- •Введение
- •Раздел1 Физико-химические основы материаловедения.
- •Тема1.1.Строение и кристаллизация металлов.
- •Анизотропия
- •Кристаллическое строение реальных кристаллов.
- •Аллотропия
- •Кристаллизация металлов
- •Модифицирование.
- •Методы металографического и физико-химического анализа металлов. Макроанализ.
- •Микроанализ.
- •Рентгеновский анализ.
- •Дефектоскопия.
- •Тема1.2Пластическая деформация и рекристаллизация.
- •Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла.
- •Тема1.3Механические свойства материалов.
- •Испытание на растяжение:
- •. Метод Бринелля:
- •Метод Роквелла
- •Метод Виккерса
- •Испытание на ударную вязкость.
- •Тема1.4Основные понятия о сплавах.
- •Диаграммы состояния двойных сплавов
- •Диаграммы состояния сплавов первого рода
- •Диаграмма состояния сплавов второго рода
- •Тема1.5 Основы металлургического производства. .Производство чугуна
- •Производств стали.
- •Конверторный способ:
- •Мартеновский способ:
- •Производство стали в электрических печах
- •Разливка стали и строение слитка
- •Тема1.6Железоуглеродистые сплавы. Диаграмма Fe- Fe3c.
- •Кристаллизация чугунов.
- •Кристаллизация сталей.
- •Тема1.6Углеродистые стали , чугуны. Чугуны
- •Серый чугун( гост 1412—79)
- •.Модифицированный чугун
- •Высокопрочный чугун(7293-85)
- •Ковкий чугун(1215-79)
- •Легированные чугуны
- •Углеростые стали. Классификация углеродистых сталей.
- •Влияние углерода и примесей на свойства стали.
- •Конструкционная сталь обыкновенного качества.(гост380-71)
- •Качественные углеродистые стали (гост 1050—74)
- •Рессорно-пружинная сталь(гост14959-79)
- •Автоматная сталь(гост1414-75)
- •Углеродистые инструментальные стали ( гост 1435—74)
- •Тема1.8 Термическая обработка.Стали и чугуна.
- •Превращения в стали при нагреве
- •Превращение переохлажденного аустенита
- •Превращения в закаленной стали при нагреве
- •Термическое и деформационное старение углеродистой стали
- •Нормализация
- •Закалка.
- •Способы закалки
- •. Отпуск
- •Старение
- •Обработка стали холодом
- •Термомеханическая обработка стали
- •Тема1.9 Химико – термическая обработка.
- •Цементация
- •3)Жидкостная цементация.
- •Азотирование
- •Сульфоцианирование
- •Диффузионная металлизация.
- •Алитирование
- •Хромирование
- •Силицирование
- •Борирование
- •Раздел 2Конструкционные и инструментальные материалы.
- •Тема2.1Общие свойства легированных сталей..
- •Классификация легированных сталей по структуре
- •1.Влияние легирующих элементов на аллотропические превращения в железе.
- •Влияние легирующих элементов на карбидную фазу.
- •Влияние легирующих элементов:
- •Тема2.2 Конструкционные стали. Конструкционные (строительные) низколегированные стали (гост 19281—73).
- •Конструкционные цементуемые (нитроцементуемые) стали (гост 4543—71)
- •Конструкционные улучшаемые стали(гост 4543—71).
- •Мартенситно-стареющие высокопрочные стали
- •Рессорно-пружинные стали (гост 14959—79);.
- •Шарикоподшипниковые стали(гост 801—78).
- •Износостойкая (аустенитная) сталь
- •Тема2.3Стали и сплавы с особыми свойствами. Коррозионностойкие.Нержавеющие стали. (гост 5632—72)
- •Жаропрочные и окалиностойкие стали. Жаропрочность.
- •Окалиностойкость (жаростойкость)
- •Жаропрочные и окалиностойкие стали
- •Клапанные стали(гост 5632—72)
- •Котлотурбинные стали
- •Жаропрочные стали и сплавы для газовых турбин
- •Никелевые жаропрочные сплавы
- •Дисперсно упрочненные никелевые жаропрочные сплавы
- •Сплавы с высоким электрическим сопротивлением(гост 12766—67)
- •Сплавы с особыми тепловыми и упругими свойствами
- •Магнитные стали и сплавы
- •Магнитно-твердые стали и сплавы
- •Тема2.4 Инструментальлые стали
- •Стали неглубокой прокаливаемости
- •Стали глубокой прокаливаемости
- •Быстрорежущие стали(гост 19265—73)
- •Штамповые стали
- •Теплостойкие штамповые стали
- •Стали для измерительных инструментов
- •Тема2.5Твердые сплавы (гост 3882—74) и свехтвердые режущие материалы.
- •Тема2.6 Цветные металлы и сплавы. Медь и ее сплавы.
- •Латуни(Гост 17711—80)
- •Алюминий и его сплавы
- •Классификация алюминиевых сплавов
- •Термическая обработка алюминиевых сплавов Отжиг
- •Закалка
- •Старение
- •Деформируемые не упрочняемые термической обработкой.
- •Литейные алюминиевые сплавы.
- •Магний и его сплавы. (гост804-72)
- •.Титан и его сплавы.
- •Термическая обработка титановых сплавов
- •Подшипниковые сплавы.
- •Тема2.7Коррозия металлов. Классификация и виды коррозии.
- •Защита металлов от коррозии.
- •Раздел3 Неметаллические материалы.
- •Тема3.1 Пластические массы.
- •Слоистые пластмассы
- •Термопластические полимерные материалы
- •Переработка пластмасс
- •Пенопласты
- •Тема3.2Резина, резинотехнические изделия. Исходное сырье. Каучук
- •Основные виды резины и их назначение
- •Тема3.3 Клеи,герметики,и лакокрасочные материалы. Виды лакокрасочных материалов
- •Радел 4 Порошковые и композиционные материалы,их получение.
- •Тема 4.1 Порошковая металлургия.
- •Тема4.2Композиционные материалы с полимерной матрицей.
- •Волокнистые композиционные материалы с полимерной матрицей
- •Углепласты.(карбоволокниты)
- •Углерод- углеродный материал.
- •Боропласты(бооволокниты).
- •Органоволокниты.
- •Дисперсно-упрочненные композиционные материалы
- •Тема4.3Композиционные материалы с металлической матрицей
Тема2.2 Конструкционные стали. Конструкционные (строительные) низколегированные стали (гост 19281—73).
Низкоуглеродистые (до 0,22 % С) низколегированные стали содержат повышенное количество Мп (до 1,8 %), Si (до 1,2 %), Сг (до 0,8 %), а также Ni (до 0,8 %), V (до 0,15 %), Ti (до 0,03 %) и азота (до 0,15 %) Эти стали в виде листов, сортового и фасонного проката поковок и штамповок используют в строительстве и машиностроении для сварных конструкций в основном без дополнительной термической обработки.
Чаще применяют стали 14ХГС, 17ГС, 095ГС, 10Г2С1, 10Г2С1Д, 14Г2, 142Ф, 15ХСНД, 15Х26СФ, 16Г2САФ и др.
Низколегированные строительные стали можно разделить на стали :
1)Повышенной прочности (σт< 400 МПа)
Стали повышенной прочности поставляют в горячекатаном состоянии с феррнто-перлитной структурой. Химический состав сталей и нормы механических свойств определяются соответственно ГОСТ 19281—73 и ГОСТ 19282—73-.09Г2,09Г2С,15ГФ,15Г2СФ, 15ХСНД
2) Высокой прочности (σт= 450-750 МПа).
Имеют наиболее высокую прочность ,в то же время малая склонностью к хрупкому разрушению. Сочетание этих свойств достигается:
-контролируемой прокаткой
-созданием малоперлитных и бейнитных сталей
-карбонитридным упрочнением.
Карбонитридное упрочнение получают введением ванадия и ниобия при повышенном содержании азота (до 0,030 %). Упрочняющими фазами являются карбонитрнды ванадия V (CN) и ниобия Nb (CN). -14Г2АФ
Контролируемая прокатка обеспечивает получение мелкозернистой структуры стали. На завершающем этапе температура прокатки должна быть достаточно низкой (800-850 °С), а степень деформации 15-20 %. Наилучшие результаты при прокатке сталей с карбонитрпдным упрочнением. Мельчайшие частицы карбонитридов тормозят развитие рекристаллизации аустенита и способствуют формированию мелкозернистой структуры феррита при охлаждении стали от температуры прокатки.
Малоперлитные стали имеют пониженное содержание углерода (до 0,10 %), уменьшается количество перлита повышается ударная вязкость. снижается порога хладноломкости и улучшается свариваемость -09ГФБ
Низкоуглеродистые бейнитные стали имеют повышенную устойчивость переохлажденного аустенита. В процессе охлаждения от температуры прокатки аустенит распадается с образованием игольчатого феррита и малоуглеродистого бейнита. -08Г2МФБ
Конструкционные цементуемые (нитроцементуемые) стали (гост 4543—71)
Некоторые детали работают в условиях поверхностного износа, испытывая при этом и динамические нагрузки. Изготавливают из сталей, содержащих 0,10- 0,30 % С,после цементации, закалки и низкого отпуска твердость цемен тованного слоя HRC 58—62, а сердцевины 30—40. Сердцевина цементованных сталей должна иметь высокие механические свойства, особенно предел текучести.
Сталь применяют наследственно мелкозернистую. Когда сумма легирующих элементов невелика (до 2,5— 5,0 %), они не оказывают существенного влияния на общую толщину цементованного слоя. Однако, повышая прокаливаемость слоя, они увеличивают эффективную толщину его.
Хромистые стали 15Х, 15ХА ,20Х, (до 1,3—1,6 %)изделия небольшого сечения и несложной формы, работающие при повышенных удельных нагрузках (втулки, валики, оси, кулачковые муфты, поршневые пальцы и т. д.), При содержании хрома до 1,5 % после термической обработки увеличивается глубина закаленного слоя, сердцевина изделия имеет структуру бейнита. Прокаливаемость при закалке в воде 12—20 мм, а при закалке в масле 5—12 мм
Дополнительное легирование этих сталей ванадием (0,1-0,2 %) — сталь 15ХФ — способствует получению более мелкого зерна, что улучшает пластичность и вязкость.
Хромо-никелевые стали 20ХН, 12ХНