Материаловедение. Контрольная работа. Классификация сталей
 Скачать 220.59 Kb.
|
1% Mn), технологию получения изделий (АК4, АК6 – алюминиевые сплавы для ковки). Широко используемые сплавы дюралюмины обозначаются буквой «Д» и порядковым номером (Д1, Д16) (табл.3). [3]Приведите и поясните классификацию и маркировку углеродистой конструкционной стали. Примеры применения КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ В России приняты следующие основные виды классификации сталей: 1. По способу выплавки (способу производства). Различают следующие стали: бессемеровскую, томасовскую, кислородноконвертерную, электросталь. 2. По металлургическому качеству. Классификационным признаком является суммарное содержание основных вредных примесей - серы и фосфора. В соответствии с данной классификацией все стали делят на четыре класса (табл. 1). [1] Таблица 1  Стали обыкновенного качества могут быть только углеродистыми (нелегированными). Стали других классов могут относиться к любым группам по степени легированности. 3. По химическому составу. По химическому составу все стали принято делить на два класса: - углеродистые (нелегированные) - стали, не содержащие в своем составе легирующих элементов; - легированными - стали, в составе которых есть легирующие элементы. В свою очередь, углеродистые стали делят на три группы по содержанию углерода: - низкоуглеродистые (содержание углерода менее 0,30 %); - среднеуглеродистые (содержание углерода от 0,30 до 0,65 %); - высокоуглеродистые (содержание углерода более 0,65 %). Легированные стали разделяют на три группы по суммарному содержанию легирующих элементов: - низколегированные (суммарное содержание легирующих не более 2,5 %); -легированные или среднелегированные (суммарное содержание легирующих от 2,5 до 10 %); - высоколегированные (содержание легирующих добавок более 10 % при содержании в них железа не менее 45 %). Кроме того, все легированные стали, как и нелегированные, делят на три группы по содержанию углерода. В соответствии с такой классификацией низколегированная сталь может быть низко-, средне- и высокоуглеродистой. [1] 4. По назначению. В самом простом случае все стали по назначению можно разделить на два класса: конструкционные и инструментальные. МАРКИРОВКА УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ В России принята буквенно-цифровая маркировка углеродистых (нелегированных) сталей в зависимости от их металлургического качества и назначения. Принцип маркировки сталей разных групп можно проиллюстрировать следующей схемой:  Рассмотрим маркировку углеродистых конструкционных качественных сталей. Такие стали (ГОСТ 1050–88)содержат S < 0,035 %, Р < 0,035 % и маркируют с помощью слова «сталь» и двузначного числа, которое показывает среднее содержание углерода в сотых долях процента. Дополнительные индексы у малоуглеродистых качественных сталей показывают степень раскисления. Спокойные стали маркируют без индекса, полуспокойные и кипящие с индексами соответственно «пс» и «кп». - Для высококачественных сталей с ограниченным содержанием серы и фосфора (S < 0,025 %; P < 0,025 %) в конце марки ставят букву «А». - Автоматные стали обозначают буквой «А» в начале марки (ГОСТ 1414–75). - Буквой «Л» в конце марки обозначают литейные стали (ГОСТ 977–88). - Котельные стали (ГОСТ 5520–79) для изготовления сосудов и котлов высокого давления маркируют буквой «К» в конце маркировки. [1] Пример. Сталь 20 – углеродистая качественная конструкционная сталь со средним содержанием углерода 0,2 %. Сталь 20А – то же, высококачественная. Сталь А20 – углеродистая конструкционная автоматная сталь с улучшенной обрабатываемостью резанием за счет добавления серы, со средним содержанием углерода 0,20 %. Сталь 18К – углеродистая конструкционная котельная сталь со средним содержанием углерода 0,18 %. 