталей является прокаливаемость, от которой зависит прочность после т.о. в различных сечениях

15.Рессоррно-пружинные стали и их термообработка.

Содержание углерода-0,5-0,7%. Это позволяет после закалки и среднего отпуска получить структуру троостит отпуска и наиболее выскоие упругие свойства.Легирование необходимо в основном для повышения прокаливаемости, посколько в упругих элементах конструкций (пружины, рессоры) структура должна быть одинаковая по всему сечению.

16.Шарикоподшипниковые стали и их теромообработка.

Это практически единственные конструкционные стали с заэвтектоидной структурой. Фактически по структуре и свойствам эти стали соответствуют инструментальным. Т.о. состоит из закалки от температур 840-860 и отпуска при темп. ниже 200. Твердость после этого не должна быть менее 62 HRC.

17.Коррозионностойкие стали

К.с. обычно используют в условиях эл.хим.коррозии. Осн.л.э.-хром, он резко повышает сопротивление коррозии, если его количество в твердом растворе превышает 12%. Наиболее распространенными сталями этого класса являются хромистыми и хромоникелевые с дополнительным легированием другими элементами.

18.Стали повышенной износостойкости

Это стали которые обладают повышенным сопротивлением износу в спецефических условиях. (при ударно-абразивном воздействии, высоких давлениях и т.д.)

19.Инструментальные стали для режущего инструмента

Это могут быть и углеродитсые стали. После закалки и низкого отпуска их используют для изготовления напильников, ручных метчиков.Легированные стали неглубокой прокаливаемости, но повышенной вязкости применяют для изготовления ручных и машинных пил. Стали повышенной прокаливаемости применяют для крупного режущего инструмента при малых скоростях резания.

20.Быстрорежущие стали. Назначение основных легирующих элементов.

Предназначены для изготовления инструмента, рабочая поверхность которого разогревается до 600-700. Основные л.э., обеспечивающие высокую теплостойкость – это карбидообразующие W Mo Cr V. Эти элементы затрудняют распад мартенсита при нагреве закаленной стали. Однако для этого необходимо нагревать сталь под закалку до очень высоких температур – 1200-1270. Ванадий образует в сталях наиболее твердые карбиды, а карбиды хрома, растворяясь практически полностью при высокотемпературном нагреве под закалку, резко повышают устойчивость переохлажденного аустенита этих сталей и их прокаливаемость.

21.Термообработка быстрорежущих сталей.

Включает в себя смягчающий отжиг заготовок перед изготовлением инструмента и окончательную т.о. готового инструмента-закалку от высоких температур и многократный отпуск. Цель смягчающего отжига-понижение твердости и подготовка структуры стали к закалке. Цель окончательной термообработки-получение высокой теплостойкости, износостойкости, твердости и прочности инструмента. Закалку инструмента из быстрорежущих сталей обычно проводят со скоростным, но ступенчатым нагревом в соляных ваннах и охлаждением по режиму ступенчатой закалки. Это связано в основном с пониженной теплопроводностью таких сталей.

22.Инстрементальные стали для деформирующего инструмента

Эти стали делят на две группы-для холодного и горячего деформирования.

Для х.д. наиболее важным является повышенное и высокое сопротивление пласт.деф., изностойкость, удовлетворительная вязкость. Для мелких высадочных штампов при малых давлениях могут использоваться углеродистые стали. Для изготовления пуансонов и штапов, работающих при умеренных давлениях ипользуют, например, широко распространенные стали с 12 % содержанием хрома., при высоких давлениях- стали более вязкие, при особо тяжелых условиях-быстрорежущие стали.

Сталь для инстр. гор.деф. должна прежде всего обладать достаточными мех.св-вами в нагретом состоянии, а раб.поверхность такого инстр. может разогреваться до 600 и выше. Кроме того важно повышенное сопр.деф., износостойкость, и в большинстве случаев-повышенная вязкость. Из-за того, чо повышенная вязкость в таких сталях оказывается одним из осн. требований, многие подобные стали являются доэвтектоидными и при их т.о. в опр. степени жертвуют твердостью, обрабатывая на структуру троостита, сохраняя повышенную твердость.

23.Инструментальные стали для мерительного инструмента.

Для инструментов такого типа важным является сохранение размеров после упрочняющей т.о. в течении длительного времени. Для этого необходимо воспрепятствовать мех. износу за счёт высокой твердости и износостойкости и изменению размеров при фазовых превращениях в течении длительного времени.Для получения высокой износостойкости, чистоты и сцепляемости необходима сталь с высокой твердостью и мартенситной структурой после закалки и отпуска.

24.Что такое сталь мартенситного класса

Мартенситные (доэвтектоидные) стали-стали, которые имеют после закалки мартенситную структуру без избыточных карбидов

25. Что такое сталь ледебуритного класса

Ледебуритные (заэвтектоидные) стали-стали, которые имеют после закалки структуру состоящую из твердого мартенсита и ещё более твердых вторичных или эвтектических карбидов