- •Брянский колледж железнодорожного транспорта материаловедение
- •Введение
- •1 Технология металлов
- •1.1 Основы металловедения
- •Механические свойства:
- •Определение механических свойств металлов
- •1 Испытание на прочность при растяжении
- •2 Определение твёрдости
- •3 Испытание на ударную вязкость
- •4 Испытание на усталость
- •Аллотропные формы железа
- •Углеродистые конструкционные обыкновенного качества.
- •Углеродистые инструментальные стали
- •I . Конструкционные низколегированные стали
- •II . Инструментальные стали:
- •III. Специальные стали
- •5) Поверхностная закалка стали токами bч
- •Химико – термическая обработка стали
- •1. 3 Сплавы цветных металлов Сплавы на основе меди
- •Химический состав и типичные механические свойства некоторых деформируемых алюминиевых сплавов после закалки и старения
- •Химический состав и типичные механические свойства сплавов алюминия, не упрочняемые термической обработкой
- •2) Литейные сплавы.
- •Химический состав(%) кальциевых баббитов
- •2 Электротехнические материалы Проводниковые материалы Классификация и назначение
- •Материалы высокой проводимости
- •Сплавы высокого сопротивления
- •Жаростойкие сплавы
- •Металлокерамические и электроугольные изделия
- •Электроизоляционные материалы
- •1) Электрические характеристики:
- •4)Физико- химические характеристики:
- •1) Нефтяные масла
- •2) Синтетические жидкие диэлектрики
- •4) Асбест и асбоматериалы
- •Проводниковые изделия
- •Силовые кабели
- •Полупроводниковые материалы
- •2. 4 Магнитные материалы
- •1 ) Магнитно-мягкие материалы
- •2)Магнитно-твёрдые материалы
- •Способы обработки металлов
- •Обработка металлов давлением
- •Электроконтактная.
- •3 ) Газовая сварка и резка.
- •Специальные виды сварки
- •6) Отделочные операции:
- •7) Электрическая и ультразвуковая обработка:
- •8)Понятие о станках с чпу
I . Конструкционные низколегированные стали
Содержат ~ до 5 % легирующих добавок. Примеры маркировки:
12ХН3А - содержит 0,12 % С; ~1 % хрома; 3 % Ni; А –указывает на повышен. качество
45ХН – содержит 0,45 % С; ~1 % Cr; ~1 % Ni .
II . Инструментальные стали:
Низколегированные.
Например: 9ХС - содержит 0,9 % С и по ~ 1 % Cr и Si;
ХВГ - содержит ~ 1 % С и по ~1 % Cr, W, Ni.
Быстрорежущие – высоколегированные, применяют для изготовления режущего инструмента при высоких скоростях резания. Содержат 0,7…1,5 % С. Основной легирующий компонент – вольфрам (6…18 %)
Например:
Р18 – быстрорежущая сталь, содержит 0,8 % С, легирована 18 % вольфрама;
Р6М5 – содержит ~ 1 % С ; легирована 6 % вольфрама и 5 % молибдена.
Твердые сплавы – состоят карбидов вольфрама, карбида титана, карбида тантала и чистого кобальта.
Например
ВК15 – содержит 15% кобальта и 85% карбидов вольфрама
Т30К4 – содержит 4% кобальта , 30% карбида титана и 66% карбидов вольфрама
Изготавливают твердые сплавы методом металлокерамики, применяют в сверлах, резцах, фрезах.
III. Специальные стали
Обладают специфическими свойствами. Различают:
нержавеющие стали:
30Х13, 40Х13 – хирургические инструменты, карбюраторные иглы,
12Х17 – для пищевой промышленности,
12Х18Н9 – устойчивы к кислотам,
жаростойкие стали
12ХМФ – котельное оборудование
40Х10С2М – клапаны ДВС
12Х18Н10Т – выхлопные трубы
износостойкие стали
110Г13 – крестовины стрелочных переводов
Г13 – траки танков, тракторов
рессорно-пружинные стали
Сталь 65Г, 55С2, 60С2 – пружины, рессоры подвижного состава
60С2ХФ, 50ХФА – клапанные пружины
Шарикоподшипниковые – ШХ12, электротехнические и др. виды сталей.
