расш.10мар. Контрольная работа для каждой из полученных марок сталей определить химический состав по маркировке
 Скачать 50.06 Kb.
|
|
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 1. Для каждой из полученных марок сталей определить химический состав по маркировке; 2. Определить класс стали по назначению. 3. Определить класс стали по качеству, указать содержание в них вредных примесей: серы и фосфора; 4. Определить класс стали по виду термической обработки и: - назначить термообработку для каждой стали, указать и обосновать её параметры; - указать структуру после термообработки; - охарактеризовать свойства сталей после предложенной термообработки. 5. Указать, для какой детали или для каких условий эксплуатации может быть использована каждая сталь. Дано сплавы: 15ХФ, 20ХГНМ, З0ХГСА, 65Г, У10, Р18, 12Х1, 3Х2В8Ф, 10Х11Н20Т3Р, ШХ4 15ХФ 1.Класс по химическому составу – среднеуглеродистая, низколегированная. Химический состав стали 15ХФ: 0.15% С, до 1.0%Cr, до 1.0% V 2.Сталь 15ХФ конструкционная общего назначения, относится к перлитному классу со структурой П+Ф, сталь доэвтектоидная. 3.Сталь качественная. Содержит серы менее 0,04% и фосфора менее 0,035%. 4.По виду термической обработки сталь 15ХФ относится к цементуемым сталям. Термообработка: цементация, закалка (750-7800С) + низкий отпуск (180-2500С) Структура после термообработки: на поверхности: Мотп.+ аустенит остаточный +карбиды вторичные с высокой твердостью; структура в сердцевине: Ммалоуглер. с высокой ударной вязкостью. Механические свойства стали после термической обработки: - твердость в сердцевине повысилась до НВ 212; HRC 56-64 (поверхность). После термообработки механические свойства: предел текучести σт – 540 МПа; σв – 840МПа; δ5, 13% 5.Малонагруженные детали поршневые пальцы, распределительный вал, зубчатые колеса, крестовины кардана. 20ХГНМ 1. Химический состав стали: 0,2%С; до 0,7%Cr; до 1% Mn; до 0,7% Ni; до 0,25%Mo (ГОСТ 4543-71) 2. Сталь конструкционная, легированная 3. Содержание вредных примесей: серы и фосфора до 0,035. 4.В качестве термической обработке марки 20ХГНМ применяют закалку (при 860oC) и отпуск (при 150 - 180oC). После такого режима термической обработки структура поверхностного слоя - мелкоигольчатый мартенсит с вкраплениями избыточного цементита, а сердцевины - мелкозернистый феррит+перлит. Основные механические свойства стали 20ХГНМ: ударная вязкость – 590 кДж/м2, предел кратковременной прочности – 1180-1570 МПа, предел текучести для остаточной деформации – 930 МПа. 5. Сталь 20ХГНМ используют для производства деталей, которые подвергаются высоким вибрационным и динамическим нагрузкам Сталь 30ХГСА 1.Химический состав: 0.3% С, до 1.0%Cr, до 1.0% Mn, до 1.0%Si. 2.Сталь 30ХГСА конструкционная, легированная, высококачественная По структуре в нормализованном состоянии данная сталь перлитного класса, так как суммарное содержание легирующих элементов менее 5%, структура после нормализации – сорбит +феррит. 3.Сталь высококачественная, так как в конце маркировки стоит буква А. Содержание серы и фосфора менее 0,025. 4.Термообработка: улучшение: закалка (860-8800С) + высокий отпуск (550-6800С). Структура после термообработки: Сотп. обладает высокой ударной вязкостью и хорошим комплексом механических свойств. Сталь 30ХГСА обладает хорошей выносливостью, отличными показателями ударной вязкости, высокой прочностью. Она также отличается хорошей свариваемостью. Механические свойства стали 30ХГСА после выбранного режима обработки (закалка 860°С, масло; отпуск 620°С, вода) σ0,2=950МПа; σВ=1080МПа; δ5=12%; ψ=50%; KCU=78 Дж/см2, твердость НВ 230-280 5.Ответственные детали, работающие при высоких ударных нагрузках: шатунные болты, рулевые тяги, шаровые пальцы. Сталь 65Г 1. Химический состав: 0.65% С, до 1.0%Mn. 2. Сталь 65Г конструкционная, рессорно-пружинная Сталь 65Г по структуре доэвтектический сплав, перлитного класса. Основной легирующий элемент сплава – марганец. 3. Сталь качественная. Содержит серы не более 0,04% и фосфора менее 0,035. 4. По виду термической обработки сталь 65Г относится к рессорно-пружинным сталям. Для доэвтектоидной стали 65Г применяют полную закалку (температура Ас3 + 30..500С, т.е. 820-8400С). средний отпуск, при температуре 380-4200С (выше температуры необратимой отпускной хрупкости Получаемая структура троостита отпуска (мелкозернистая ферритоцементитная смесь), которая обеспечит высокое сопротивление малой пластической деформации при достаточных значениях пластичности и вязкости с твердостью НRC = 40...45. Структура после термообработки: Тотп. обладает высоким пределом упругости. Механические свойства стали 65Г в результате термической обработки
