Вопрос5

Износостойкие аустенитные стали

Для изготовления деталей, работающих на износ в условиях трения скольжения и высоких давлений и ударов (например, траки некоторых гусеничных машин, щеки дробилок, черпаки землечерпательных машин, скипов, крестовины железнодорожных и трамвайных путей и т.д.), применяют высокомарганцовистую аустенитную сталь 110Г13Л (1,0... 1,5 % С; 11,0... 15,0 % Мп) (ГОСТ2176-77).. .Химический состав стали 110Г13Л ГОСТ 2176-77 : Si кремний 0,8-1,00%; Mn марганец 11,5-15%; C углерод 0,9-1,4%; Cu медь до 0,3%; Ni никель до 1%; S сера до 0,05%; P фосфор до 0,12; Cr хром до 1%. Структура стали 110Г13Л после литья - аустенит и избыточные карбиды (Mn,Fe)₃C, снижающие прочность и вязкость стали. Поэтому литые изделия с t =1070 - 1100 ºС закаливают в воде. При таком нагреве карбиды растворяются, и сталь после закалки имеет-аустенитную-структуру. Сталь 110Г13Л с такой структурой обладает следующими механическими свойствами: предел прочности (временное сопротивление) σ_в = 800-900 Мпа; условный предел текучести σ_0,2 = 310-350 МПа; относительное удлинение (пластичность) δ = 15-20 %; относительное сужение ψ = 50-30 %; начальная твердось в исходном состоянии 200 НВ; после воздействия холодной деформации 600 НВ; модуль упругости Е=200000 Мпа; модуль сдвига G=78000 Мпа; плотность 7820 кг/м.куб. Для стали с аустенитной структурой характерен низкий предел текучести, и под влиянием холодной деформации такая сталь сильно упрочняется. Если детали работают в условиях значительных давлений и ударных нагрузок, вызывающих наклеп, то твердость и сопротивление стали износу повышаютсяНазначениеИзносостойкая сталь 110Г13Л с высоким содержанием марганца (11—14,5%) и углерода (0,9-1,3%) имеет аустенитную структуру с высокой вязкостью, предназначена для изготовления деталей работающих на износ в условиях трения, давления и ударных нагрузок при которых происходит самоупрачнение (наклёп) стали и её прочность и износостойкость значительно возрастает.Область применения:Применяется для производства деталей горношахтного оборудования, сельскохозяйственных машин, размольного и дробеструйного оборудования, а также накладок на лопасти глиносмесителей, применяемых в промышленности строительных материалов.

Вопрос6

Остаточные внутренние напряжения. Упрочнение металла

К неизбежным причинам, способствующим возник­новению напряжений и деформаций, относятся такие, без кото­рых процесс обработки происходить не может. К этим причинам при сварке относят неравномерный нагрев, кристал­лизационную усадку швов, стуктурные изменения металла шва и околошовной зоны и т. д.К сопутствующим причинам, способствующим возникновению напряжений и деформаций, относятся такие, без которых процесс сварки может происходить. К таким при­чинам при сварке относят неправильные решения конструкции сварных узлов (близкое расположение швов, их частое пересечение, неправильно выбранный тип соединения и т. д.), применение устаревшей техники и технологии сварки (неверно выбраны способы наложения слоев и диаметр электрода, не соблюдаются режимы сварки и т. д.), низкая квалификация сварщика, нарушение геометрических размеров сварных швови т. д.Кристаллизационная усадка металла шва вызывается тем, что при охлаждении металл шва уменьшается в объеме, но поскольку одновременно шов имеет жесткую связь с относительно холодным основным металлом, его усадка вызывает появление внутренних напряжений.Кристаллизационная усадка незакрепленного (сво­бодного) образца приведет лишь к его укорочению. Если же усадка будет иметь место либо в условиях жесткого закреп­ления свариваемых деталей, либо в условиях неравномер­ного (неодинакового) нагрева, то в этом случае в конструкции после остывания образуются внутренние напряжения, вызываю­щие ее деформацию. В процессе снижения температуры в жестко закрепленной детали будут возникать силы растяжения, стремящиеся ее разорвать.Механизм образования напряжений и деформаций при сварке. Классификация напряжений. Остаточные напря­жения при сварке возникают в результате появления термо­пластических деформаций, которые образуются от неравномер­ного распределения температуры в изделии. Такие деформации бывают упругие и упруго-пластические.Остаточные напряжения в зависимости от объема тела, в пределах которого они уравновешены, классифицируются следующим образом.Остаточные напряжения первого рода уравновешиваются в крупных объемах, соизмеряемых с размерами изделия или его частей, и обладают определенной ориентацией в зависимости от формы изделия. Эти напряжения определяют расчетом, исходя из теории упругости и пластичности, а также экспериментально.Остаточные напряжения второго рода уравно­вешиваются в пределах микрообъемов тела, т. е. в пределах одного или нескольких зерен металла. Эти напряжения не имеют определенной направленности и не зависят от формы изделий. Находят эти напряжения опытным путем.Остаточные напряжения третьего рода урав­новешиваются в мельчайших объемах — в пределах атомной решетки. Они также не имеют определенной направленности и определяются экспериментально по степени изменения ин­тенсивности линий на рентгенограммах.В строительных конструкциях и в машиностроении инже­нерными расчетами определяют только напряжения первого рода.По направлению в теле собственные напряжения (рис. 46) могут быть одноосными — линейными, двухосными — плос­костными и трехосными — объемными.При рассмотрении процесса возникновения деформаций при сварке следует учитывать, что в процессе охлаждения стали изменяются ее физические и механические свойства (рис. 47).Классификация сварочных деформаций. Сварные конструк­ции в результате появления упругопластических деформаций в сварных соединениях могут изменить свои размеры и претерпеть общие деформации. Последние могут быть про­дольными и поперечными, деформациями изгиба, скручивания и потери устойчивости.В результате продольных и поперечных деформаций происходит сокращение элементов по длине и ширине. Эти деформации образуются при симметричной укладке сварных швов.Деформации изгиба образуются при несимметричном расположении сварных швов в конструкциях и сопровождаются продольным сокращением элементов — продольной усадкой швов и поперечным сокращением — поперечной усадкой швов. Этот вид деформации в практике встречается довольно часто.Деформации скручивания образуются вследствие несим­метричного расположения швов в поперечных сечениях элемен­тов и встречаются относительно редко.Деформации потери устойчивости вызываются сжимающими напряжениями, которые образуются в процессе нагревания и остывания изделий.