54. Опишите классификацию и маркировку деформируемых алюминиевых сплавов, приведите примеры применения. КЛАССИФИКАЦИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Существует несколько признаков классификации алюминиевых сплавов: по способу получения, способности к упрочняющей термической обработке, системам легирования, уровню прочности, по специальным свойствам и др. По способу получения сплавы подразделяют на деформируемые, литейные, порошковые. Деформируемые сплавы имеют структуру либо однофазного твердого α-раствора, либо двухфазную (α + ИФ) и предназначены для получения полуфабрикатов обработкой давлением (прокаткой, ковкой и т. п.). Литейные сплавы имеют такие составы, при которых кристаллизация сплавов происходит с эвтектическим превращением, что обеспечивает сплавам хорошие литейные свойства. Эти сплавы предназначены для фасонного литья. Порошковые сплавы получают методами порошковой металлургии. Это спеченные алюминиевые порошки (САП). [2] По способности к упрочняющей термической обработке деформируемые и литейные сплавы подразделяют на: термически упрочняемые и термически неупрочняемые. Основными видами термообработки алюминиевых сплавов являются: универсальные отжиги (диффузионный, рекристаллизационный), которые проводятся для снятия напряжений; закалка с последующим старением. В закаленном состоянии полуфабрикаты деформируемых сплавов часто подвергают холодной пластической деформации (нагартовке). Температуры закалки составляют 450–540ºС, искусственного старения – 120–200ºС. Для деформируемых сплавов принята специальная маркировка видов термической обработки (табл. 2). Таблица 2  Маркировка алюминиевых сплавов не имеет единой системы. Марки деформируемых сплавов могут отражать химический состав (например, сплав АМг6 содержит | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Принцип классификации | сплав | ||
| название | обозначение | ||
| буквенно-цифровое | цифровое | ||
| По химическому составу | - | АМг | 1400 |
| АМц5 | 1555 | ||
| По названию сплава | дуралюминий | Д1 | 1100 |
| Д16 | 1160 | ||
| Д20 | 1200 | ||
| По технологическому назначению | ковочный | АК6 | 1360 |
| АК8 | 1380 | ||
| АК4-1 | 1142 | ||
| По свойствам | высокопрочный | В95 | 1950 |
ДЕФОРМИРУЕМЫЕ СПЛАВЫ
Термически неупрочняемые сплавы
К сплавам, не упрочняемым термообработкой, относятся сплавы системы Al – Mn, Al – Mg (марок АМц и АМг). В состоянии после отжига они имеют временное сопротивление разрыву от 50 до 100 МПа, которое обеспечено только твердорастворным механизмом упрочнения (марганца или магния в алюминии). Повышение прочности достигается при холодной пластической деформации, которая одновременно является способом получения полуфабрикатов: листы, трубы и др. После деформации может проводиться отжиг для полной или частичной рекристаллизации.
В зависимости от степени нагартовки и последующей рекристаллизации структура сплавов может быть различной, что имеет специальное обозначение в маркировках сплавов:
«Н» – полуфабрикат нагартованный с высокой степенью холодной деформации (80%), имеющий нерекристаллизованную структуру;
«Н2» – полуфабрикат нагартованный со степенью холодной деформации порядка 40%, имеющий частично рекристаллизованную структуру;
«М» – полуфабрикат мягкий с рекристаллизованной структурой.
Сплавы системы алюминий-магний называются «магналиями». В маркировке этих сплавов присутствует цифра, обозначающая среднее содержание магния: АМг2, АМг5, АМг6. Начиная от марки АМг2, алюминий легируют дополнительно марганцем (0,4–0,65%). Магналии: АМг3М, АМг6Н. [2]
Магналии применяются в качестве листового материала для изготовления сложных по конфигурации изделий, получаемых путем горячей штамповки, глубокой вытяжки и прокатки. Магналии имеют хорошую свариваемость различными видами сварки.
Термически упрочняемые сплавы
Термически упрочняемые сплавы подвергают закалке и старению. Эти сплавы классифицируют по системам легирования, определяющим уровень прочности, коррозионную стойкость, технологическую пластичность, свариваемость.
1. Сплавы системы Al – Cu – Mg – носят название дуралюминыи являются самыми распространенными в технике конструкционными алюминиевыми сплавами, несмотря на то, что они несвариваемые и некоррозионностойкие. Достоинством дуралюминов являются высокие показатели надежности: коэффициента вязкости разрушения и ударной вязкости. Поскольку сплавы являются несвариваемыми, то для соединения деталей из дуралюминов применяют заклепки. Отличительными свойствами дюралюминов являются высокая пластичность, трещиностойкость, малая чувствительность к дефектам конструкций. [2]
2. Сплавы системы Al – Mg – Si называются авиалями (авиационный алюминий) и относятся к наименее легированным. Сплавы являются коррозионностойкими, технологичными при деформации, свариваемыми. Из авиалей изготавливают различные полуфабрикаты: листы, профили, трубы, штамповки, поковки. [2]
3. Сплав системы Al – Mg – Zn марки 1915 содержит суммарно не более 6% магния и цинка, в нем присутствуют также Mn, Cr, Zr. После термообработки механические свойства сплава 1915 близки к авиалям.