5.Сталь 65Г применяется для изготовления рессор, пружин и других деталей, от которых требуются повышенные прочностные и упругие свойства, износостойкость; детали, работающие в условиях трения при наличии высоких статических и вибрационных нагрузок. Сталь У10 1. Химический состав: 1.0% С. 2.Сталь У10 инструментальная, углеродистая, относится к классу заэвтектоидных углеродистых инструментальных сталей пониженной прокаливаемости. 3.Сталь качественная. Содержит серы не более 0,04% и фосфора менее 0,035%. 4.Для стали У10А применяется ступенчатая закалка и низкий отпуск. Термообработка: закалка (750-7800С) + низкий отпуск (180-2300С). Структура после термообработки: Мотп.+Аост. обладает высокой твердостью и достаточной вязкостью. Структура мартенсит. Механические свойства стали У10: σ0,2 -750МПа; σВ=1080МПа; δ5=10%; твердость HRC57-61 5. Применяют для изготовления инструмента, работающий в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки: метчики ручные, рашпили, надфили, пилы для обработки древесины, матрицы для холодной штамповки, гладкие калибры, топоры. Р18 1.Сталь Р18 инструментальная, быстрорежущая Буква Р в стали Р18 означает, что сталь быстрорежущая, цифра 18- указывает среднюю массовую долю вольфрама 18%. Более подробный химический состав по ГОСТ приведен в таблице 2.Химический состав стали Р18 показан в таблице
Быстрорежущая сталь Р18 по структуре после отжига относятся к мартенситному классу. 3. По качеству: содержание серы и фосфора до 0.03% 4. В качестве окончательной термической обработки применяют закалку с последующим трёхкратным отпуском После закалки не достигается максимальная твердость сталей ( 60-65 HRC), так как в структуре кроме мартенсита и первичных карбидов содержится 30-40% остаточного аустенита. Остаточный аустенит превращают в мартенсит при отпуске и обработке холодом. Отпуск проводят при температуре 550-570 оC. В термически обработанном состоянии быстрорежущие стали имеют структуру, состоящую из мартенсита отпуска и карбидов, твердость HRC 63-65. Сталь имеет пониженную склонность к перегреву при закалке, хорошую вязкость, хорошее сопротивление износу, повышенную шлифуемость. Свойства быстрорежущей стали Р18 после окончательной термической обработки инструментов: 1)твёрдость 63…65HRC; 2)теплостойкость 620°С; 3)предел прочности (σизг) – 3000…3500 МПа. 5. Применение: резцы, сверла, фрезы, резьбовые фрезы, долбяки, развертки, зенкеры, метчики, протяжки для обработки конструкционных сталей с прочностью до 1000 МПа, от которых требуется сохранение режущих свойств при нагревании во время работы до 600 °С 12Х1 1.Сталь 12Х1 конструкционная, легированная. 2.Сплав содержит 0,12%С, основной легирующий элемент – хром 1%. Сталь перлитного класса, доэвтектоидная (0,12%С) По степени раскисления – спокойная 3. По качеству- качественная, содержание серы и фосфора до 0,03% 4.Стали, содержащие ≤ 0,25 % С закалку не воспринимают, однако, они подвергаются химико-термической обработке. Химико-термическая обработка включает в себя цементацию, закалку с цементационного нагрева (с подстуживанием) и низкий отпуск Процессы цементации проводят при 930 – 950° Структура слоя при температуре насыщения - аустенит, после медленного охлаждения в атмосфере агрегата от поверхности к сердцевине - перлит + феррит. Структура сердцевины при температуре насыщения - аустенит, после медленного охлаждения - феррит + перлит. После цементации изделия подвергают закалке с отпуском. Для термической обработки , применяют закалку непосредственно с цементационного нагрева, то есть от 900-950 °С с подстуживанием перед закалкой до 760-800 °С. Структура поверхностного слоя после закалки - мартенсит, структура сердцевины - сорбит перлит + феррит. Низкий отпуск проводим при температуре 200-2200С Структура поверхностного слоя - отпущенный мартенсит, структура сердцевины - низкоуглеродистый сорбит перлит + феррит. Механические свойства стали после термической обработки: - твердость повысилась до HRC 58-63 (поверхности), НВ 300-350 (серддцевина) - предельная прочность (σв ) равна 620 Н/мм2 5.В промышленном производстве используется для изготовления волочильных досок; калибровочных глазков; деталей кузовных штампов ЗХ2В8Ф 1.ЗХ2В8Ф инструментальная легированная сталь относится к классу высокотеплостойких сталей. 2. Содержит 0.3% С, 2% хрома; 8% вольфрама;0,2-0,5% ванадия Сталь теплостойкая, штамповая. 