Курсовая работа: Свойства легированных сталей. Испытание на твёрдость по Бринеллю
Упругость – способность материала восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия нагрузки. Оценивают пределом пропорциональности и пределом упругости.
Пластичность — способность материала принимать новую форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь при этом. Характеризуется относительным удлинением и относительным сужением.
2. Сформулируйте принципы обозначения стандартных марок легированных сталей по ГОСТ4543 и в иностранных стандартах
Принципы маркировки сталей в России
В России принята буквенно-цифровая система маркировки легированных сталей. Каждая марка стали содержит определенное сочетание букв и цифр. Первые две цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента. Легирующие элементы обозначаются буквами русского алфавита: Х – хром, Н – никель, В – вольфрам, М – молибден, Ф – ванадий, Т – титан, Ю – алюминий, Д – медь, Г – марганец, С – кремний, К – кобальт, Ц – цирконий, Р – бор, Ц – ниобий. Буква А в середине марки стали показывает содержание азота, а в конце марки – то, что сталь высококачественная. Цифры после каждой буквы обозначают примерное содержание соответствующего элемента, однако при содержании легирующего элемента менее 1,5% цифра после соответствующей буквы не ставится.
Маркировка сталей в Германии .
Национальный стандарт Германии DIN (Deutsche Industrienorm) осуществляет маркировку сталей двумя способами.
Первый способ – с помощью цифр, обозначающих номер материала. Первая цифра характеризует способ производства стали. Вторая цифра характеризует особенности обработки стали.
Второй способ – обозначение с помощью букв и цифр. Этот вид предусматривает обозначение сталей по степени легирования и виду термической обработки.
Особенности маркировки сталей в стандартах США .
В соответствии с национальными стандартами ASTM (American Society for Testing and Materials) и SAE (Society Automotive Engineers) в США принята цифровая система маркировки конструкционных сталей, в которую в некоторых случаях добавляют буквы. Большинство сталей, за исключением коррозионностойких и жаростойких, маркируется четырехзначным числом. Первая цифра указывает основной легирующий элемент, вторая — его содержание в процентах, третья и четвертая соответствуют содержанию углерода в сотых долях процента. Первая цифра 1 принята для обозначения углеродистых сталей, в этом случае вторая цифра — 0. Например, сталь по ASTM-SAE марки 1015 соответствует стали марки 15 по российскому стандарту, а 1045 — марке 45.
Первая цифра 2 соответствует сталям легированным Ni, цифра 3 — Ni и Cr; 4 — Mo, Мо и Cr, Mo, Cr и Ni; 5 — Cr; 6 — Cr и V; 7 — Cr и W; 8 — Ni, Cr и Mo; 9 — также Ni, Cr и Mo.
Таким образом сталь марки 5140 по ASTM-SAE соответствует российской стали марки 40Х, а сталь 8625, легированная Ni-Cr-Mo, содержит, %: 0,23–0,28 C; 0,4–0,7 Ni; 0,4–0,6 Cr; 0,15–0,25 Mo; 0,15–0,35 Si; 0,7–0,9 Mn; 0,035 Р; 0,040 S.
Если сталь должна обеспечивать необходимую прокаливаемость, то после цифр ставится буква Н, например 8625Н.
| Россия | США |
| 20Х | 5120, 5120Н |
| 35ХМ | 4135, 4135Н |
| 40ХН2МА | 4340 |
3. Дайте расшифровку стандартных марок сталей по варианту задания, назовите структурный класс и примерное назначение
12ХГДАФ – сталь конструкционная легированная качественная.
Примерное назначение : лист, проволока, трубы, лента, детали работающие при умеренных напряжениях.
38ХНЗВА – сталь конструкционная легированная высококачественная.
Примерное назначение : валы, оси, шестерни и другие крупные особо ответственные детали.
4Х5МФ1С – сталь инструментальная штамповая.
Примерное назначение : пресс-формы для литья под давлением цинковых, алюминиевых и магниевых сплавов, молотовые и прессовые вставки (толщиной или диаметром до 200-250 мм), при горячем деформировании конструкционных сталей, инструмент для высадки заготовок из легированных конструкционных и жаропрочных материалов на горизонтально-ковочных машинах.
10Х13Л – сталь конструкционная легированная качественная, для отливок, коррозионно-стойкая.
Примерное назначение : различные детали, работающие при температуре до 400°С. Сталь коррозионно-стойкая, не стойкая в сернистых газах.
Таблица 1 Химический состав сталей
| Сталь | Химический элемент % | |||||||||||
| C | Cr | Ni | Mo | Mn | Cu | N | V | W | Si | S | P | |
| 12ХГДАФ | 0.12 | 0.80-1.20 | - | - | 0.90-1.20 | 0.80-1.20 | 0.30-0.45 | 0.80-1.10 | - | - | 0.04 | 0.035 |
| 38ХНЗВА | 0.33-0.40 | 0.80-1.20 | 2.75-3.25 | - | - | - | - | - | 0.20-0.30 | - | 0.025 | 0.025 |
| 4Х5МФ1С | 0.37-0.44 | 4.50-5.50 | - | 1.20-1.50 | - | - | - | 0.80-1.10 | - | 0.90-1.20 | 0.030 | 0.030 |
| 10Х13Л | 0.09-0.15 | 12.0-14.0 | 0.6 | - | - | - | - | - | - | - | 0.025 | 0.030 |
4. Что необходимо понимать под термином «КАЧЕСТВО СТАЛИ»?
Качество стали определяется содержанием вредных примесей. Основные вредные примеси - это сера и фосфор . Так же к вредным примесям относятся газы (азот , кислород , водород ).
Сера – вредная примесь - попадает в сталь главным образом с исходным сырьём - чугуном. Сера нерастворима в железе, она образует с ним соединение FeS - сульфид железа. при взаимодействием с железом образуется эвтектика ( Fe + FeS ) с температурой плавления 9880 С. Поэтому при нагреве стальных заготовок для пластической деформации выше 9000 С сталь становится хрупкой. При горячей пластической деформации заготовка разрушается. Это явление называется красноломкостью. Одним из способов уменьшения влияния серы является введение марганца. Соединение Mns плавится при 1620°C, эти включения пластичны и не вызывают красноломкости. Содержание серы в сталях допускается не более 0.06%.
Фосфор – попадает в сталь главным образом также с исходным чугуном, используемым также для выплавки стали. До 1.2% фосфор растворяется в феррите, уменьшая его пластичность. Фосфор обладает большой склонностью к ликвации, поэтому даже при незначительном среднем количестве фосфора в отливке всегда могут образоваться участки, богатые фосфором. Расположенный вблизи границ фосфор повышает температуру перехода в хрупкое состояние (хладноломкость ). Поэтому фосфор, как и сера, является вредной примесью, содержание его в углеродистой стали допускается до 0.050%.