Учебное пособие Дисциплина Материаловедение Раздел: Железоуглеродистые сплавы Разработчик




страница3/4
Дата06.06.2016
Размер0.55 Mb.
1   2   3   4

Результат 2


Характеризовать чугуны по их марке согласно принятому обозначению

Темы:

Тема 4. Получение чугунов.

Тема 5.Виды чугунов. Маркировка чугунов.

Тема 6. Легированные чугуны. Влияние примесей на свойства чугунов.

Тема 7.Лабораторно-практическая работа «Классификация и маркировка чугунов»
Тема 4. Получение чугунов

Учебный материал 4

Чугун - сплав железа с углеродом, где углерода от 2,14% до 6,67% и небольшим количеством примесей: полезных - кремний и марганец, вредных - сера и фосфор.

1) Железная руда - источник железа. Различают следующие виды железной руды:

магнитный железняк, красный железняк, бурый и шпатовый железняк.

2) Каменный уголь в виде кокса - источник топлива и углерода. Для снижения влажности, повышения пористости каменный уголь подвергают коксованию (нагрев без доступа воздуха).

3) Флюсы - известняк и кремнезём - для понижения температуры плавления пустой породы. Они сплавляются с пустой породой руды и золой, образуя шлаки. Шлаки имеют низкую температуру плавления и малую плотность, поэтому легко всплывают на поверхность и удаляются из печи.

Выплавка чугуна из железной руды производится в доменной печи, представляющей шахтную, т.е. вертикальную, печь непрерывного действия ( Рис.3)





Рисунок 3. Доменная печь
В результате протекающих в печи химических процессов железная руда отдаёт свой кислород; выделяющееся при высокой температуре железо обладает способностью поглощать углерод. В итоге образуется сплав железа с углеродом (чугун). Таким образом, доменный процесс состоит из следующих этапов:- горение кокса с выделением углерода

- восстановление железа из его окислов

- науглероживание железа и превращение его в чугун

- шлакообразование.



Продукты доменного производства

Слитый чугун транспортируется в хранилище (для переделки в сталь) или в виде чугунных чушек направляется на машиностроительные заводы (для изготовления деталей путём отливки). Шлак используется как строительный материал (шлакоблоки, шлакобетон). Выделяющиеся доменные газы после очистки применяются как высококалорийное топливо. Поэтому доменное производство чугуна является безотходным..



Закрепляющий материал

Задание 4.3

Заполните пропуски в предложениях:

1) Чугун- это сплав __с ____, где С от ____ до ____% и небольшим количеством примесей: полезных --__и ___, вредных --___и ____.

2) Исходными продуктами при производстве чугуна являются:

А) железная руда, как источник _____.

Б) каменный уголь, как источник _____ и ________.

В) флюсы — вещества для ___________.


  1. Железо плавится, восстанавливается из ______ и соединяется с ___, выделяющимися при горении -______.Этот процесс называют _________________ железа.

  2. На поверхности жидкого сплава собирается лёгкий ______, который периодически сливается и используется как ________.

  3. В самом низу печи собирается жидкий _____, который сливается через свою летку и отправляется ______ или _________.

  4. Выделяющиеся при горении газы очищаются и используются как _____.

  5. Доменное производство чугуна служит примером _______ производства.



Проверка степени усвоения Задание 4.4

Вариант 1.

  1. Как называется печь для выплавки чугуна?

  2. Что является исходными продуктами при этом производстве?

  3. В чём заключается назначение железной руды?

  4. В чём заключается назначение флюсов?

  5. Почему доменный процесс называют безотходным?

Вариант 2

  1. Для чего предназначена доменная печь?

  2. В чём заключается назначение каменного угля?

  3. Что такое шихта?

  4. Где используются шлаки?

  5. Сформулируйте полное определение сплава - чугун.

Тема 5. Виды чугунов

Учебный материал 5

Характерной особенностью чугунов является то, что углерод в сплаве может находиться не только в растворенном и связанном состоянии (в виде химического соединения – цементита Fe3C), но также в свободном состоянии – в виде графита. При этом форма выделении графита и структура металлической основы определяют основные типы чугуна и их свойства.