Сплав имеет не только высокую общую коррозионную стойкость, но и стойкость к коррозии под напряжением. Сплав высокотехнологичен при прессовании, поэтому нашел наибольшее применение в производстве прессованных профилей и труб. [3]
4. Сплавы АК6 и АК8 на основе системы Al – Mg – Si – Cu обладают высокой пластичностью при горячей обработке давлением, применяются для ответственных силовых деталей авиационной и другой техники, изготавливаемых ковкой и штамповкой, и поэтому называются ковочными. Сплавы способны работать при криогенных температурах, удовлетворительно свариваются, хорошо обрабатываются резанием, но склонны к коррозии под напряжением. [3]
5. Сплавы системы Al – Mg – Li – Ме легированные сверхлегким металлом литием, имеют по сравнению с дуралюминами: пониженную плотность; повышенный модуль упругости сплава; хорошую свариваемость.
Сплавы свариваются всеми видами сварки, что позволило заменить заклепочные соединения сварными и существенно уменьшить массу конструкций. Однако присутствие химически активного лития в сплавах создает большие трудности при производстве, вследствие значительного окисления при выплавке и горячей деформации. Сплавы являются коррозионностойкими, не требуют защиты при эксплуатации и применяются для деталей обшивки самолета, а также шпангоутов, лонжеронов и т. п. [3]
6. Сплавы Д20 и 1201 системы Al – Cu – Mn и сплав АК4-1 системы Al – Cu – Mg – Fe – Ni являются жаропрочными до 300ºС за счет легирования никелем, железом и титаном. Сплавы обладают высокой пластичностью, свариваемостью, однако отличаются пониженной коррозионной стойкостью. Их применяют для изготовления поршней, головок цилиндра, дисков и лопаток компрессора. [3]
7. Сплавы В93, В95, В96, 1933 системы Al – Mg – Zn – Cu относятся к высокопрочным алюминиевым сплавам. Сплавы содержат 2–2,5% Mg, 6–8% Zn, 1–2,3% Cu, а также добавки хрома, марганца, циркония и значительно упрочняются при закалке от температуры 460–470ºС и последующем искусственном старении. К недостаткам сплавов относятся склонность к коррозии под напряжением и растрескиванию при циклических напряжениях, интенсивное разупрочнение при повышении температуры, чувствительность к концентраторам напряжений, невысокая пластичность. Для увеличения надежности повышают чистоту сплавов по основным примесям (Fe и Si). В этом случае в марку сплава вводят соответствующее буквенное обозначение:
«пч» – сплав повышенной чистоты (менее 0,25% Fe, менее 0,1% Si);
«оч» – сплав очень чистый (менее 0,15% Fe, менее 0,1% Si).
Эти меры приводят к значительному повышению характеристик надежности – ударной вязкости и коэффициента вязкости разрушения. Для повышения вязкости разрушения и коррозионной стойкости вместо старения на максимальную прочность по режиму Т1 широко применяют двухступенчатое старение по режимам Т2 и Т3 (табл. 2), приводящее к более равномерному распаду твердого раствора. Сплавы используются для высоконагруженных изделий, работающих в условиях сжатия. [3]
В маркировке сплавов приняты специальные обозначения:
«Д» — сплав типа дюралюмин;
«АК» — алюминиевый ковочный сплав,
«АД» — алюминий деформируемый,
«АВ» — алюминиевый высокопрочный сплав,
«В» — высокопрочный сплав,
«А» в начале марки — технический алюминий (АД, АД1, АВ),
цифра после букв обозначает условный номер сплава. [4]
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Материаловедение: учебное пособие / Н. Н. Митрохович, С. С. Югай, О. В. Силина [и др.]. — Пермь: ПНИПУ, 2017. — ISBN 978-5-398-01765-6. — Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/160512 (дата обращения: 16.11.2021). — Режим доступа: для авториз. пользователей. — С. 53. Галимов, Э. Р. Современные конструкционные материалы для машиностроения: учебное пособие / Э. Р. Галимов, А. Л. Абдуллин. — 3-е изд., стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2020. — ISBN 978-5-8114-4864-7. — Текст: электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/126707 (дата обращения: 16.11.2021). — Режим доступа: для авториз. пользователей. — С. 124. Материаловедение для транспортного машиностроения: учебное пособие / Э. Р. Галимов, Л. В. Тарасенко, М. В. Унчикова, А. Л. Абдуллин. — Санкт-Петербург: Лань, 2013. — ISBN 978-5-8114-1527-4. — Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/30195 (дата обращения: 16.11.2021). — Режим доступа: для авториз. пользователей. — С. 191. Михальченков, А. М. Материаловедение и технология конструкционных материалов : учебное пособие / А. М. Михальченков, И. В. Козарез, А. А. Тюрева. — Брянск: Брянский ГАУ, 2017. — 391 с. — Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/133028 (дата обращения: 16.11.2021). — Режим доступа: для авториз. пользователей. — С. 142.