30.Влияние ЛЭ на рост зерна и превращение аустенита, прокаливаемость и мартенситные точки.Влияние легирующих элементов на превращение перлита в аустенит.Легирующие элементы в большинстве случаев растворяются в аустените, образуя

твердые растворы замещения. Легированные стали требуют более высоких температур

нагрева и более длительной выдержки для получения однородного аустенита, в

котором растворяются карбиды легирующих элементов.

Малая склонность к росту аустенитного зерна – технологическое преимущество

большинства легированных сталей. Все легирующие элементы снижают склонность

аустенитного зерна к росту, кроме марганца и бора. Элементы, не образующие

карбидов (кремний, кобальт, медь, никель), слабо влияют на рост зерна.

Карбидообразующие элементы (хром, молибден, вольфрам, ванадий, титан) сильно

измельчают зерно. Влияние легирующих элементов на превращение переохлажденного

аустенита. По влиянию на устойчивость аустенита и на форму С-образных кривых

легирующие элементы разделяются на две группы.

Элементы, которые растворяются в феррите и цементите (кобальт, кремний,

алюминий, медь, никель), оказывают только количественное влияние на процессы

превращения. Замедляют превращение (большинство элементов), или ускоряют его. Карбидообразующие элементы (хром, молибден, вольфрам, ванадий, титан) вносят

и качественные изменения в кинетику изотермического превращения. При разных

температурах они по разному влияют на скорость распада аустенита: при температуре

700…500^oС — замедляют превращение в перлитной области, при температуре

500…400^oС (образование троостита) – очень сильно замедляют превращение, при

температуре 400…300^oС (промежуточное превращение) – замедляет превращение

аустенита в бейнит, но меньше, чем образование троостита. Это отражается на форме

С-образных кривых: наблюдаются два максимума скорости изотермического распада,

разделенных областью высокой устойчивости переохлажденного аустенита (рис. 17.2

б). Важным является замедление скорости распада. Это способствует более глубокой

прокаливаемости и переохлаждению аустенита до интервала мартенситного

превращения при более медленном охлаждении (масло, воздух). Увеличивают

прокаливаемость хром, никель, молибден, марганец, особенно при совместном

легировании. Влияние легирующих элементов на мартенситное превращение. При нагреве большинство легирующих элементов растворяются в аустените.

Карбиды титана и ниобия не растворяются. Эти карбиды тормозят рост аустенитного

зерна при нагреве и обеспечивают получение мелкоигольчатого мартенсита при

з акалке. Остальные карбидообразующие элементы, а также некарбидообразующие, при

нагреве растворяются в аустените и при закалке образуют легированный мартенсит.

Некоторые легирующие элементы (алюминий, кобальт) повышают мартенситную

точку и уменьшают количество остаточного аустенита, другие не влияют на эту точку

(кремний). Большинство элементов снижают мартенситную точку и увеличивают количество остаточного аустенита.

31. Классификация легированных сталей по структуре в отожженном и нормализованном состояниях.Термическая обработка необходима легированным сталям для выявления их возможностей в области прочностных характеристик.// Классификация вотожженном(равновесном )состоянии: (в зависимости от содержания лег элементов и количества углерода) а)доэвтектоидные (П+Ф) низколегированные (30ХНМА) углерода меньше 0,8% и в структуре избыточный феррит б)Эвтектоидная (8ХФ)углерода 0.8%,меньше 5% добавок, состав - перлит) Заэвтектоидные иликарбидная сталь (с ледебуритом и вторичными карбидами)(Х12М) углерода больше 0,8%. //По структуре после нормализации стали подразделяют на следующие классы:

перлитный,

мартенситный,

аустеннтный,

ферритный.

Стали перлитного класса имеют невысокую устойчивость переохлажденного аустенита. При охлаждении на воздухе они приобретают структуру перлита, сорбита или тростита, в которой могут присутствовать также избыточные феррит и карбиды. К сталям перлитного класса относятся углеродистые и низколегированные. Эта большая группа дешевых, широко применяемых сталей для деталей машин и аппаратов, для работы при нормальной или повышенной температуре (не выше 45 °С) и в неагрессивных средах.

Стали мартенситного класса отличаются высокой устойчивостью переохлажденного аустенита; при охлаждении на воздухе они закаливаются на мартенсит. К этому классу относятся средне- или высоколегированные стали.

Стали аустенитного класса из-за повышенного количества никеля или марганца (обычно в сочетании с хромом) имеют интервал мартенситного превращения ниже 0 °С и сохраняют аустенит при температуре 20—25 °С.

32. Классификация сталей перлитного класса. Формирование их эксплуатационных свойств.Стали перлитного класса - это низко - и среднелегированные, наиболее распространенные как конструкционные, так и инструментальные стали. В состоянии проката или после отжига они благодаря перлитной или ферритно-перлитной структуре хорошо обрабатываются режущим инструментом. Для получения высоких механических свойств, твердости и износостойкости их подвергают закалке, большей частью в масле, и соответствующему отпуску.Стали перлитного класса характеризуются относительно малым содержанием легирующих элементов. Стали перлитного класса, как не содержащие большого количества хрома, естественно, не обладают высокой жаростойкостью и их нельзя применять при температурах выше 550 - 580 С.Стали перлитного класса при содержании 0 1 - 0 8 % С имеют обычно не более 2 - 5 % специальных примесей и структуру, аналогичную углеродистой стали, а именно: феррит и перлит в доэвтектоидной стали, перлит в эвтектоидной стали и перлит и цементит ( карбиды) в заэвтектоидной стали.Стали перлитного класса с содержанием углерода не выше 0 35 % и легирующих элементов в сумме до 2 - 5 % пользуются широким распространением благодаря повышенным механическим свойствам и относительно невысокой их стоимости. Стали перлитного класса с содержанием углерода не выше 0 35 % и легирующих элементов в сумме до 3 - 4 % свариваются в большинстве случаев вполне удовлетворительно.

33.Цементируемые стали. Структура и термообработка.

Цементация стали — поверхностное диффузионное насыщение малоуглеродистой стали углеродом с целью повышения твёрдости, износоустойчивости.

Цементуемые стали используются для изготовления деталей, работающих на износ и подвергающихся действию переменных и ударных нагрузок. Детали должны сочетать высокую поверхностную прочность и твердость и достаточную вязкость сердцевины.Цементации подвергаются низкоуглеродистые стали с содержанием углерода до 0,25%, что позволяет получить вязкую сердцевину. Для деталей, работающих с большими нагрузками, применяются стали с повышенным содержанием углерода (до 0,35 %).

Цементуемые углеродистые стали 15,20,25 используются для изготовления деталей небольшого размера, работающих в условиях изнашивания при малых нагрузках (втулки, валики, оси, шпильки и др.). Твердость на поверхности составляет 60…64 HRC, сердцевина остается мягкой.

Цементуемые легированные стали применяют для более крупных и тяжелонагруженных деталей, в которых необходимо иметь, кроме высокой твердости поверхности, достаточно прочную сердцевину (кулачковые муфты, поршни, пальцы, втулки).

По качеству цементуемые стали делятся на обыкновенные, качественные и высококачественные (легированные).

Цементуемые стали цементуют и подвергают термической обработке (закалке и отпуску). Такая обработка обеспечивает высокую поверхностную твердость (HRC 58-63) и сохраняет требуемую вязкость и заданную прочность сердцевины металла. После цементации, закалки и низкого отпуска этих сталей цементованный слой должен миметь твердость HRC 58-62 а сердцевина – 30-42.

34.Конструкционные улучшаемые стали. Режимы термической обработки. Структура и свойства. Улучшаемыми называют такие стали, которые используются после закалки с высоким отпуском (улучшения). Эти стали (40Х, 40ХФА, 30ХГСА, 38ХН3МФА и др.) содержат 0,3-0,5 % углерода и 1-6 % легирующих элементов. Стали закаливают с 820-880 oС в масле (крупные детали – в воде); высокий отпуск производят при 500-650 oС с последующим охлаждением в воде, масле или на воздухе (в зависимости от состава стали). Структура стали после улучшения – сорбит. Данные стали применяют для изготовления валов, шатунов, штоков и других деталей, подверженных воздействию циклических или ударных нагрузок. В связи с этим улучшаемые стали должны обладать высоким пределом текучести, пластичностью, вязкостью, малой чувствительностью к надрезу. Стали относятся к мартенситному классу, слабо разупрочняются при нагреве до 300-400 oС. Из них изготавливают валы и роторы турбин, тяжело нагруженные детали редукторов и компрессоров. Если конструкционную сталь легированы, то подразделяют: хромистые (30Х,38Х,40Х,50Х,чемм больше С, тем прочнее, но пластичность и вязкость ниже, склонны к отпускной хрупкости, поэтому после высокого отпуска охлаждение должно быть быстрым), хромомарганцевые(40ХГ, достаточно высокая прочность и прокаливаемость, но пониженная взякость, склонность к отпускной хрупкости и росту зерен аустенита при нагреве), хромокремнемарганцевые(20ХГС,25ХГС,30ХГС, высокая прочность, хорошая свариваемость), хромоникелевые(40ХН,45ХН, высокая прокаливаемость, хорошая прочность и вязкость), хромоникельмолибденовые(40ХН2МА), хромоникельмолибденванадиевые стали(38ХН3МФ,36Х2Н2МФА, высокая прокаливаемость, высокая прочность, пластичность, аязкость, низкий порог хладноломкости),

35.Рессорно-пружинные стали. Режимы термической обработки. Структура и свойства. Пружины, рессоры и другие упругие элементы работают в области упругой деформации материала. В то же время многие из них подвержены воздействию циклических нагрузок. Поэтому основные требования к пружинным сталям – это обеспечение высоких значений пределов упругости, текучести, выносливости, а также необходимой пластичности и сопротивления хрупкому разрушению, повышенной релаксационной стойкости. Стали должны обладать хорошей закаливаемостью и прокаливаемостью. После закалки мартенситная структура должна быть по всему объему. Присутствие после закалки продуктов эвтектоидного или промежуточного превращения, феррита, перлита, а также остаточного аустенита ухудшает все пружинные свойства, Чем мельче зерно, тем выше сопротивление малым пластическим деформациям. Наличие обезуглероженного слоя на готовых пружинах резко снижает пределы упругости и выносливости. Стали для пружин и рессор содержат 0,5-0,75 % С; их также дополнительно легируют кремнием (1,5- 2,8 %), марганцем (0,6- 1,2 %), хромом (0,2- 1,2 %), ванадием (0,1- 0,25 %), вольфрамом (0,8- 1,2 %) и никелем (1,4- 1,7 %). При этом происходит измельчение зерна, способствующее возрастанию сопротивления стали малым пластическим деформациям, а следовательно, ее релаксационной стойкости. Для пружин малого сечения, закалеваемых в масле и испытывающих невысокие напряжения, применяют углеродистые стали 65,70,75,85. В случае больших сечений (диаметр 5-8 мм) закалку углеродистых сталей производят в воде. Широкое применение на транспорте нашли кремнистые стали 55С2, 60С2А, 70С3А. Однако они могут подвергаться обезуглероживанию, графитизации, резко снижающим характеристики упругости и выносливости материала. Устранение указанных дефектов, а также повышение прокаливаемости и торможение роста зерна при нагреве достигается дополнительным введением в кремнистые стали хрома, ванадия, вольфрама и никеля.

Лучшими технологическими свойствами, чем кремнистые стали, обладает сталь 50ХФА, широко используемая для изготовления автомобильных рессор. Клапанные пружины делают из стали 50ХФА, не склонной к обезуглероживанию и перегреву, но имеющей малую прокаливаемость.

Термическая обработка легированных пружинных сталей (закалка 850-880 oС, отпуск 380-550 oС) обеспечивают получение высоких пределов прочности и текучести. Применяется также изотермическая закалка. Для изготовления пружин также используют холоднотянутую проволоку (или ленту) из высокоуглеродистых сталей 65, 65Г, 70, У8, У10 и др.

Пружины и другие элементы специального назначения изготавливают из высокохромистых мартенситных (30Х13), мартенситно-стареющих (03Х12Н10Д2Т), аустенитных нержавеющих (12Х18Н10Т), аустенитно-мартенситных (09Х15Н8Ю) и других сталей и сплавов.