Дипломная работа: Плазмове зварювання. Леговані сталі

Цементовані леговані сталі. До цементованих сталей відносяться низьковуглецеві (0,1—0,30 %), низько- і середньолеговані (до 10 % легуючих елементів) сталі. Ці сталі призначено для виготовлення деталей машин і приладів, що працюють при високих навантаженнях. Механічні властивості і область використання деяких марок сталей наведені в табл. 1 .1.

Таблиця 1.1.

Марка сталі	Межа міцності при розтягуванні ан кгс/мм2	Відносніподовження 6,%	Питома в'язкість ан кгс-м/см2	Область використання
не менше
15Х 15ХА	70	12	7	Невеликі деталі, що працюють на знос в умовах тертя при середніх тиску і швидкостях
18ХГ 25ХГМ	90 120	10 10	8	Відповідальні деталі, що працюють на великих швидкостях, високому тиску, за наявності ударних навантажень
20ХН 20Х2Н4А	80 130	14 9	8 8	Крупні відповідальні важконагружені деталі
18X2114 МА	115	12	10	Крупні особливовідповідаль- ні важконагружені деталі, що працюють при великих швидкостях і навантаженнях

Працездатність деталей, виготовлених з цементованих сталей, залежить від властивостей серцевини і поверхневого шару. Цементовані сталі з поверхні насичують вуглецем (цементують) і піддають термічній обробці (гарту і відпустці). Така обробка забезпечує твердість (НВ58—63) поверхні і достатньо в'язку серцевину деталі.

Покращувані леговані сталі. До покращуваних сталей відносяться середньовуглецеві (0,3—0,7 % вуглецю) і низьколеговані. Вони призначені для виготовлення відповідальних деталей (вали, шатуни, штоки і ін.), що працюють в умовах змінних і ударних навантажень. Для поліпшення необхідних властивостей (міцності, пластичності, в'язкості) ці сталі піддають гарту і високій відпустці (500—600 °С). Механічні властивості і область використання деяких покращуваних сталей після термічної обробки наведені в табл. 1.2.

Таблиця 1.2

Марка сталі	Межа міцності при розтягуванні σв, кгс/мм2	Відносніподовження 6,%	Питома в'язкість ан, кгс·м/см2	Область використання
	не менше
40ХС 40ХФА	125 90	12 10	3,5 9	Невеликі деталі, що працюють в умовах підвищених напруг і знакозмінних навантажень
30ХГСА	110	10	5	Деталі, працюючі, в умовах зносу, і відповідальні зварні конструкції, що працюють при знакозмінних навантаженнях і температурі до 200 °С
40ХН2МА	110	12	8	Крупні особливо відпові- дальні важкозавантежені деталі складної форми

Марка покращуваної сталі позначається таким чином: сталь 30ХГСА (ГОСТ 4543—71).

Високоміцні леговані сталі. Покращувані і цементовані сталі після термічної обробки мають міцність ов до 130 кгс/мм і в'язкість до 8—10 кгс-м/см2. Для багатьох сучасних машин і апаратів така міцність недостатня. Для цієї мети розробляються комплексно-леговані і мартенситостаріючі сталі, мають межі міцності σв = 150 * 200 кгс/мм2. Комплексно-леговані стали — це середньовуглецеві (0,3— 0,7 % вуглецю) леговані сталі, термоміцні при низькій відпустці (200—300 °С) або що піддаються термомеханічній обробці (гарту і пластичній деформації, що здійснюється в одному процесі). Мартенситостаріючі сталі — це новий клас високоміцних легованих сталей на основі безвуглецевих (не більше 0,03 % вуглецю) сплавів заліза з нікелем, кобальтом, молібденом, титаном і іншими елементами. Механічні властивості і область використання цих сталей приведені в табл. 1.3.

Таблиця 1.3

Марка сталі	Межа Міцності при розтягуванні σв, кгс/мм2	Відносніподовження5,%	Питома в'язкість ан, кгс-м/см2	Область використання
	не менше
Комплексно-леговані сталі
40ХГСН2А	165	9	6	Особливовідповідальні важко завантажені деталі* що працюють в умовах різко змінних навантажень
40ХГСНА	185	13	5,5
40ХГСНЗВА	200	11	4,5
45ХН2МФА	145	7	4
Мартенситостаріючі сталі
Н12К15М10	250	6	3	Особливовідповідальні важко завантажені деталі, що працюють при великих швидкостях
Н18К9М5Т	210	8	5

1.3 Леговані інструментальні сталі

Інструментальні леговані сталі в порівнянні з вуглецевими інструментальними сталями володіють більшою теплостійкістю, гартованою, в'язкістю і зносостійкістю. Для додання сталям цих властивостей в них додають легуючі елементи: вольфрам, молібден, кобальт і хром (збільшення теплостійкості), марганець (поліпшення гартованості), нікель (збільшення в'язкості), вольфрам (збільшення зносостійкості). Леговані інструментальні сталі випускаються низько- і високолегованими.Низьколеговані інструментальні сталі містять до 2,5% легуючих добавок. Ці сталі мають високу твердість (НВ62—69), зносостійкість, але малу теплостійкість (200—260 °С). Низьколеговані інструментальні сталі мають марки: 9ХС, ХВЧ, ХВГ, ХВСГ. Використовуються ці сталі для виготовлення інструменту складної форми, у тому числі вимірювального.

Високолеговані інструментальні сталі містять вольфрам, хром, ванадій в більшій кількості (до 18 % основного легуючого елементу). Вони володіють високою теплостійкістю (600—640 °С), їх використовують для виготовлення високопродуктивного ріжучого інструменту і називають швидкорізальними сталями. Згідно ГОСТ 19265—73 швидкорізальні сталі позначають буквою Р, цифри після якої указують вміст вольфраму. Вміст хрому (4 %) і ванадію (2 %) для всіх швидкорізальних сталей в марці не вказується. Деякі швидкорізальні сталі додатково містять молібден, кобальт і більшу кількість ванадію. Такі сталі мають в марці відповідно букви М, К, Ф і цифри, вказуючі їх кількість у відсотках.

Найбільш поширені наступні марки швидкорізальних сталей: РІ8, Р9, Р10К5Ф5 і ін. Швидкорізальні сталі застосовують для виготовлення ріжучого Інструменту, призначеного для обробки високоміцних сталей і Інших важкооброблявальних матеріалів.

1.4 Леговані сталі з особливими властивостями

Ця група об'єднує високолеговані сталі, що володіють особливими властивостями: корозійностійкістю, жаростійкістю, жароміцністю, зносостійкістю і ін.

Корозійностійкі (нержавіючі) сталі. Сталі, стійкі проти корозії, називають корозійностійкими (нержавіючими). Корозійностійкі сталі одержують легуванням мало- І середньовуглецевих сталей шляхом додавання хрому, нікелю, титана і алюмінію. Залежно від цього корозійностійкі сталі ділять на хромові (12X13, 20X13, 40X13), містять 13% хрому, і хромонікелеві (04Х18Н10, 12Х18Н10Т, 12Х21Н5Т), що містять 18—21 % хрому і 5—10 % нікелю. Хромонікельові сталі володіють більш високою корозійною стійкістю, ніж хромові. Хромові сталі більш дешеві.

Жаростійкі стаді . При високих температурах метали і сплави вступають у взаємодію з навколишнім газовим середовищем, що викликає газову корозію (окислення) і руйнування металу. Для виготовлення конструкцій і деталей, що працюють в умовах підвищеної температури (400—900 °С) і окислення в газовому середовищі, застосовують спеціальні жаростійкі сталі. Жаростійкі сталі — це сплави заліза з хромом, додатково леговані добавками кремнію, молібдену, титана.

Механічні властивості і область використання цих сталей наведені в табл. 1.4.

Жароміцні сталі. Деякі деталі, що тривало працюють при великих навантаженнях і високих температурах (500—1000 °С), виготовляються із спеціальних жароміцних сталей. Ці сталі добре чинять опір деформації і руйнуванню при високих температурах. Залежно від призначення розрізняють клапанні, котлотрубні, газотурбінні сталі і інші сталі з високою жароміцністю.

Таблиця 1.4

Марка сталі	Робоча температура, °С (не більше)	Область використання
Корозійностійкі
12X13 20X13	450	Лопасті гідротурбін, компресорів, клапани і арматура для хімічної промисловості
30X13	450	Вали, болти, шестерні, пружини, що працюють в умовах корозійного середовища і великих напруг
40X13	-	Шарикопідшипники, пружини, ріжучий хірургічний і побутовий інструмент
04Х18Н10 12ХІ8Н10Т	600	Конструкції і деталі, що виготовляються зварюванням і штампуванням в машинобудуванні і хімічній промисловості
Жаростійкі
Х6СМ	650	Клапани двигунів внутрішнього згоряння
40Х9С2	850	Те ж
08Х17Т	900	Деталі, що працюють в середовищі пічних газів, багатих сіркою
36Х18Н25С2	1100	Соплові апарати і жарові труби газотурбінних установок
Жароміцні
45Х14Н14В2М	800—900	Клапани двигунів внутрішнього згоряння великої потужності
08Х16Н13М2Б	600—700	Лопасті газових турбін