Тема. Понятие легирующий элемент и легированная сталь. Влияние легирующих элементов на свойства стали. Принцип маркировки

Тема. Влияние содержание углерода и примесей на структуру и свойства чугуна. Классификация. Маркировка. Область применения

На структуру чугуна, кроме железа и углерода сильно влияет химический состав. Кремний, титан, никель, хром, алюминий – способствуют выделению графита, их называют граффитизирующими. Марганец, молибден, сера, вольфрам, ванадий – тормозят граффитизацию. Их называют антиграффитизирующими. Чем больше кремния, тем чугун мягче (1,5 – 3,5% кремния). Чем больше фосфора, тем чугун жидкотекуч, тверд и хрупок (0,3 – 0,4%). Сера (0,08 – 1%) – понижает жидкотекучесть, увеличивает усадку и склонность к образованию трещин.

Серые чугуны маркируют буквами СЧ и цифрами, характеризующими прочность чугуна.

Например: СЧ 20 – серый чугун, предел прочности 20 кгс/мм². Применение: станины станков, корпусов.

3)высокопрочный чугун – серый чугун с шаровидной формой графита. Для получения графита в виде шаровидных включений в ковш с жидким чугуном вводят металлический магний (0,03 -0,07%).

Структура:

А) феррит + шаровидный графит

Б) феррит + перлит + шаровидный графит

В) перлит + шаровидный графит

Высокопрочные чугуны маркируют буквами ВЧ и цифрой, которая показывает предел прочности на растяжение.

Пример: ВЧ 60 – высокопрочный чугун, предел прочности на растяжение 600 МПа или 60 кгс/мм².

1) ковкий чугун – серый чугун с хлопьевидной формой графита. Получается в результате отжига белого чугуна. Структура: ледебурит + цементит (вторичный) + перлит. Маркируют буквами КЧ и 2 числа: 1 – е показывает предел прочности на растяжение, 2-е относительное удлинение.

Пример: КЧ 33-8 – ковкий чугун, предел прочности на растяжение ‎ σ_в = 33 кгс/мм², относительное удлинение δ = 8%.

Характеристика чугунов

Серый чугун. Свойства определяются пластинчатой формой графита. Обладает хорошими антифрикционными свойствами, высокой износостойкостью, хорошо гасит вибрации. Сплав обладает хорошей жидкотекучестью, малой склонностью к образованию усадочных дефектов. Изготавливают отливки сложной конфигурации с толщиной стенок 2 – 500 мм.

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом. Характерны: пластичность и вязкость. Применяется для высоких и механических нагрузок, для деталей работающих при знакопеременных нагрузках. Это экономичный материал для напорной арматуры, в тяжелом машиностроении, в автостроении (коленчатые валы).

Белый чугун. Отливки, имеющие белый излом применяются, когда детали не требуют механической обработки, не подвергаются ударным нагрузкам. Отбеленные чугуны – это чугунные отливки, в которых поверхностные слои имеют структуру белого, а сердцевина – серого чугуна. Такие отливки применяются для деталей, работающих при повышенных нагрузках и усиленном износе.

Ковкий чугун. Хорошо сваривается, обрабатывается резанием. Используется для получения сварно-литых конструкции. Хорошо подвергается запрессовке, расчеканке. Толщина отливок 6-60 мм.

МАРКИ РАСШИФРОВЫВАЕМ СОГЛАСНО МОЕГО ОБРАЗЦА!!!!!

ИЗ ИНТЕРНЕТА СКАЧАННУЮ МАРКИРОВКУ ПРОВЕРЯТЬ НЕ БУДУ!!!!!!

Задание: расшифровать марки углеродистых сталей и чугунов

1) У7

2) СЧ 55

3) Сталь 55

4) БСт2кп3

5) А18

6) ВЧ40

7) БСт2-3

8) КЧ67-5

Тема. Понятие легирующий элемент и легированная сталь. Влияние легирующих элементов на свойства стали. Принцип маркировки.

Свойства обычной углеродистой стали улучшаются от прибавления к ней некоторых элементов (хрома, никеля, вольфрама, ванадия, молибдена, алюминия, меди и т.д.), которые называют легирующими элементами (ЛЭ).

Легирующий элемент – это химический элемент, при добавке которого в углеродистую сталь улучшаются свойства стали. Такая сталь, называется легированной (ЛСт).

Цель легирования – изменение структуры и физико – механических свойств стали, ее твердости, прочности, износостойкости, антифрикционности, жаропрочности, теплопроводности.

Легирующие элементы оказывают различное влияние на аллотропические превращения в железе, на карбидную фазу, на фазовые превращения в стали.

Углерод – количество карбидов зависит от содержания углерода. Они обладают более высокой твердостью.

Хром - при введении хрома в перлитную сталь повышается прочность при сохранении достаточной вязкости. Хром повышает прокаливаемость, а при больших добавках повышает сопротивление стали коррозии и жаропрочность.

Молибден – повышает прочность и твердость стали при повышенных температурах, придает мелкозернистость, повышает прокаливаемость, устраняет хрупкость.

Вольфрам – сохраняет твердость при повышенных температурах и вводится в инструмент быстрорежущей стали, является основным элементом в сверхтвердых режущих сплавах.

Марганец – повышает прочность, твердость и прокаливаемость стали, но увеличивает склонность к отпускной хрупкости. При содержании марганца 12 – 14% получается марганцевая аустенитная сталь с высоким сопротивлением износу.

Кремний – увеличивает прочность и упругость стали, не снижая вязкости (рессорная сталь), увеличивает стойкость против кислот, жаропрочность и электросопротивление стали.

Никель – улучшает механические свойства стали, особенно вязкость, повышает прокаливаемость. Хромоникелевые стали склонны к отпускной хрупкости,поэтому в сталь вводят вольфрам или молибден, понижающие отпускную хрупкость и повышающие прочность стали. При больших добавках никеля получают немагнитную кислотоупорную или малорасширяемую при нагревании сталь.

Каждый легирующий элемент обозначается буквой:

Н – никель – Ni	Б – ниобий – Nb
К – кобальт – Co	Ц – цирконий – Zr
Х – хром - Cr	С – кремний – Si
М – молибден – Mo	П – фосфор – P
Г – марагнец - Mn	В – вольфрам – W
Д - медь – Cu	Т –титан – Ti
Р – бор – B	Ф – ванадий - V
Ю – алюминий - Al

Первые цифры в маркировке конструкционных сталей указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Цифры, идущие после букв, указывают среднее содержание данного легирующего элемента. Если содержание легирующего элемента равно 1%, то цифра отсутствует. В высококачественных сталях в конце ставят букву А. Шарикоподшипниковые стали обозначают буквой Ш, быстрорежущие – Р.

Классификация легированных сталей

1. По содержанию легирующих элементов

1.1 низколегированные (3-5%)

1.2 среднелегированные (5 -10%)

1.3 высоколегированные (больше 10%)

2. По микроструктуре

2.1. аустенитного класса

2.2. ферритного класса

2.3. перлитного класса

2.4. мартенситного класса

2.5. карбидного (ледебуритного) класса

3. По применению