- •Предисловие
- •Тема 1. Введение. Структура курса
- •1.1. Цель и задачи изучения дисциплины. Структура курса.
- •1.2. История развития науки о металлах.
- •1.3. Значение конструкционных материалов и способов их обработки в промышленности и строительном производстве.
- •Тема 2. Строение и свойства металлов
- •2.1. Основные сведения о кристаллическом строении металлических тел.
- •2.2. Типы кристаллической решетки.
- •2.3. Особенности строения кристаллических тел.
- •2.4. Особенности существования кристаллических тел.
- •2.5. Дефекты кристаллического строения.
- •2.6. Изучение макро- и микроструктуры металлов и сплавов.
- •2.7. Свойства металлов и сплавов.
- •2.8. Методы испытания механических свойств.
- •Основные марки строительных сталей и их механические характеристики
- •Механические свойства строительной стали по гост 27772-88*
- •Тема 3. Металлические сплавы
- •3.1. Основные понятия о металлических сплавах.
- •3.2. Диаграмма состояния двойных сплавов.
- •3.2.1. Основная информация о диаграмме состояния.
- •3.2.2. Порядок построения диаграммы состояния.
- •3.3. Железоуглеродистые сплавы.
- •3.3.1. Компоненты и основные структурные составляющие железоуглеродистых сплавов.
- •3.3.2. Характеристика основных точек и линий диаграммы.
- •3.3.3. Структура сталей.
- •3.3.4. Чугуны. Структура чугунов.
- •3.4. Влияние углерода и легирующих элементов на свойства стали.
- •3.5. Цветные металлы и их сплавы.
- •Тема 4. Производство черных и цветных металлов
- •4.1. Основные понятия в металлургии.
- •4.2. Основные способы получения металлов из руд.
- •4.3. Топливо и огнеупорные материалы металлургического производства.
- •4.4. Производство чугуна.
- •4.4.1. Материалы для выплавки чугуна.
- •4.4.2. Подготовка исходных материалов к плавке.
- •4.4.3. Доменный процесс.
- •4.5. Производство стали.
- •4.5.1. Кислородно-конвертерный способ.
- •4.5.2. Выплавка стали в мартеновских печах.
- •4.5.3. Выплавка стали в электрических печах.
- •4.5.4. Разливка стали.
- •4.6. Производство цветных металлов.
- •4.6.1. Производство алюминия.
- •4.6.2. Производство меди.
- •4.6.3. Производство титана.
- •Тема 5. Обработка металла давлением
- •5.1. Общие сведения.
- •5.2. Прокатное производство.
- •5.3. Волочение.
- •5.4. Прессование.
- •5.5. Свободная ковка.
- •5.6. Горячая объемная штамповка.
- •5.7. Холодная объемная штамповка.
- •5.8. Листовая штамповка.
- •Тема 6. Термическая и химико-термическая обработка стали
- •6.1. Превращения при нагреве стали.
- •6.2. Превращения в стали при охлаждении.
- •Характеристика структурных составляющих закаленной стали
- •6.3. Основные виды термической обработки стали.
- •6.4. Химико-термическая обработка сталей.
- •Тема 7. Углеродистые и легированные стали. Классификация, свойства, применение
- •7.1. Классификация сталей.
- •1. По структуре:
- •2. По способу производства:
- •3. По химическому составу.
- •4. По качеству.
- •5. По степени раскисления.
- •6. По назначению:
- •7.2. Конструкционные стали.
- •7.2.1. Углеродистые стали обыкновенного качества.
- •7.2.2. Углеродистые и легированные качественные стали.
- •7.2.3. Стали высококачественные и особо высококачественные.
- •7.2.4. Цементуемые углеродистые и легированные стали.
- •7.2.5. Улучшаемые углеродистые и легированные стали.
- •7.2.6. Высокопрочные легированные стали.
- •7.2.7. Рессорно-пружинные стали.
- •7.2.8. Шарикоподшипниковые стали.
- •7.2.9. Износостойкие стали.
- •7.3. Инструментальные стали.
- •7.4. Легированные стали специального назначения.
- •7.5. Стали, применяемые для конструкций зданий и сооружений.
- •Марки стали, заменяемые сталями по гост 27772-88
- •7.6. Определение марки стали экспресс-методом.
- •Тема 8. Общие сведения о коррозии металлов
- •Список литературы
- •Содержание
- •Тема 1. Введение. Структура курса 5
- •Тема 2. Строение и свойства металлов 15
- •Тема 3. Металлические сплавы 32
- •Тема 4. Производство черных и цветных металлов 50
- •Тема 5. Обработка металла давлением 68
- •Тема 6. Термическая и химико-термическая обработка стали 87
- •Тема 7. Углеродистые и легированные стали. Классификация, свойства, применение 99
- •Тема 8. Общие сведения о коррозии металлов 115
- •«Металлы и сварочные работы в строительстве»
- •«Технология металлов»
7.2.4. Цементуемые углеродистые и легированные стали.
Цементация – вид химико-термической обработки стали (малоуглеродистой и среднелегированной), при которой поверхностные слои изделий насыщаются углеродом с последующей термической обработкой для повышения износостойкости и сопротивляемости ударным нагрузкам.
Эти стали содержат 0,1…0,25% углерода. Небольшие детали, работающие на износ при малых нагрузках, т.е. в условиях, когда прочность сердцевины не оказывает существенного влияния на эксплуатационные свойства, изготовляют из углеродистых сталей марок 10, 15, 20. Тяжелонагруженные крупные детали, в которых кроме высокой твердости поверхности необходимо иметь прочную сердцевину, изготовляют из легированных сталей марок 12Х2Н4А, 18ХГТ, 18Х2Н4ВА и других. После цементации, закалки и низкотемпературного отпуска твердость поверхности составляет 60…64 НRС, а твердость сердцевины 30…40 НRС.
Широко используются хромистые, хромованадиевые, хромоникелевые, хромомарганцевые, хромомарганцевоникелевые стали, а также стали, легированные бором.
Цементация (и нитроцементация) применяется для упрочнения валов коробки передач автомобилей, валов быстроходных станков, зубчатых колес и многих других деталей машин и механизмов.
7.2.5. Улучшаемые углеродистые и легированные стали.
К улучшаемым сталям относятся среднеуглеродистые стали (0,3…0,5%C), подвергаемые закалке от 820…880°С в масле (крупные детали – в воде) и высокотемпературному отпуску при 550…680°С (улучшению). Углеродистые стали марок 40 и 45 используют для изготовления деталей небольших сечений и испытывающих небольшие напряжения. Легированные стали марок 45Х, 30ХГС, 40ХНМ и многих других, обладающих высокой прочностью и достаточно хорошей закаливаемостью и прокаливаемостью, используют для изготовления деталей значительного сечения и работающих при высоких нагрузках.
Широкое применение нашли хромистые, хромомарганцевые, хромокремне-марганцевые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и хромоникельмолибдено-ванадиевые стали.
Улучшаемые стали используются для изготовления коленчатых валов, шатунов, клапанов, шпинделей, зубчатых колес, валков горячей прокатки, муфт, дисков паровых турбин и других ответственных деталей. Высокая поверхностная твердость достигается закалкой токами высокой частоты.
7.2.6. Высокопрочные легированные стали.
Это стали, имеющие временное сопротивление 180…200 кг/мм2. В качестве высокопрочных широкое применение получили стали с содержанием углерода 0,45…0,50%, дополнительно легированные Cr, Mo, W и V. После закалки и низкотемпературного отпуска временное сопротивление этих сталей достигает 200…220 кг/мм2 при сравнительно удовлетворительной пластичности и вязкости. Такие стали находят применение в машино-, ракето- и самолетостроении.
7.2.7. Рессорно-пружинные стали.
Указанные стали используют для изготовления рессор, пружин и упругих элементов различного назначения. Основные требования к этим сталям – высокое сопротивление малым пластическим деформациям (высокий предел упругости) и высокий предел выносливости при достаточных пластичности и сопротивлении хрупкому разрушению. Стали должны обладать хорошей закаливаемостью и прокаливаемостью.
Этими свойствами обладают углеродистые стали, содержащие более 0,5…1,0%С (например, стали 65, 85), а также стали, легированные кремнием, марганцем, вольфрамом, ванадием, хромом и другими элементами (стали марок 50С2, 60С2А, 70С3А, 60С2ХФА, 65С2ВА и др.). Стали подвергают закалке от 830…850°С в масле (в случае больших сечений – в воде) и отпуску при 400…520°С.
После закалки по всему объему должна быть мартенситная структура. Присутствие остаточного аустенита, продуктов эвтектоидного или промежуточного превращений ухудшает пружинные свойства.