Белый чугун получают путем первичной кристаллизации из жидкого сплава при быстром охлаждении. В белом чугуне весь углерод находится в связанном состоянии – в виде цементита, который придает чугуну бело-матовый цвет. Белый чугун обладает высокой твердостью, хрупкостью и плохо обрабатывается. Поэтому для изготовления деталей он не используется и применяется как передельный, т.е. идет на производство стали и других видов чугунов.

Серый чугун получают путем первичной кристаллизации при медленном охлаждении. В сером чугуне углерод находится в виде графита, включения которого имеют пластинчатую форму, которые сильно ослабляют металлическую основу. Серый чугун имеет наиболее низкие характеристики, как прочности, так и пластичности. Свойства графита образовывать смазочные пленки обусловливает снижение коэффициента трения, а значит сопротивление износу, хорошие антифрикционные свойства. Серые чугуны хорошо обрабатываются резанием, обладают способностью рассеивать колебания при вибрациях и переменных нагрузках. Эти чугуны отличаются хорошей жидкотекучестью и малой усадкой. Применяется серый чугун, как конструкционный материал в строительстве и машиностроении для изготовления малоответственных и средненагруженных деталей.

Ковкий чугун получают из белого путем термической обработки – отжига, который заключается в длительной выдержке при температуре 950оС и медленном охлаждении. В результате графитные включения примут хлопьевидную форму. Эти включения более компактны, они меньше надрезают металлическую основу, и такой чугун оказывается более прочным. Он уже может работать на растяжение, его называют ковким, хотя в действительности он не настолько эластичен, чтобы его можно было «ковать». Ковкий чугун используют для изготовления мелких и средних тонкостенных отливок ответственного назначения, работающих в условиях динамических знакопеременных нагрузок (детали приводных механизмов, коробок передач, тормозных колодок, шестерен, ступиц и т.д.), однако ковкий чугун – малоперспективный материал из-за сложной технологии получения и длительности производственного цикла изготовления деталей из него.

Высокопрочный чугун получают после модифицирования серого чугуна (чаще всего магнием, который измельчает и округляет графитные включения в шаровидные). Шаровидные включения графита в наименьшей степени ослабляют металлическую основу, поэтому высокопрочный чугун имеет более высокие механические свойства, чем серый. При этом сохраняет хорошие литейные свойства, обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации. Этот чугун успешно конкурирует с углеродистыми сталями и к тому же он дешевле ковкого чугуна и стали. Применяется для изготовления ответственных деталей в автомобилестроении (коленчатые валы, зубчатые колеса, цилиндры и др.).

Маркировка чугунов: буквы показывают названия чугунов: СЧ – серый чугун, КЧ – ковкий чугун, ВЧ – высокопрочный чугун. Цифры после букв указывают предел прочности в десятых долях мегапаскаля. В ковких чугунах дополнительно через тире указывается относительное удлинение в процентах. Во всех видах чугуна может в скобках указываться твердость по Бринеллю. Например: КЧ 45-7 – ковкий чугун, предел прочности на растяжение 450МПа, относительное удлинение 7%.

Закрепляющий материал Задание 5.1

1) Продолжите заполнение таблицы для серого, ковкого и высокопрочного чугунов по аналогии заполнения для белого чугуна.



Белый чугун

Получение: быстрым охлаждением

Углерод в виде: цементита

Свойства: твёрдый, хрупкий

Применение: переделывается в сталь и другие виды чугунов


Серый чугун

Получение:

Углерод в виде:

Свойства:

Применение

Высокопрочный чугун

Получение:

Углерод в виде:

Свойства:

Применение:


Ковкий чугун

Получение:

Углерод в виде:

Свойства:

Применение:

2) Расшифруйте марки чугуна: а) СЧ18(178) б) ВЧ 56-4(269)



Проверка степени усвоения Задание 5.2

1) Выполните задание, отвечая на вопросы. Форма ответа: сочетание цифры вопроса и буквы ответа. Варианты ответа: а) серый б) белый в) ковкий д) высокопрочный



  1. Как называется чугун, в котором углерод содержится в виде цементита?

  2. Как называется чугун, получаемый медленным охлаждением?

  3. Как называется чугун с шаровидными включениями графита?

  4. Какой чугун переделывается в сталь?

  5. Как называется чугун, получаемый в результате отжига?

  6. Как называется чугун, в котором углерод содержится в виде пластинок графита?

  7. Как называется чугун ,получаемый в результате модифицирования?

  8. Как называется чугун с графитом в виде хлопьев?

  9. Какой чугун имеет высокую пластичность?

  10. Какой чугун обладает высокими литейными свойствами?


Тема 6. Легированные чугуны Учебный материал 6

Влияние химического состава на свойства чугуна

В состав чугуна входят: железо, углерод (2—4,5%), а также кремний, марганец, сера и фосфор и некоторые другие химические элементы.



Углерод — наиболее важная после железа составляющая часть чугуна. Он может находиться в чугуне либо в виде химического соединения с железом — цементита FезС, либо в виде мелких включений графита. На состояние углерода в чугуне большое влияние оказывает скорость охлаждения: чем она больше, тем больше в чугуне цементита.

Кремний попадает в чугун во время плавки из кремнезема .Он улучшает литейные свойства, повышает жидкотекучесть, способствует процессу графитизации и, следовательно, получению серого чугуна.

Марганец переходит в металл из марганцовистой руды, добавляемой в доменную печь. С углеродом он образует карбид марганца Мп3С. При небольшом содержании марганец повышает прочность чугуна. При значительном содержании он препятствует процессу графитизации.

Сера — вредная примесь. Она попадает в чугун из топлива и частично из руды. Сера увеличивает хрупкость чугуна, понижает прочность, снижает жидкотекучесть (чугун плохо заполняет форму), придаёт красноломкость.

Фосфор переходит в чугун из руды и находится в нем в виде химического соединения с железом. Он понижает механические свойства чугуна, придает ему хладноломкость. Содержание фосфора в отливках должно быть не более 0,3%. Поскольку фосфор увеличивает жидкотекучесть чугуна, чем обеспечивается хорошее заполнение формы, его содержание при изготовлении художественного литья доходит до 1,2%.

В легированных чугунах, кроме обычных примесей, содержатся легирующие элементы: хром, молибден, никель, ванадий, титан, улучшающие свойства чугуна и придающие ему особые физико-механические свойства. Содержание серы и фосфора в этих чугунах минимальное. Легирующие элементы повышают прочность, твёрдость, износоустойчивость, коррозионную стойкость.

Наиболее широкое применение получили: жаростойкие легированные чугуныЧХ2,ЧХ3; жаропрочные ЧНМШ, ЧН11Г7Х2Ш; коррозионно-стойкие ЧХ1, ЧНХТ и антифрикционные чугуны. Антифрикционные чугуны используются в качестве подшипниковых сплавов, способных работать в условиях трения. Различают антифрикционные серые чугуны-АЧС-1—АЧС-6; антифрикционные высокопрочные чугуны - АЧВ-1---АЧВ 2 и антифрикционные ковкие чугуны-АЧК-1—АЧК-2. Цифры показывают степень легирования.

Закрепляющий материал Задание 6.1

1. Заполните таблицу «Влияние примесей на свойства чугуна»



Примесь

В каком виде находится в чугуне

Какое влияние оказывает на состав и свойства чугуна

Кремний







Марганец







Сера







Фосфор






2. Какие чугуны называют легированными? Какими свойствами они обладают?

3.Приведите примеры антифрикционных чугунов. Какими свойствами они обладают?

Проверка степени усвоения Задание 6.2

Ответьте на вопросы.

Вариант 1.

1) Какое влияние оказывает на свойства чугуна кремний?

2) Какой элемент вызывает хладноломкость?

3) Что обозначает запись АЧК-2?

Вариант 2.

1) Какое влияние оказывает марганец на свойства чугуна?

2) Какой элемент вызывает красноломкость?

3) Что обозначает запись АЧВ-1?


Тема 7.Практическая работа

«Классификация и расшифровка марок чугунов»

Цель: формирование навыков классификации и расшифровки марок чугунов.



Задание 7.1.

  1. Напишите определение: Чугун- это_____________

  2. Определите, какие из предложенных процессов протекают в доменной печи:

А) окисление железа

Б) восстановление железа водородом

В) восстановление железа из окислов

Г) науглероживание железа

3) Выберите чугуны, которые вы считаете передельными:

А) серые


Б) белые

В) ковкие

Г) высокопрочные

Д) легированные

4) Используя информационный банк, запишите марки серых чугунов:

А) невысокой прочности

Б) повышенной прочности

В) наибольшей прочности

Информационный банк: СЧ10, СЧ15,СЧ18, СЧ21, СЧ24, СЧ30, СЧ 35.

