Презентация к уроку "Легированные стали"

ТЕМА УРОКА:

ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ

Легированная сталь — сталь, которая кроме обычных примесей (Fe, C, Mn, Si) содержит элементы, специально вводимые в определённых количествах для обеспечения требуемых физических или механических свойств. Эти элементы называются легирующими.

Железо не меньше 45%

Специальные добавки до 53%

Углерод ‹2,14%

Фосфор ‹0,04%

Сера ‹0,04%

Легирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают опасность хрупкого разрушения и многие другие свойства . В качестве легирующих добавок применяют хром, никель, медь, азот, ванадий и др. Выпускается свыше 200 марок легированных конструкционных сталей различного назначения, имеющих военное, космическое и т.п. назначение (засекреченные).

Применение легированной стали экономит металл, повышает долговечность изделий, увеличивает производительность, однако увеличивает их стоимость. Например, Mn, Si, Cr незначительно увеличивают стоимость; Ni - дороже; W, Mo, Ко – очень дорогие.

Легированную сталь по степени легирования разделяют на:

• низколегированную - легирующих элементов

до 2,5 %;

• среднелегированную -

от 2,5 до 10 %;

• высоколегированную -

более 10% .

Содержание специальных добавок в легированных сталях, %

более 10

от 2,5 до 10

до 2,5

По назначению легированные стали разделяют на:

инструментальные

стали с особыми свойствам

конструкционные

для режущего инструмента

жаропрочные

цементуемые

износостойкие

для штампов

жаростойкие

улучшаемые

для измерительного инструмента

электротехнич.

высокопрочные

магнитные

для быстрорежущ. инструмента

коррозионно-

стойкие

Обозначение легирующих добавок

Наименование маркировки

Название

А

Название по периодической таблице

Азот

Б

В

Наименование маркировки

№ 14 N

Ниобий

Название

П

Вольфрам

№ 41 Nb

Г

№ 74 W

Название по периодической таблице

Фосфор

Р

Д

Марганец

Бор

№ 15 Р

С

№ 25 Mn

Е

Медь

Кремний

№ 5 B

селен

№ 29 Сu

К

Т

№ 14 Si

Титан

Ф

№ 34 Se

М

Кобальт

Н

Молибден

№ 27 Co

№ 22 Ti

Ванадий

Х

Ц

Никель

№ 23 V

№ 42 Mo

Хром

№ 24 Cr

№ 28 Ni

ч

Цирконий

Редкоземельные металлы

№ 40 Zr

Ю

-

Алюминий

№ 13 Al

Влияние легирующих элементов на свойства стали

До 0,6% естественная постоянная добавка,

свыше1% увеличивает:

твердость,

износостойкость,

ударная вязкость.

Пластичность не снижает.

Нейтрализует вредное содержание серы, связывая её.

До 0,4% постоянная примесь.

Более 0,4% увеличивается:

• прочность;
• упругость;
• кислотостойкость;
• окалиностойкость.

Кремний способствует распаду цементита с образованием ферритно-перлитной структуры.

14

S i

С

кремний

28,084

Дешевая, недефицитная специальная примесь.

Увеличивает:

• прочность;
• твердость;
• прокаливаемость;
• магнитные свойства;
• свариваемость .

Уменьшается пластичность.

Более 12,5% делает сталь нержавеющей.

24

C r

Х

хром

51,996

• Повышает:

• коррозионную стойкость;
• пластичность;
• ударную вязкость;
• прокаливаемость.

• Понижает температуру:

• отжига;
• нормализации;
• закалки .

• Уменьшает коэффициент теплового линейного и объемного расширения.
• Удаляет кислород, водород, азот.

28

N i

Н

никель

58,693

Повышает:

• прочность твердость, пластичность, теплостойкость, окалиностойкость, температуру отжига и нормализации ,
• прочность
• твердость,
• пластичность,
• теплостойкость,
• окалиностойкость,
• температуру отжига и нормализации ,

Уменьшает:

• межкристаллическую коррозию
• межкристаллическую коррозию

Максимальная прокаливаемость при концентрации до 12%.

22

Т i

Т

титан

47,867

29

C u

медь

63,546

Д

Увеличивает:

• прокаливаемость; температуру отжига и нормализации; прочность; твердость; пластичность; коррозионную стойкость.
• прокаливаемость;
• температуру отжига и нормализации;
• прочность;
• твердость;
• пластичность;
• коррозионную стойкость.

Увеличивает:

• окаливаемость; пластичность; теплостойкость; магниные свойства; жаропрочность; ударная вязкость; сопротивление удару.
• окаливаемость;
• пластичность;
• теплостойкость;
• магниные свойства;
• жаропрочность;
• ударная вязкость;
• сопротивление удару.

27

C о

К

кобальт

58,933

Повышает

• прочность; твердость; износостойкость; упругость; ударную вязкость; жаропрочность; прокаливаемость; температуру отжига; нормализации и закалки.
• прочность;
• твердость;
• износостойкость;
• упругость;
• ударную вязкость;
• жаропрочность;
• прокаливаемость;
• температуру отжига; нормализации и закалки.

Понижает

• пластичность.
• пластичность.

42

Мо

молибден

95,96

М

Повышает:

• износостойкость; твердость; прочность; пластичность; прокаливаемость; температуру отжига; нормализации и закалки.
• износостойкость;
• твердость;
• прочность;
• пластичность;
• прокаливаемость;
• температуру отжига; нормализации и закалки.

23

V

Ф

ванадий

50, 941

Маркировка легированной стали

«(ХХ)Б(Х)Б(Х)»

Первые цифры показывают содержание углерода для конструкционных сталей – в сотых долях процента, для инструментальных – в десятых долях процента

Буква показывает, какой легирующий элемент входит в состав стали

Буква показывает, какой легирующий элемент входит в состав стали

среднее содержание элемента в процентах

среднее содержание элемента в процентах

Если элемента содержится менее 1 %, то цифры за буквой не ставятся

Дополнительные обозначения

в конце марки

в начале марки:

• А — сталь высококачественная;
• Ш — поставленная

• Р — быстрорежущая;
• Ш — шарикоподшипниковая;
• А — автоматная;
• Э — электротехническая;
• Е —магнитная;
• Л — полученная литьём

через дефис, указывает, что сталь особовысококачест-венная

В марках быстрорежущей стали, цифра после «Р» — содержание вольфрама в процентах.

Во всех быстрорежущих сталях содержание хрома 4 %.

• Примеры:

• сталь 18ХГТ — 0,18 % С, 1 % Сr, 1 % Мn, около 0,1 % Тi; сталь 38ХН3МФА — 0,38 % С, 0,2—0,5 % Сr; 3 % Ni, 0,3—0,4 % Мо,
• сталь 18ХГТ — 0,18 % С, 1 % Сr, 1 % Мn, около 0,1 % Тi;
• сталь 38ХН3МФА — 0,38 % С, 0,2—0,5 % Сr; 3 % Ni, 0,3—0,4 % Мо,

0,1—0,2 % V;

• сталь 30ХГСА — 0,30 % С, 0,8—1,1 % Сr, 0,9—1,2 % Мn, 0,8—1,25 % Si; сталь 03Х13АГ19 — 0,03 % С, 13 % Сr, 0,2—0,3 % N, 19 % Мn.
• сталь 30ХГСА — 0,30 % С, 0,8—1,1 % Сr, 0,9—1,2 % Мn, 0,8—1,25 % Si;
• сталь 03Х13АГ19 — 0,03 % С, 13 % Сr, 0,2—0,3 % N, 19 % Мn.

Использование легированных сталей

Нефтяная промышленность

Химическая

Судостроение

агрессивная среда

Машиностроение

пониженные температуры

Режущий инструмент

Пищевая

Строительство

Цементуемые легированные стали

• Углерода до 0,3% .
• Закалке не подвергаются.
• Для повышения мех свойств их насыщают углеродом (цементация).
• После проводят закалку и отпуск.
• Твердость до 58…63HRC и прочную и вязкую сердцевину.
• Детали, работающие в условиях трения при незначительных нагрузках: втулки, пальцы, валики, толкатели, шестерни.

Улучшаемые легированные стали

Используются после закалки и высокого отпуска.

Содержат:

• углерод 0,3÷0,5%; легирующих элементов не более 5%.
• углерод 0,3÷0,5%;
• легирующих элементов не более 5%.

Используют для:

• деталей машин (валов, штоков, шатунов и т.п.), работающих в условиях циклических или ударных нагрузок, концентрации напряжений, а в некоторых случаях при пониженных или повышенных температурах.

Легированные инструментальные стали

Специфические свойства:

режущий инструмент─ износостойкость при различных температурах

штампы─ горячая твердость, жаропрочность, упругость и ударной вязкость

измерительный инструмент ─ малый коэффициент линейного расширения

Рессорно-пружинные легированные стали:

• высокое сопротивление малым пластическим деформациям (высокий предел упругости);
• высокий предел выносливости;
• повышенная релаксационная стойкость с сохранением упругих свойств в течение длительного времени.

сталь 110Г13Л или Гадфильда

Аустенитная - высокомарганцевая сталь, из которой литьем изготавливают детали, от которых требуется высокая износостойкость в условиях абразивного трения, ударных нагрузок и высоких давлений

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

ПРОРАБОТАТЬ ИЗУЧЕННЫЙ МАТЕРИАЛ С ПОМОЩЬЮ КОНСПЕКТА, И ДРУГИХ, РЕКОМЕНДОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ!