2)Легированные низкоуглеродистые и среднеуглеродистые конструкционные стали. Влияние легирующих элементов на механические свойства сталей, маркировка, упрочняющая обработка, применение.

Легирующие элементы вводят с целью повышения конструкционной прочности сталей. Первостепенное назначение легирования - обеспечение необходимой прокаливаемости. Прокаливаемость стали определяется ее химическим составом. Все легирующие элементы, кроме кобальта, повышают устойчивость переохлажденного аустенита, снижают критическую скорость закалки и увеличивают прокаливаемость. Для легирования обычно используют Mo, Mn, Cr, Si, Ni, V и микродобавки. Влияние л.э. на механические свойства стали зависит от ее структурного состояния, которое определяется термической обработкой.

1. После закалки на мартенсит и низкого отпуска свойства легированной стали определяются концентрацией углерода в мартенсите.

2. После закалки и высокого отпуска (улучшения) структура стали представляет собой сорбит - ферритно-карбидную смесь с зернистой формой карбидной фазы. Высокие механические свойства сорбита обусловлены влиянием л.э. на прочность феррита, а так же дисперсность и количество карбидной фазы.

Низкоуглеродистые легированные стали (0Л-0,3%С) используют в состоянии

наибольшего упрочнения, т.е. после закалки и низкого отпуска со структурой

низкоуглеродистого мартенсита или бейнита. Повышенные прочностные свойства

сочетаются у них с хорошей пластичностью, вязкостью, малой чувствительностью к

надрезам и высоким сопротивлением развитию вязкой трещины.

Хромистые стали 15Х, 20Х образуют группу дешевых сталей нормальной прочности.

Закаливают в масле на структуру троостита или бейнита.

Среднеуглеродистые легированные стали (0,3-0,5%С) приобретают высокие

механические свойства после термического улучшения - закалки и высокого отпуска

(500-650°С) на структуру сорбита. Улучшение этих сталей обеспечивает повышенный

предел текучести и сочетании с хорошей пластичностью и вязкостью, высоким

сопротивлением развитию трещины.

Хромистые стали 40Х, 45Х, 50Х относятся к дешевым конструкционным материалам. С

увеличением содержания углерода возрастает прочность, но снижается пластичность и

вязкость, повышается порог хладноломкости.

Хромникельмарганцеве стали ЗОХГСА, 35ХГСА содержат по 1% Cr, Мп и Si и

называются хромансилями. Это достаточно технологичные стали, нашли широкое

применение в автомобилестроении.

Хромоникелевые стали 40ХН, 45ХН, 50ХН обеспечивают высокий комплекс

механических свойств в деталях сечением 40-50 мм. Из-за присутствия никеля эти

стали, в отличие от хромистых, имеют более высокий температурный запас вязкости и

меньшую склонность к хрупкому разрушению.

Хромникельмолибденовые стали 40ХН2МА, 38ХНЗМА, 38ХНЗМФА, 18Х2Н4МА

относятся к глубокопрокаливаемым сталям. Относятся к мартенситному классу,

закаливаются на воздухе, мало склонны к хрупкому разрушению, применяются при

температурах до 300-400°С. Недостатки: высокая стоимость, плохо обрабатываются.

Билет5

1)Фазовый и структурный анализ диаграммы Fe-Fe^C. Влияние углерода на

механические и технологические свойства сталей.

Железо с температурой плавления 1539^СС имеет 2 модификации: а и у. Модификация Fe_K существует при температурах до 911°С и от 1392 до 1539°С, имеет ОЦК решетку. Модификация Fe_y существует при температурах от 911 до 1392°С, имеет ГЦК решетку. Переход Fea—>Fey происходит с изменением объёма (1%) Углерод существует в двух модификациях: графита и алмаза. Феррит (Ф или 9Ј) - твердый раствор внедрения углерода в Fe^. Различают низкотемпературный и высокотемпературный феррит. Предельная концентрация углерода в низкотемпературном феррите составляет 0,02%, в высокотемпературном -0,1%. Феррит - мягкая, пластичная фаза со следующими механическими свойствами: а_в = ЗООМПа; д = 40%; -ф = 70%;KCU = 2,5^; твердость 80 - 100НБ. Аустенит (А или х) - твердый раствор внедрения углерода в Fe_v. Он имеет ГЦК решетку. Аустенит пластичен, но прочнее феррита (150-200НВ) при н.у.

Цементит (Ц) - карбид железа Fe₃ С, содержит 6,69% С и имеет сложную ромбическую

решетку. При н.у. цементит тверд (800НВ) и хрупок.

Ледебурит - эвтектическая смесь аустенита и цементита (4,3%С). При охлаждении

ледебурита до температур ниже линии SK входящий в него аустенит превращается в

перлит, и при 20-25°С ледебурит представляет собой смесь цементита и перлита. В

таком состоянии цементит образует сплошную матрицу, в которой размещается перлит.

Такое строение ледебурита служит причиной его большой твердости (>600НВ) и

хрупкости. Перлит - эвтектоидная смесь феррита и цементита (0,8%С). Перлит чаще всего имеет пластинчатое строение и является прочной структурной составляющей:

а_в = 800 - 900МПа; a_0i2 = 450МПа; 5 < 16%;твердость- 180 - 220НБ

Железоуглеродистые сплавы разделяют на 2 группы: стали, содержащие до 2,14% С, и

чугуны.