5)Какова форма графитных включений в серых чугунах? Как происходит образование данной формы включений?

6) Какие виды чугунов можно применить для изготовления корпусных деталей?

Задание7.2

Произведите классификацию и определите механические свойства следующих марок чугунов:







Вид чугуна

Режим получе-

ния


Форма

графитных включений



Проч-ность

Пластич-ность

Твёр

дость


СЧ 30



















КЧ 35-10



















КЧ 70-2



















ВЧ 45-5



















Задание 7.3

Используя таблицу 4 , объясните применение СЧ 30 в сравнении с СЧ 10, исходя из механических свойств и металлической основы.

Таблица 4. Возможные области применения серого литейного чугуна с пластинчатым графитом

Марка

Области применения

Ферритный чугун

СЧ 10

Отливки с толщиной стенок до 15мм для малоответственных изделий

СЧ 15,18

Отливки с толщиной стенок 10-30мм для малоответственных изделий

Ферритно-перлитный чугун

СЧ 20

Отливки с толщиной стенок 10-20мм для ответственных изделий

СЧ 24

Отливки с толщиной стенок 30 мм для ответственных изделий

Перлитный чугун

СЧ 30

Отливки с толщиной стенок 40мм для ответственных изделий

СЧ 35

Отливки с толщиной стенок 60мм для ответственных изделий

СЧ 40

Отливки с толщиной стенок 100мм для ответственных высоконагруженных изделий

СЧ 45

Отливки с массивными стенками для наиболее ответственных высоконагруженных изделий



Результат 3


Характеризовать стали по их марке согласно принятой классификации

Темы:

Тема 8. Производство сталей.

Тема 9. Классификация сталей.

Тема 10. Влияние углерода и примесей на свойства сталей.

Тема 11. Углеродистые стали.

Тема 12. Влияние легирующих элементов на свойства сталей.

Тема 13. Легированные стали.

Тема 14. Расшифровка сталей по алгоритму.

Тема 15. Лабораторно-практическая работа «Классификация и расшифровка марок сталей»

Тема 8. Производство стали

Учебный материал 8

Сталь — это сплав железа с углеродом, который содержит менее 2,14 % углерода. Постоянными примесями в сталях являются: полезные - марганец, кремний; вредные- фосфор и сера.

Главной составляющей, определяющей свойства сталей, является углерод. С увеличением процентного содержания углерода прочность стали повышается, а способность к пластической деформации понижается. Кроме углеродистых в автомобилестроении широко применяют легированные стали, в состав которых для улучшения тех или иных свойств дополнительно вводят хром, никель, молибден и другие элементы.

Сера и фосфор относятся к вредным примесям. Сера уменьшает способность к ковке и свариваемость, делает сталь ломкой при нагреве (красноломкость). Фосфор придает стали хрупкость в холодном и горячем состоянии (хладноломкость).

Исходными материалами для получения стали служат: передельный чугун, стальной лом и ферросплавы. Состав, свойства и качества сталей в значительной степени зависят от способа ее производства. Основными способами производства стали являются: кислородно-конвертерный; мартеновский; электродуговой ( рис. 4).

Конвертерный способ производства стали заключается в том, что через жидкий чугун, заливаемый в конвертер, продувается воздух. Кислород, находящийся в воздухе, вступает в реакцию с углеродом, кремнием, марганцем и другими примесями в чугуне и окисляет их.

Процесс выплавки стали осуществляется только за счет теплоты химических реакций окисления примесей с учетом физической теплоты жидкого чугуна.

Благодаря вращению конвертера вокруг оси жидкая сталь в ванне хорошо перемешивается, металл получается более однородным по химическому составу. Кроме того, происходит максимальное удаление серы и фосфора. Недостатком конвертерного производства сталей является невозможность использовать металлолом.

Мартеновский процесс. Для выплавки стали в мартеновских печах применяется белый чугун, железная руда, флюсы, металлолом.

Мартеновская сталь получается в пламенной печи, где высокая температура образуется за счёт сжигания газообразного (смесь доменного и коксового газов) или жидкого (мазут) топлива, Необходимая температура для получения стали в жидком состоянии обеспечивается также за счет регенерации тепла отходящих газов. Такое инженерное сложно

в обслуживании. Основная часть мартеновской печи – рабочее пространство в виде ванны. Исходные материалы (жидкий и твёрдый чугун, железная руда, флюсы и металлолом) загружают через окна в передней стенке. Окна позволяют также наблюдать за ходом плавки и забирать пробы для определения химического состава.

