113. Шарикоподшипниковые стали.

Стр 329 Лахтин (289 электронный лахтин, материаловедение)

Причины отказа подширника – излом, разрушения тел качения, усталостное выкрашивание.

Используется высокоуглеродитсая хромистая сталь ШХ15(0,95-1,05%С, 1,3-1,65% Cr) для больших сечений ШХ15СГ (0,95-1,05%С 0,9-1,2%Mn 0,4-0,65%Si и 1,3-1,65%Cr)

Свойства: высокая твердость, износостойкость, сопротивление контактной усталости, высокие требования по неметалл включениям, недопустима карбидная разнородность

Для уменьшения кол-ва сульфидов используют электрошлаковый и вакуум но дуговой переплавы (увеличивает долговечность)

Стали в виде прутков, труб и проволоки. После отжига структура перлита и хорошая обрабатываемость резанием и достаточная пластичность при штамповке шариков и роликов, твердость 179-207 HB

Кольца, шарики, ролики, закаляют в масле 840-860 С и отпуск 150-170. Перед отпуском охлаждаются до 20-25 С для уменьшения остаточного аустенита.

Оптимальная твердость после закалки и отпуска 61-65 HRC для ШХ15 60-64 HRC для стали ШХ15СГ для шариков 62-66 HRC

Для высоких динамических нагрузок применяют цементируемые стали

20Х2Н4А и 18ХГТ (применяют газовую цементацию на 1200мм, высокий отпуск, закалка и отпуск 160-170 С

Для букс железнодорожных вагонов применяют высокоуглеродистую сталь Шх15 м процесс объемисто-поверхностной закалки

113. Износостойкая (аустенитная) сталь.

Стр 330 Лахтин (290)

Для деталей работающих на износ в условиях абразивного трения и высокого давления/ударов (щеки дробилок, гусенечные машины, крестовины жд и трамвайн путей)

Сталь 110Г13Л (0,9-1,3%С 11,5-14,5 Mn)

Структура – аустенит и избыточные карбиды(снижают прочность и вязкость), которые растворяются после закалки.

Механические свойства

Сильно упрочняется при холодной деформации (чем дольше едет танк тем прочнее его гусеницы).

Это увеличивает сопротивление износу, если сталь работает в условиях ударных нагрузок и сильных давлений, твердость повышается благодаря наклепу. Также износостойкость объясняется присутствием ε-мартенсита с гексагональной (или ε’ с ромбоэдр решеткой) поэтому ПЛОХО ОБРАБАТЫВАЕТСЯ РЕЗАНИЕМ.

Если давления и удары отсутствуют, сталь испытывает только абразивный износ, повышения износостойкости не наблюдается.

При повышении фосфора – хладноломкость (фосфидная эвтектика на границах способствует трещинам, поэтому фосфора должно быть ниже, 0,03%)

Для изделий подвергающихся износу со стороны жидкостей или газов рекомендуют cnfkb 30Х10Г10, 0Х14АГ12, 0Х13Г12М высокая кавитационная стойкость из-за образования мартенсита деформации при гидравл. ударах

113. Коррозионностойкие стали.

Стр 331 лахтин (291)

Коррозией называют разрушение металлов под действием окружающей среды. При этом часто металлы покрываются продуктами коррозии (ржавеют). В результате воздействия внешней среды механические свойства металлов резко ухудшаются, иногда даже при от­сутствии видимого изменения внешнего вида поверхности.

Различают химическую коррозию, протекающую при воздействии на металл газов (газовая коррозия) и неэлектролитов (нефть и ее про­изводные), и электрохимическую коррозию, вызываемую действием элек­тролитов: кислот, щелочей и солей. К электрохимической коррозии отно­сятся также атмосферная и почвенная коррозия.

Существует несколько видов электрохимической коррозии. Если металл однороден (например, однородный твердый раствор), то наблюдается рав­номерная коррозия, протекающая примерно с одинаковой скоростью по всей поверхности металла. В неоднородном металле, что является наибо­лее частым случаем, коррозия носит локальный характер и охватывает только некоторые участки поверхности. Эту местную, или локальную, кор­розию в свою очередь подразделяют на точечную, пятнистую и с язвами. Очаги пятнистой и точечной коррозии являются концентраторами напря­жений. Наиболее опасна так называемая интеркристалдитная коррозия, распространяющаяся по границам зерен вследствие более низкого элек­трохимического потенциала. Коррозия без заметных внешних признаков быстро развивается по границам зерен, вглубь, резко снижая при атом ме­ханические свойства. Сталь, пораженная интеркристаллитной коррозией, теряет металлический звук и при изгибе дает надрывы по границам зерен в местах коррозионного разрушения металла. Кроме того, различают кор­розию под напряжением, которая возникает при одновременном действии коррозионной среды и напряжений растяжения. Разновидностью этой кор­розии является коррозионное растрескивание, т. е. образование, в металле тонкой сетки трещин, проходящих по объему зерна при воздействии кор­розионной среды и напряжений.

Сталь, устойчивую против газовой коррозии при высоких температурах (свыше 550°С), называют жаростойкой. Стали, устойчивые против элек­трохимической коррозии, называют .коррозиото-стойкими (нержавеющи­ми). Повышение устойчивости стали против коррозии достигается введением в нее элементов, образующих на поверхности защитные пленки, прочно связанные с основным металлом и предупреждающие контакт между сталью и наружной агрессивной средой, а также повышающих элек­трохимический потенциал стали е разных агрессивных средах.

Повышение жаростойкости достигается введением в сталь главным образом хрома, а также алюминия или кремния, т. е. элементов, находя­щихся в твердом растворе- и .образующих в процессе нагрева защитные пленки окислов (Cr, Fe)2О3, (Al, Fe)2О3. Введение в сталь 5-8% Cr повы­шает жаростойкость до 700—750 С; увеличение содержания Cr до 15-17% делает сталь жаростойкой до 950-1000 С. Легирование сталей с 25% Cr алюминием в количестве 5% повышает жаростойкость до 1300°С. Жаростойкость зависит от состава стали, а не от ее структуры. В связи с этим окалиностойкость (жаростойкость) ферритных и аустенитных ста­лей при равном количестве хрома практически одинакова.

Составы сталей, устойчивых против электрохимической коррозии, уста­навливают в зависимости от среды, для которой они предназначаются. Эти стали можно разделить на два основных класса: хромистые, имеющие после охлаждения на воздухе ферритную, мартенситно-ферритную (ферри­та более 10%) или мартенситную структуру, и хромоникелевые, имеющие аустенитную, аустенитно-мартенситную или аустенитно-ферритную (фер­рита более 10%) структуру.

Хромистые коррозионно-стойкие стали. При введении в сталь 12-14% Сг ее электрохимический потенциал становится положительным, и она приобретает устойчивость против коррозии в атмосфере, морской (пре­сной) воде, ряде кислот, солей и щелочей. Более широко применяют хро­мистые стали 12X13, 20X13, 30X13 и 40X13 (ГОСТ 5632-72), содержащие 0,12—0,4% С и 12-14% Сг, и низкоуглеродистые (^0,12-0,15% С) стали 12X17 и 15X28 с 17 и 28% Сг. (ГОСТ 5632-72).

\

Коррозионная стойкость стали повышается термической обработкой: закалкой и высоким отпуском и созданием шлифованной и полированной поверхности.

Ферритные стали склонны к межкристаллитной коррозии.

Этот вид коррозии связан с обеднением твердого раствора хромом в местах, прилегающих к границам зерна, в результате образования карби­дов хрома. Для повышения сопротивления межкристаллитной коррозии к измельчения зерна сталь легируют титаном в количестве не менее пяти­кратного содержания углерода (15Х25Т). Титан связывает углерод и исключает возможность образования карбидов хрома, а следовательно, обеднение хромом феррита.

Хромоникелевые Аустенитные стали. Эти стали, обычно легированные хромом и никелем (или мар­ганцем), после охлаждения до комнатной температуры име­ют аустеиитную структуру, низкий предел текучести, уме­ренную прочность, высокую пластичность и хорошую кор­розионную стойкость в окис­лительных средах. Стали па­рамагнитны.

Антикоррозионные свойства дает хром, пассивируя поверхность

Представителями аустснитных коррозионно-стойких сталей являются 12Х18Н9, 17Х18Н9, содержащие соответственно 0,12 и 0,17% С, 17-19% Cr, 8 — 10% Ni

Для уменьше­ния склонности к интеркристаллитной коррозии в состав сталей вводят ти­тан (реже ниобий) в количестве (5С-0,8), где С - содержание углерода в стали (12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т): В этом случае образуется карбид МС, связывающий весь углерод, а хром остается в растворе. Для повышения стабильности аустенита количество никеля в этих сталях уве­личивают до 10—12%.

Сталь 12Х18Н10Т получила наибольшее распро­странение для работы в окислительных средах (например, азотной кислоте).

Высокое сопротивление межкристаллитной коррозии, хорошую пла­стичность и свариваемость имеют низкоуглеродистые аустенитные стали

04Х18Н10 и ОЗХ18Ш2.

Стали с пониженным содержанием углерода устой­чивы в азотной кислоте и других агрессивных средах и широко исполь­зуются для изготовления химической аппаратуры.

Хромоникелевые коррозионно-стойкие стали 08Х18Н10, 04Х18Н10 и др. широко используют в криогенной технике для транспортировки и хране­ния жидких газов, оболочек • топливных баков ракет, резервуаров для хра­нения жидкого топлива и т. д. Аустенитные стали с г. ц. к. - решеткой сохра­няют при низких температурах высокую вязкость и пластичность и поэтому не склонны к хрупкому разрушению.

Хромоникелевые коррозионно-стойкие стали дороги. В связи с этим в некоторых случаях применяют более дешевые стали, в которых часть ни­келя заменена марганцем. Экономнолегироваиная (по никелю) сталь 10Х14Г14Н4Т рекомендована как заменитель стали 12Х18Н10Т, для изде­лий, работающих в слабоагрессивпых средах (органических кислотах, со­лях, щелочах), а также при температурах до — 196°С.

Некоторое применение находят хромомаргапцевоникелевые стали с азотом (0,15 — 0,3% ), который стабилизирует аустенит и может частич­но заменить никель. К числу этих сталей относятся стали 15Х17АГ14, 12Х17Г9АН4. Устойчивость против коррозии в органических кислотах, сер­ной кислоте и морской воде повышает молибден.

Для этой цели приме­няют стали 10Х17Н13М2Т и 10Х17Н13МЗТ, которые сочетают высокую коррозионную стойкость с хорошей технологичностью, начиная от вы­плавки стали и кончая изготовлением сварных конструкций и аппаратов.

Аустенитно-ферритные стали. Стали содержат 18 — 22% Сг, 2 — 6% N1 и некоторое количество Мо, Си, Т1 (08Х22Н6Т, 12Х21Н5Т и др.). Аустенитно-ферритные стали по сравнению с аустенитными обладают более высо­кой прочностью (а„ = 65 -^ 75 кгс/мм2, а0.2 — 35 -г 40 кгс/мм2) при удовле­творительной пластичности (5 = 16 -т- 25%, \|/ = 45%) и лучшей сопротивляе­мостью интеркристаллитной коррозии и коррозионному растрескиванию, При нагреве до 400 —750°С стали охрупчиваются.

.Аустенитно-мартенситные стали. Особую группу представляют аусте-штпо-мартенситные коррозионно-стойкие стали, например сталь, 09Х15Н8Ю (> 0,09% С, 14-16% Сг, 7-9% № и 0,7-1,3% А1). Эти стали наряду с хорошей устойчивостью против атмосферной коррозии обладают высокими механическими свойствами и хорошо свариваются.

Высоколегированные кислотостойкие стали и сплавы. В химическом ма­шиностроении для изделий, работающих в контакте с кислотами, приме­няют высоколегированные стали и сплавы на никелевой основе.

Кислотостойкие стали. Для сварных конструкций н узлов, стойких про­тив действия горячей (до 80°С) серной кислоты, применяют низкоуглероди­стую высоколегированную аустенитную сталь 06ХН28МДТ состава: до 0,06% С; 22-25% Сr; 26-29% Ni; 0,5-0,9% Тi; 2,5-3,0% Мо; 2,5-3,5% Сu. Устойчивость в серной кислоте обеспечивают никель, молибден .и медь. Титан уменьшает склонность стали и интеркристаллитной корро­зии.

Кислотостойкие никелевые ставы. Сплавы никеля с медью (например НМЖМц 28 -2,5 -1,5* (монель-металл), содержат в среднем 28% Сu, 2,5% Fe и 1,5% Mn; они обладают большой коррозионной стойкостью на возду­хе, в морской и пресной воде, неорганических кислотах

применяют в судостроении, в нефтеобрабатывающей и фармацевтической промышленности.

Сплавы никеля с хромом (14 — 17%) и железом (6 — 10%) получили назва­ние шконель. Эти сплавы используют для изготовления различных дета­лей, которые должны обладать высокой прочностью, хорошей коррозион­ной стойкостью в плавиковой и фосфорной кислотах, щелочах, сероводо­роде и других средах, а также работающих в окислительных средах при высоких температурах (до 800°С).

Сплавы никеля с молибденом (20 — 30%), называемые, хастеллоем (Н60М20, Н60М27), обладают высокой устойчивостью в серной и особенно в соляной кислотах.

Однако сплавы склонны к межкристаллитной корро­зии после нагрева при.600 — 850°С. Легирование этих сплавов ниобием и ванадием уменьшает склонность к межкристаллитной коррозии.