Вопросы для самопроверки
Запишите марки сталей, имеющие следующие составы: 1) 0,42 - 0 ,50 % С; 0,5 - 0,8 % Mn; 0,8 - 1,0 %Cr; 1,3 - 1,8 %Ni; 0,2 - 0,3% Мо; 0,10 - 0,18 %V; 2) 0,14 - 0,20 % С; 1,3 - 1,7 %Mn; 0,08 - 0,14 % V и 0,015 - 0,025 % N.
Можно ли кипящую сталь использовать для изготовления конструкций и деталей машин, работающих при температурах от -40 до -50 °С?
Какие стали относятся к низколегированным? Где их применяют? Какие существуют методы их упрочнения?
Какие углеродистые стали обычного качества можно применять для конструкций и деталей машин, подвергаемых сварке или упрочняемых термической обработкой?
Почему сера, фосфор, кислород и водород относятся к вредным примесям в сталях?
Каким требованиям должна отвечать сталь для холодной штамповки?
Какую обработку проходят «двухфазные стали» для штамповки? Какова структура этих сталей и механические свойства?
Какие требования предъявляются к цементуемым сталям?
Назовите марки стали для цементации. Какова роль в цементуемых сталях титана, ванадия, ниобия, азота?
Укажите металловедческие пути улучшения обрабатываемости резанием.
Чем объяснить хорошую обрабатываемость резанием стали, легированной S, РЬ, Са?
Каким требованиям должны отвечать улучшаемые стали?
Какую термическую обработку проходят стали 40Х, 40ХН и ЗОХГС для обеспечения высокой конструктивной прочности?
Сталь 40ХН подвергнута отпуску при 500 и 600 °С в каком случае будут более высокая прочность (в,0,2) и пластичность (,)?
Какие требования предъявляют к сталям для изготовления подшипников? Какие для этого сплавы применяют и каков метод их упрочнения?
Назовите основные преимущества и недостатки мартенситно-стареющих сталей. Каковы области их применения?
Какие из легирующих элементов наиболее эффективно упрочняют мартенсит при старении.
Какие требования предъявляются к пружинным сталям? Назовите марки пружинных сталей.
Какие стали применяют для работы при криогенных температурах?
Какая сталь рекомендуется для отливок, работающих в условиях ударно-абразивного изнашивания (зубья ковшей, экскаваторов, траки гусеничных машин, железнодорожных стрелок, крестовин и др.)?
Какие легирующие элементы повышают коррозионную стойкость стали и почему?
Какие структуру, свойства и применение имеют стали 12Х13, 20Х13, 30Х13, 40Х13, 08Х17Т?
Какие стали применяют для деталей, работающих в окислительных и других агрессивных средах?
Какую термическую обработку проходят аустенитные коррозионно-стойкие стали?
Каким требованиям должны отвечать стали для работы при высоких температурах (жаропрочные)?
Какие стали применяют для работы при температурах 550 - 560 и 600 - 800 °С?
Когда и для чего используют жаропрочные сплавы на никелевой основе?
1.9. Чугуны
1.9.1. Классификация чугунов
Сплавы, содержащие более 2,14 % углерода называют чугунами. Принятое разграничение между сталью и чугуном совпадает с предельной растворимостью углерода в аустените. Чугуны обладают значительно лучшими литейными свойствами и, в частности, более низкими температурами плавления, имеют меньшую усадку. Это объясняется присутствием в их структуре легкоплавкой эвтектики (ледебурита).
В зависимости от типа выделения углерода чугун бывает белый, серый и половинчатый.
Белым называют такой сплав, в котором при нормальной температуре весь углерод находится в связанном состоянии, в основном в форме цементита. Степень графитизации в нем равна нулю. Он в изломе имеет белый цвет и металлический блеск.
Серый чугун - это такой, в котором весь углерод или eго большая часть находится в виде графита, а в форме цементита присутствует не более 0,8 % от общей концентрации С. Вследствие этого, излом такого чугуна окрашен в серый цвет. Количество, форма и размер графитных включений изменяются в широких пределах и зависят от состава чугуна и технологии отливки.
Половинчатый чугун именуется так потому, что в нем наряду с вторичным цементитом (не менее 2 % имеющегося в нем углерода) содержится графит.
Наибольшее применение в промышленности приходится на долю серого чугуна.
В микроструктуре такого сплава следует различать металлическую основу и графитные включения. По строению металлической основы чугуны подразделяют на перлитные, ферритно-перлитные и ферритные (рис. 1.70).
а
б
в
Рис. 1.70 - Микроструктура чугуна: а- перлитный;б- феррито-перлитный ив- ферритный
Структуру первого сплава составляет перлит и вкрапления графита в виде небольших прожилок, а весь углерод присутствует в форме графита (рис. 1.70, а). По строению второй тип чугунов складывается из феррита и перлита с включениями графита (рис. 1.70, б). Количество связанного углерода здесь достигает меньше 0,8 %. В последнем из типов сплавов структура состоит из феррита (рис. 1.70, в). Из этого следует, что металлическая основа чугунов аналогична таковой для эвтектоидной и доэвтектоидной сталей и технически чистого железа.
Следовательно, по структуре чугуны отличаются от сталей только тем, что в первых имеются графитные включения, предопределяющие их специфические свойства.
Графит в чугунах может быть в трех основных формах: пластинчатой, шаровидной и хлопьевидной (рис. 1.71 и табл. 1.5).
В обычном сером чугуне графит образуется в виде прожилок и лепестков, он и называется пластинчатым (рис. 1.71, а). В высокопрочных чугунах, выплавленных с присадкой небольшого количества магния (или церия), графит приобретает форму шара (рис.1.71,б). Если при отливке получить белый чугун, а затем, используя неустойчивость цементита, с помощью отжига разложить его, то образующийся графит приобретает компактную, почти равноосную, но не округлую, а хлопьевидную форму (рис. 1.71,в и 1.72,б). Такой графит называется еще углеродом отжига. В практике железоуглеродистые сплавы с хлопьевидным графитом называют ковким чугуном.
Таблица. 1.5 - Влияние металлической основы и формы включений графита на свойства чугуна
|
Металлическая основа |
Форма графита |
| ||
|
Пластинчатая |
Хлопьевидная |
Шаровидная | ||
|
Перлит +
феррит Перлит
Феррит |
| |||
Прочность, пластичность
а
б в
Рис. 1.71 - Микроструктура чугуна с различной формой графита: а- пластинчатая (обычный серый);б - шаровидная (высокопрочный) ив - хлопьевидный (ковкий)
а б
Рис. 1.72 - Внешний вид графитных включений в чугуне: а— пластинчатые и б — шаровидные