Термическая обработка сталей
Термическая обработка – это процесс нагрева, выдержки и охлаждения сплавов с целью изменения их структуры и получения нужных свойств.
Основные виды термообработки:
Отжиг – это процесс нагрева, выдержки и медленного охлаждения (охлаждение - 100…2000С в час).
Различают: Диффузионный, Рекристализационный, Отжиг для снятия внутренних напряжений, Полный и Неполный
а) диффузионный отжиг – Тн=1100-12000С, выдержка 15-20 часов, медленное охлаждение
Применяют для легированных сталей, для уменьшения внутренних дефектов, выравнивания химического состава;
б) рекристаллизационный отжиг – Тн= 650-700 0С , выдержка, медленное охлаждение
Применяют как промежуточную операцию для снятия наклепа между операциями холодного деформирования;
в) отжиг для снятия внутренних напряжений – Тн= 550-6500С, выдержка, медленное охлаждение .
Применяют для отливок, сварных изделий с целью устранения внутренних напряжений в изделиях.
г) полный отжиг – Тн= (30-500С) +Ткр (л. GS) , выдержка, медленное охлаждение
Применяют для доэвтектоидных сталей. Измельчается зерно, что обеспечивает высокую ударную вязкость и пластичность.
д) неполный отжиг - Тн= 730-7500С ( л. PSK ) , выдержка, медленное охлаждение
Применяют для получения зернистой формы перлита вместо пластинчатой. Сталь приобретает низкую прочность, твердость.
2) Нормализация – заключается в нагреве до температуры на 40…500С выше линии.GSE, выдержке и охлаждении на воздухе. В результате переохлаждения аустенита, при его распаде образуется мелкозернистая структура, что повышает механические свойства сплавов (твердость, прочность по сравнению с отожженной) Нормализация может быть предварительным или заключительным видом термообработки.
Д ля средне- и высокоуглеродистой стали применяют вместо закалки и отпуска .
3) Закалка – Тн= на 30-500С выше Ткр , выдержка, резкое охлаждение (обычно более 160 0С в секунду).
-полная закалка - для доэвтектоидных сталей - Тн =(30-500С) выше л. GS
- неполная закалка – для заэвтектоидных сталей - Тн =30…500С выше линии SK
При охлаждении сталей со скоростью выше критической, происходит бездиффуззионное - превращение, при этом избыточный растворённый углерод не успевает выйти из кристаллической решётки и искажает её превращая в тетрагональную. Зерно металла становится игловидным, резко повышается твердость и хрупкость сплава.
Полученную структуру называют мартенсит – пересыщенный твердый раствор атомов углерода в - железе.
С труктура мартенсита неустойчивая и при нагревании способна распадаться.
Закалочные среды – вода, минеральное масло, водные растворы щелочей, водовоздушная смесь.
Наиболее распространена закалка в одном охладителе, но лучшие результаты получают закалкой в двух средах ( обычно вода – масло).
Отпуск – выполняется после закалки, заключается в нагреве закаленной стали до температуры ниже Ткр =7270С и охлаждении на воздухе .
В зависимости от температуры нагрева различают:
а) низкий отпуск – Тн= 250-2000С , при этом снижаются внутренние напряжения без значительного снижения твердости.
Применяют для режущего измерительного инструмента.
б) средний отпуск – Тн= 350…5000С , при этом при этом мартенсит распадается с образованием тростита – структуры с высокой упругостью, выносливостью.
Применяют для пружин, рессор, штампов
в) высокий отпуск – Тн= 500…680 0С , при этом мартенсит распадается с образованием сорбита – структуры с наилучшим соотношением прочности и вязкости.
Применяют для тяжелонагруженных деталей.
Улучшение стали – закалка с последующим высоким отпуском.