Рис .4. Печи для выплавки стали: конвертерная, мартеновская, электродуговая.



Производство стали в электропечах - наиболее совершенный способ получения стали. Электрические печи бывают дуговые и индукционные.

Плавка стали идёт за счёт тепла электрического тока - электрической дуги, возникающей между графитовыми электродами и металлической шихтой. Поэтому главным недостатком этого способа является дорогая электроэнергия.

Бесспорным преимуществом этого способа является точность и простота регулирования температур плавки, что в свою очередь значительно уменьшает угар металла и особенно легирующих элементов.

Закрепляющий материал Задание 8.1

1) Составьте конспект о различных способах получения сталей, по предложенной схеме:

1.Наименование способа.

2.Исходные продукты.

3.Особенности способа (печь, топливо и т.д.)

4.Плюсы и минусы способа.

2) Ответьте на вопрос:

Чем объясняются преимущества:

А) конвертерного способа

Б) электрического способа


Проверка степени усвоения Задание 8.2

Ответьте на вопросы

Вариант 1.

1 . Какие способы производства сталей вы знаете?

2. Какой способ заключается в использовании тепла электрического тока?

3. Какой способ не позволяет использовать металлолом?

Вариант 2.

1.Какой способ получения сталей самый длительный?

2.Какой способ получения сталей осуществляется за счёт тепла химических реакций?

3.Чем объясняются преимущества электрического способа получения стали?



Тема 9. Классификация сталей

Учебный материал

Стали и чугуны являются железоуглеродистыми сплавами сложного состава. Стали отличаются от чугунов более низким содержанием углерода и всех постоянных примесей.

В сталях углерода содержится менее 2,14%, а чугунах– больше 2,14%.

По степени раскисления стали подразделяются на кипящие, спокойные и полуспокойные. Спокойные стали полностью раскислены Mn, Si и Al. Кипящие стали раскислены не полностью (только Mn), и процесс их раскисления продолжается в ковше. При этом кислород, содержащийся в сталях, взаимодействует с углеродом и образуются пузырьки газа СО, которые при бурном выделении создают эффект кипения. Полуспокойные стали занимают промежуточное положение.

По структуре стали подразделяются на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные. Доэвтектоидные стали содержат менее 0,8 % углерода и имеют структуру, состоящую из зёрен феррита и перлита. Эвтектоидные стали содержат 0,8 % углерода. Их структурой является перлит, т.е. механическая смесь феррита с цементитом. У заэвтектоидных сталей, содержащих более 0,8 % углерода, в структуре кроме перлита присутствует вторичный цементит, который располагается в виде сетки по границам зёрен перлита.

По способу производства стали подразделяют на мартеновские, кислородно-конверторные и электростали.

По химическому составу различают углеродистые стали и легированные.

Легированными называют стали, в которые специально вводят те или иные химические элементы с целью изменения структуры и свойств сталей. Наиболее распространенными легирующими элементами, из-за своего благоприятного влияния на свойства сталей, являются хром и никель. Также в сталь достаточно часто вводят молибден, кобальт, титан, вольфрам, ниобий и другие элементы.



По качеству стали подразделяются на стали обыкновенного качества. качественные, высококачественные и особовысококачественные. Качество сталей определяется содержанием в них вредных примесей (серы, фосфора, кислорода, азота, водорода). Чем меньше содержится в сталях вредных примесей, тем выше их качество и, соответственно, выше цена.

По назначению стали подразделяются на конструкционные, инструментальные и стали специального назначения.

Конструкционные стали – это обрабатываемые стали, используемые для изготовления различных заготовок, деталей машин и элементов конструкций.

Инструментальные стали используют для изготовления измерительного, ударного и режущего инструмента.

Стали специального назначения – это стали, обладающие особыми физическими, химическими и механическими свойствами. Например, высокотвердые быстрорежущие стали, используемые для изготовления режущего инструмента. Различают шарикоподшипниковые, рессорно-пружинные, жаропрочные, коррозионно-стойкие, электротехнические и другие специальные стали.



Задание 9.1

Закрепляющий материал

Заполните таблицу.



Классификация сталей


По степени раскисления










По структуре










По способу производства










По химическому составу







По качеству













По назначению












Проверка степени усвоения Задание 9.2
1) Продолжите фразу или ответьте на вопрос, используя банк данных.

Форма ответа: сочетание цифры вопроса и букв ответа.

Банк данных:

а) Мартеновская б) Качество в) Специальная

г) Конверторная д) Раскисление е) Углеродистая

ж) Конструкционная з) Легированная и) Инструментальная к) Электросталь




  1. Удаление кислорода из расплава называется…

  2. Содержание вредных примесей в стали определяет ее_______

  3. По химическому составу стали делятся на: ______

  4. На какие группы делятся стали по назначению?

5. На какие группы делятся стали по способу производства?
Тема 10. Влияние углерода и примесей на свойства стали

Учебный материал 10

Наиболее сильное влияние на структуру и свойства сталей оказывает углерод. Чем больше в сталях углерода, тем больше в их структуре твёрдого и хрупкого цементита и меньше мягкого и пластичного феррита. По этой причине с увеличением содержания углерода возрастает твёрдость сталей, но снижается их пластичность и вязкость. По содержанию углерода различают : А) низкоуглеродистые - если углерода до 0,3%

Б) среднеуглеродистые - если углерода от 0,3% до 0,6%

В) высокоуглеродистые - если углерода больше 0,6%.



Кремний специально вводят в сталь на заключительном этапе её выплавки с целью раскисления. Si препятствует растворению в стали кислорода в виде соединения FeO, ухудшающего свойства сплава. Обычно Si растворяется в феррите и повышает его прочность. Таким образом, Si в сталях является полезной примесью.

Фосфор попадает в сталь в основном из руды. Он, как и Si, растворяется в феррите, но приводит к снижению его пластических свойств и увеличению хрупкости. Увеличение содержания Р способствует хладноломкости стали (образование трещин в холодном состоянии). Таким образом Р в сталях является вредной примесью, полностью избавиться от которой не просто.

Сера также является вредной примесью. Она попадает в сталь из руды и золы топлива. В сталях S не растворяется, а образует соединение FeS, вызывая красноломкость. Таким образом, S ведёт к красноломкости сталей (образование трещин в горячем состоянии ).

Марганец, как и Si, специально вводят в сталь на этапе раскисления. Он не только оказывает полезное раскисляющее действие, но и препятствует вредному влиянию на сталь серы. Таким образом, Mn является полезной примесью.

Задание 10.1

Закрепляющий материал

1: Заполните таблицу.

Форма заполнения: в графе «изменения» впишите изменяемые свойства добавляя знак ↑, если показатели повышаются (увеличиваются), или знак ↓, если снижаются (уменьшаются) при условии увеличения содержания указанного элемента.


Влияние углерода и примесей на свойства стали.

Вещество

Содержание в %

Изменения

Углерод







Марганец

Mn 0,8%




Кремний

Si 0,4%




Фосфор

0,045%




Сера

0,05%





2.Перепишите, вставляя пропущенное

А) низкоуглеродистая сталь содержит углерода ………

Б) среднеуглеродистая сталь содержит углерода…….

В) высокоуглеродистая сталь содержит углерода


Проверка степени усвоения Задание 10.2

Ответьте на вопросы.

1. На какие группы делятся стали по содержанию углерода?

2. Как изменяются механические свойства стали с повышением содержания углерода?

3. Какие примеси в сталях являются вредными?

4. Какие примеси в сталях считаются полезными?


Тема11. Классификация и маркировка углеродистых сталей

Учебный материал 11

Углеродистые стали классифицируют по структуре, по способу производства, по степени раскисления , по назначению и по качеству.

1) Конструкционные стали.

А) обыкновенного качества - имеют 3 группы поставки: А, Б и В. Стали группы А поставляются с гарантированными механическими свойствами. Эти стали используют в состоянии поставки без дополнительной обработки давлением или сварки. Стали группы Б поставляются с гарантированным химическим составом, свойства при этом не гарантируются. Такие стали подвергают термообработке или обработке давлением, в результате которых структура и свойства сталей изменяются. Стали группы В поставляются с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. Эти стали используют, главным образом, для изготовления сварных конструкций, в которых часть материала подвергается термообработке, а часть - нет. По этой причине и требуются гарантии на механические свойства и химический состав данных сталей.

Все стали обычного качества маркируют буквами Ст, после которых стоит цифра от 0 до 6,показывающая порядковый номер стали. Для сталей группы Б и В вначале марки ставят соответствующую букву. У сталей группы А букву не ставят.

Например: Ст3 - сталь углеродистая, конструкционная, обыкновенного качества , группы А( с гарантированными механическими свойствами), номер 3.

Б) Качественные стали, используемые для изготовления деталей машин или конструкций, т.е. конструкционные стали маркируют цифрами: 0,8; 10; 15; 20 и т.д. до 85. Цифра означает среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Например: Сталь 40 - качественная углеродистая конструкционная сталь, содержащая 0,4 % углерода, спокойная.

В) Инструментальные углеродистые стали маркируют буквой У, после которой ставится цифра, означающая среднее содержание углерода в десятых долях процента. Содержание углерода в этих сталях от 0,7 до 1,3 % обычно такие стали используются для изготовления ударного или режущего инструмента.

Например:

У7 - инструментальная углеродистая сталь, содержащая 0,7 % углерода.

У13 - инструментальная углеродистая сталь, содержащая 1,3 % углерода.

Г) Особенности маркировки углеродистых сталей.

- В конце марки указывают степень раскисления стали : «кп» – кипящая, «пс» - полуспокойная, «сп» - спокойная. Допускается для спокойных сталей степень раскисления не указывать.

- Если сталь содержит повышенное количество Mn (0,8  Mn  1,2 %), то в конце марки стали ставится буква Г.

Например: Сталь 60Гпс - качественная углеродистая конструкционная сталь, содержащая 0,6% углерода, с повышенным содержанием Mn, полуспокойная.

Д) Автоматная сталь- с повышенной обрабатываемостью резанием

( благодаря содержанию селена, серы и фосфора). Имеет ломкую, хрупкую стружку, что позволяет повышать скорость резания при изготовлении мелких, неответственных деталей в массовом производстве на станках-автоматах. Маркируется буквой А и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Например: А12- сталь углеродистая, конструкционная, качественная, автоматная, содержит 0,12% углерода.

Закрепляющий материал Задание 11.1

1) Составьте конспект по предложенной схеме:



Углеродистые конструкционные стали – используются для……………..

  1. Обыкновенного качества.

а) сталь группы А – с гарантированными ……..

б) сталь группы Б – с гарантированным ……..

в) сталь группы В – с гарантированными ……..


  1. Качественные стали – маркируются цифрами, обозначающими …

Углеродистые инструментальные стали – используются … .Маркируются буквой …..и цифрой показывающей … .

Углеродистые автоматные стали - применяются для изготовления ……в массовом производстве. Маркируются буквой…..и цифрой показывающей … .

Особенности маркировки углеродистых сталей.

-Степень раскисления стали указывается в конце марки следующим образом: кипящая - … , полуспокойная - … , спокойная - … или … .

- повышенное содержание марганца указывается в конце марки …….

2) Расшифруйте марки сталей: Ст4 , сталь 50, У10.
Проверка степени усвоения Задание 11.2

Вариант 1.

Выполните задания, отвечая на вопросы:



  1. Что обозначает цифра в стали Ст4?

  2. Что обозначают цифры в стали 45?

  3. Что обозначает цифра в стали У8?

  4. Что обозначает первая буква А в марке стали?

  5. Расшифруйте марку стали БСт5пс, указав ее качество, назначение, степень раскисления, значение буквы Б и цифры 5.


Вариант 2.

Выполните задания, отвечая на вопросы:



  1. Что обозначает цифра в стали Ст5?

  2. Что обозначает цифра в стали 50?

  3. Что обозначает цифра в стали У12?

  4. Как обозначается автоматная сталь?

  5. Расшифруйте марку стали ВСт4, указав ее качество, назначение, степень раскисления, значение буквы В и цифры 4.



Тема 12. Влияние легирующих элементов на свойства сталей

Учебный материал 12



Для увеличения конструктивной прочности в сталь вводят один-два легирующих элемента. Для получения комплекса физико-химических свойств, вводят несколько легирующих элементов.

Марганец — естественная постоянная примесь в углеродистых сталях (до 0,6%). При искусственном увеличении массовой доли марганца (свыше 1 %) увеличивается твердость, износостойкость, ударная вязкость. Пластичность стали не снижается. Сам марганец нейтрализует вредное влияние серы, связывая ее.

Кремний — также постоянная примесь в сталях (до 0,4 %). С увеличением массовой доли кремния увеличиваются конструктивная прочность и упругость. Высокая массовая доля кремния придает стали специальные физические свойства, благодаря которым кремнистые стали широко используются в электротехнической промышленности. Кремний придает стали также кислото- и окалиностойкость. Высокое содержание кремния способствует распаду структуры цементита с образованием ферритно-перлитной структуры и придает стали упругость. Рессорная, пружинистая сталь является, как правило, кремнистой.

Хром повышает прочность, твердость, прокаливаемость. Пластичность хромистых сталей несколько уменьшается. Высокое содержание хрома (12% и более) делает сталь нержавеющей (коррозионно-стойкой) и придает ей магнитные свойства. Хром является экономически дешевым, недефицитным легирующим металлом.

Никель придает стали прочность, пластичность и ударную вязкость, понижает температуру отжига, нормализации и закалки. Никелевые стали имеют высокую прокаливаемость. Никелевые стали имеют низкий коэффициент теплового линейного и объемного расширения.

Титан повышает прочность, твердость и пластичность, а также температуру отжига, нормализации и теплостойкость (окалиностойкость) стали. При небольшом содержании титана прокаливаемость стали увеличивается, при содержании более 12 % — уменьшается.

Медь увеличивает прокаливаемость, температуру отжига и нормализации, прочность, твердость и пластичность. Придает стали коррозионную стойкость. Медь вводят, главным образом, в строительные стали.

Кобальт понижает прокаливаемость и пластичность. Придает теплостойкость и магнитные свойства. Увеличивает жаропрочность и ударную вязкость.

Молибден повышает прочность, твердость, износостойкость, упругость, ударную вязкость и жаропрочность, незначительно понижает пластичность, увеличивает прокаливаемость, температуру отжига, нормализации и закалки.

Вольфрам резко увеличивает твердость, износостойкость, красностойкость, прокаливаемость и жаропрочность, повышает температуру отжига, нормализации и закалки.

Ванадий повышает износостойкость, твердость, прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость.
Закрепляющий материал Задание 12.1
Заполните таблицу, записывая изменяемые свойства с добавлением знака ↑, если показатели повышаются (увеличиваются) или знак ↓, если снижаются (уменьшаются).

Влияние легирующих элементов


Элемент

Влияние на свойства стали

Хром




Никель




Титан




Молибден




Ванадий




Медь




Кобальт




Вольфрам




Кремний




марганец





Проверка степени усвоения Задание 12.2

Ответьте на вопросы



Вариант 1.

.1.Какие свойства придаёт стали хром?

2.Как влияет на свойства стали молибден?

3.Какие элементы повышают коррозионную стойкость стали?



Вариант 2.

1.Какие свойства придаёт стали титан?

2.Как влияет на свойства стали никель?

3.Какие элементы повышают твёрдость стали?


Тема 13. Легированные стали

Учебный материал 13

Легированные стали классифицируют по структуре, по количеству легирующих элементов, по качеству и по назначению.

По количеству легирующих элементов стали подразделяют на низколегированные, среднелегированные и высоколегированные. Общее количество легирующих элементов в низколегированных сталях не превышает 3%, а в среднелегированных – 10%. Высоколегированные стали содержат более 10% легирующих примесей.

По качеству легированные стали подразделяются на стали качественные, высококачественные и особовысококачественные. Качество сталей определяется содержанием в них вредных примесей (серы, фосфора, кислорода, азота, водорода). Чем меньше содержится в сталях вредных примесей, тем выше их качество и, соответственно, выше цена.

По назначению легированные стали подразделяются на конструкционные, инструментальные и стали специального назначения.

Маркировка легированных сталей зависит от их назначения. В основе маркировки лежит буквенно-цифровой метод.

В начале марки конструкционных легированных сталей располагаются цифры, означающие среднее содержание углерода в сотых долях процента. Затем следуют большие буквы русского алфавита, означающие наличие в стали того или иного легирующего элемента:




Х- хром

Н- никель

Ф-ванадий

К - кобальт

С- кремний

Р - бор

Т- титан

В- вольфрам

М- молибден

Г- марганец
1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница