Влияние легирующих элементов на мартенситное превращение

При нагреве больш-во лег-их элем-ов раствор-я в А. Карбиды Tiи ниобия не растворяются. Эти карбиды тормозят рост аустенитного зерна при нагреве и обеспечивают получение мелкоигольчатого М при закалке. Остальные карбидообраз-ие элем-ы, а также некарбидообраз-ие, при нагреве раствор-ся вА и при закалке образуют легированный М. Некот-ые легир-ие эл-ы (Al, Co) повышают мартенситную точку и уменьшают кол-во остаточного А, другие не влияют на эту точку (Si). Больш-во элем-ов снижают мартенситную точку и увеличивают кол-во остаточногоА.

Влияние легирующих элементов на преврашения при отпуске.

Легир-ие эл-ты замедляют пр-сс распада М: Ni, Mn – незначительно; Cr, Mo, Si – заметно. Это связано с тем, что пр-ссы при отпуске имеют дифф-ый хар-р, а больш-во элем-ов замедляют карбидное превращение. Легир-ые стали сохраняют стр-ру М отпуска до t 400-500^oС. Т.к в легир-ых сталях сохр-ся значит-ое кол-во остаточного А, то превращение его в М отпуска способ-ет сохранению твердости до высоких t.

Классификация легированных сталей

1. По структуре после охлаждения на воздухе выделяются три основных класса сталей:перлитный;мартенситный;аустенитныйСтали перлитного класса характер-ся малым содержанием легир-их элем-ов; мартенситного – более значительным содержанием; аустенитного – высоким содержанием легир-их элем-ов.

2. По степени легирования: низколегированные – 2,5…5 %;

среднелегированные – до 10 %;высоколегированные – более 10%.

3. По числу легирующих элементов:трехкомпонентные (железо, углерод, легирующий элемент);четырехкомпонентные (железо, углерод, два легирующих элемента) и так далее.

4. По составу:никелевые, хпомистые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и так далее

5. По назначению:конструкционные;инструментальные (режущие, мерительные, штамповые);стали и сплавы с особыми свойствами (резко выраженные свойства –нержавеющие, жаропрочные и термоустойчивые, износоустойчивые, с особыми магнитными и электрическими свойствами).

 

 

28.Конструкционная прочность материалов

В результате испытаний получают характеристики:силовые (предел пропорциональности, предел упругости, предел текучести, предел прочности, предел выносливости);деформационные (относительное удлинение, относительное сужение);энергетические (ударная вязкость).

Все они характеризуют общую прочность материала независимо от назначения, конструкции и условий эксплуатации. Высокое качество детали может быть достигнуто только при учете всех особенностей, которые имеют место в процессе работы детали, и которые определяют ее конструкционную прочность.

Конструкционная прочность – комплекс прочностных свойств, которые находятся в наибольшей корреляции со служебными свойствами данного изделия, обеспечивают длительную и надежную работу материала в условиях эксплуатации.

На конструкционную прочность влияют следующие факторы:

конструкционные особенности детали (форма и размеры);

механизмы различных видов разрушения детали;

состояние материала в поверхностном слое детали;

процессы, происходящие в поверхностном слое детали, приводящие к отказам при работе.

Необходимым условием создания качественных конструкций при экономном использовании материала является учет дополнительных критериев, влияющих на конструкционную прочность. Этими критериями являются надежность и долговечность.

Надежность – свойство изделий, выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого времени или сопротивление материала хрупкому разрушению.

Развитие хрупкого разрушения происходит при низких температурах, при наличии трещин, при повышенных остаточных напряжениях, а также при развитии усталостных процессов и коррозии.

Критериями, определяющими надежность, являются температурные пороги хладоломкости, сопротивление распространению трещин, ударная вязкость, характеристики пластичности, живучесть.

Долговечность – способность детали сохранять работоспособность до определенного состояния.

Долговечность определяется усталостью металла, процессами износа, коррозии и другими, которые вызывают постепенное разрушение и не влекут аварийных последствий, то есть условиями работы.

Критериями, определяющими долговечность, являются усталостная прочность, износостойкость, сопротивление коррозии, контактная прочность.

Общими принципами выбора критериев для оценки конструкционной прочности являются:

· аналогия вида напряженного состояния в испытываемых образцах и изделиях;

· аналогия условий испытания образцов и условий эксплуатации (температура, среда, порядок нагружения;

аналогия характера разрушения и вида излома в образце и изделии

 

 

Методы повышения конструкционной прочности.

Поверхностное упрочнение стальных деталей

Конструкционная прочность зависит от состояния материала в поверхностных слоях детали. Одним из способов поверхн-ого упрочнения стальных деталей является поверхностная закалка. В рез-е поверхн-ой закалки увел-ся твердость поверхн-ых слоев изделия с одновременным повышением сопротивления истиранию и предела выносливости(способность воспринимать нагрузки, вызывающие цикличные напряжения в материале). Общим для всех видов поверхн-ой закалки является нагрев поверхн-ого слоя детали до t закалки с последующим быстрым охлаждением. Эти способы различаются методами нагрева. Толщина закаленного слоя при поверхн-ой закалке опр-ся глубиной нагрева.