Лабораторная работа: Микроструктура легированных сталей
Марка
стали
Другие
элементы
Хромистые стали (40Х,45Х ). Б лагодаря высокой прочности и достаточно хорошей прокаливаемости эти стали применяют для изготовления коленчатых валов, зубчатых колес, осей валиков, рычагов, втулок, болтов, гаек. Детали из этих сталей закаливают в масле с температуры 820-8500 С. В зависимости от предъявляемых требований отпуск деталей проводят при различных температурах.
Хромистые стали с 0,001-0,005% бора (30ХРА, 40ХР ).Они имеют повышенную прочность и прокаливаемость.
Хромокремнемарганцевые стали (30ХГСА, 35ХГСА). Эти стали, называемые хромансиль. Не содержат дифицитных легирующих элементов. Имеют высокие механические свойства. Хорошо свариваются и заменяют хромоникелевые и хромомолибденовые стали.
Хромоникелевые стали (40ХН, 45 ХН ). Они имеют после термической обработки высокую прочность и пластичность и хорошо сопротивляются ударным нагрузкам. Прочность стали придает хром, а пластичность – никель. Хромоникелевые стали прокаливаются на очень большую глубину по сравнению не только с углеродистыми, но и другими легированными сталями. Указанные стали применяют для изготовления ответственных сильно нагруженных деталей – для шестерен, валов и т.п.
Хромоникельмбденовая сталь (40ХН2МА ). Эта сталь в улучшенном состоянии имеет высокую прочность при хорошей вязкости, высокую усталостную прочность, глубоко прокаливается; ее применяют для изготовления сильно нагруженных деталей, работающих в условиях больших знакопеременных нагрузок. Улучшение проводят по режиму: закалка с 8500 С в масле, отпуск при 6200 С.
Пружинно–рессорные стали
Пружинно-рессорные стали должны иметь особые свойства в связи с условиями работы пружин(цилиндрических, плоских) и рессор. Пружины и рессоры служат для смягчения толчков и ударов, действующих на конструкции в процессе работы, и поэтому основным требованием, предъявляемым к пружинно-рессорным сталям, являются высокий предел упругости и выносливости. Этим условиям удовлетворяют углеродистые стали и стали, легированные такими элементами, которые повышают предел упругости. Такими элементами являются Si, Мn, Cr, V, W. Специфическим в термической обработке рессорных листов и пружин является применение после закалки отпуска при температуре 400-5000 С (в зависимости от стали). Это необходимо для получения наиболее высокого предела упругости, величина которого при более низкой или более высокой температуре отпуска получается недостаточной. Отпуск при температуре 400-5000 С дает отношение σуп /σв приблизительно равное 0,8.
Химический состав (%) некоторых пружинно-рессорных сталей (ГОСТ 14959 – 69)
|
Марка стали | Элементы |
Другие элементы | ||
| C | Si | Mn | ||
| 65Г | 0,62-0,70 | 0,17-0,37 | 0,90-1,20 | ≤0,25Cr |
| 60С2 | 0,57-0,65 | 1,50-2,00 | 0,60-0,90 | ≤0,30Cr |
| 50ХГ | 0,46-0,54 | 0,17-0,37 | 0,70-1,00 | 0,90-1,20Cr |
| 50ХФА | 0,46-0,54 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 |
0,80-1,10Cr 0,10-0,20V |
| 65С2ВА | 0,61-0,69 | 1,50-2,00 | 0,70-1,00 |
≤0,30Cr 0,80-1,20W |
| 60С2Н2А | 0,56-0,64 | 1,40-1,80 | 0,40-0,70 |
≤0,30Cr 1,40-1,70Ni |
| 70С2ХА | 0,65-0,75 | 1,40-1,70 | 0,40-0,60 | 0,20-0,40Cr |
Шарикоподшипниковые стали
Основной шарикоподшипниковой сталью является сталь ШХ15(0,95-1–1,05% С; 1,3–1,65 %Cr). Заэвтектоидное содержание в ней углерода и хром обеспечивают получение после закалки высокой равномерной твердости, устойчивости против истирания, необходимой прокаливаемости и достаточной вязкости.
На качество стали и срок службы подшипника вредно влияют карбидные ликвация, полосчатость и сетка. На физическую однородность стали вредно влияют неметаллические (сульфидные и оксидные) и газовые включения, макро- и микропористость.
Термическая обработка подшипниковой стали включает операции отжига, закалки и отпуска. Цель отжига–снизить твердость и получить структуру мелкозернистого перлита. Температура закалки 830-8600 С, охлаждение в масле. Отпуск 150-1600 С. Твердость после закалки и отпуска HRC62-65; структура—бесструктурный (скрытокристаллический) мартенсит с равномерно распределёнными мелкими избыточными карбидами.
Для изготовления деталей, крупногабаритных подшипников (диаметром более 400 мм.), работающих в тяжёлых условиях при больших ударных нагрузках, применяют цементуемую сталь 20Х2Н4А. Детали крупногабаритных подшипников (кольца, ролики), изготовляемые из стали 20Х2Н4А, подвергают цементации при температуре 930-9500 С в течение 50-170 часов с получением слоя глубиной 5-10мм.
Автоматные стали
Автоматные стали отличаются от обыкновенных углеродистых конструкционных сталей повышенным содержанием серы и фосфора.
Химический состав (%) некоторых автоматных сталей (ГОСТ 1414-54)
| Марка стали | Элементы | ||||
| C | Mn | Si | S | P | |
| А12 | 0,08-0,16 | 0,60-0,90 | 0,15-0,35 | 0,08-0,20 | 0,08-0,15 |
| А20 | 0,15-0,25 | 0,60-0,90 | 0,15-0,35 | 0,08-0,15 | ≤0,06 |
| А30 | 0,25-0,35 | 0,70-1,00 | 0,15-0,35 | 0,08-0,15 | ≤0,06 |
| А40Г | 0,35-0,45 | 1,20-1,55 | 0,15-0,35 | 0,18-0,30 | ≤0,06 |
Характерной особенностью автоматных сталей является хорошая обрабатываемость резанием на металлорежущих станках. Это объясняется повышенным содержанием серы, которая образует большое количество включений сернистого марганца МnS, нарушающих сплошность металла, а также тем, что фосфор, растворяясь в феррите, сильно снижает его вязкость. При механической обработке автоматных сталей образуется короткая, ломкая стружка, что особенно важно при работе на быстроходных станках-автоматах. Поверхность обработанных деталей получается чистой и ровной. Стойкость режещего инструмента при обработке автоматных сталей повышается, а скорость резания допускается больше, чем при обработке обыкновенных углеродистых сталей.
Недостаток автоматных сталей—пониженная пластичность, особенно в поперечном направлении. Это связано с тем, что большое количество сернистых включений образует полосчатую структуру. Поэтому автоматные стали применяют для изготовления малоответственных деталей, от которых не требуется высоких механических свойств (крепежные детали, пальцы, втулки и т.п.).