3. По качеству сталь качественная, содержание серы и фосфора до 0,03% 4. Необходимая термообработка состоит в закалке с 10504-1100°С в масло + отпуск при 600 620 °С. После закалки структура состоит из легированного мартенсита, 5% избыточных карбидов и небольшого количества остаточного аустенита, HRC 48-50. Высокий отпуск проводится для получения сорбитной структуры (температура отпуска 600-620оС, скорость нагрева 40-50 град/час). Охлаждение после отпуска на воздухе. Сталь 3Х2В8Фобладает способностью сохранять твердость при высоких температурах и не теряет это свойство при длительной работе, поэтому чаще всего применяется для изготовления формообразующих деталей пресс-форм для литья высокотемпературных алюминиемых, магниевых и медных сплавов. Механические свойства стали ЗХ2В8Ф: σ0,2 -750МПа; σВ-1530МПа; δ5-12%; ψ – 36%; КCU – 200кДж/м2. 5. Примение : тяжелонагруженный прессовый инструмент (мелкие вставки окончательного штампового ручья, матрицы и пуансоны для выдавливания и т. д.) при горячем деформировании легированных конструкционных сталей и жаропрочных сплавов, пресс-формы литья под давлением медных сплавов. 10Х11Н20Т3Р 1.Сталь жаропрочная высоколегированная, коррозионно-стойкая, жаростойкая, жаропрочная 2. Химический состав стали: 0,1%С; 10-12%Cr; 20% Ni; 2,6-3,2% Ti; до 0,8%Al, до 0,02%В . Для получения структуры аустенита этот тип сталей легируют большими количествами хрома(Cr), никеля(Ni) и марганца(Mn). Для достижения высокой жаропрочности их легируют дополнительными присадками молибдена, вольфрама(W), ванадия(V),ниобия(Nb) и бора(B). Сталь аустенитного класса с интерметаллидным упрочнением. 3.Содержание вредных примесей серы до 0,02%; фосфора до 0,035. Сталь качественная. Сталь выплавляется в открытых дуговых или индукционных электропечах. 4.Термическая обработка: закалка 11000С, охлаждение воздухе или в масле; для обработки прутков применяют закалку и старения при температуре 700-7500С в течении 15-25 часов, упрочнение достигается за счет выделения интерметалидных фаз при старении. Получаемая структура – аустенит. Аустенитные стали обладают высокой пластичностью, хорошей свариваемостью, но сложно обрабатываются резанием Механические свойства:: σ0,2 -750МПа; σВ - 600МПа; σт – 590 МПа; δ5-10%; ψ – 15%; КCU – 290кДж/м2. 5. Применение: турбинные диски, кольцевые детали, крепежные детали, детали компрессора и рабочей части турбины с рабочей температурой до 7000С ШХ 4 1.ШХ4 сталь конструкционная подшипниковая 2. Химический состав стали ШХ4, в %, ГОСТ 801-78
Повышенная концентрация углерода 1%, обеспечивает подшипниковым сталям высокую твердость и износостойкость, а наличие хрома увеличивает глубину прокаливания. 3. Содержание серы до 0,02%; фосфора до 0.027%. сталь качественная В нормализованном состоянии ШХ4относятся к перлитному классу 4.Термическая обработка является основным факторам, определяющими срок службы подшипников. Упрочняющая термическая обработка стали ШХ4 заключается в закалке в масле с температуры 820 - 850 °С и последующем низком отпуске при 160 - 180 °С в течение 1-2 часов, структура после термической обработки — мартенсит отпуска После закалки в структуре подшипниковых сталей присутствует 8—15% остаточного аустенита, оказывающего влияние на размерную стабильность. Твердость после закалки и отпуска HRC62-65; структура - мартенсит с равномерно распределёнными мелкими избыточными карбидами. Отпуск деталей подшипников из стали ШХ4 осуществляют при 160–180 ºС. После окончательной термообработки твердость колец и роликов из стали ШХ4 в пределах HRC 60–64. В состоянии после закалки и низкого отпуска шарикоподшипниковые стали имеют структуру отпущенного мелкоигольчатого мартенсита с равномерно распределенными избыточными карбидами. Сталь обладает высокой твердостью, износостойкостью и сопротивлением контактной усталости. Прокаливается на большую глубину. 5. Подшипниковая сталь ШХ4 идет на изготовление крупногабаритных колец шарико- и роликоподшипников со стенками толщиной более 15 мм; ролики диаметром более 30 мм (колец железнодорожных подшипников). СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Барташевич А.А., Бахар Л.М. Материаловедение / Серия «учебники, учебные пособия». - Ростов - н / Д.:Феникс, 2004. - 352 с. 2.Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. 2006 г. 446 с. 3. Зуев В.М. Термическая обработка металлов: учеб. для проф. учеб. заведений. - 5 - е изд., стер. - М.: Высшая школа; Издательский центр «Академия», 2001. - 208 с. 4. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов: учеб. для учащихся металлургических и машиностроительных техникумов Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Металлургия, 2010. – 320 с. Источники из интернета: 6. http://delta-grup.ru/bibliot/17/4.htm 7. http://ru.wikipedia.org/wiki/%CB%E8%F2%FC%B8 |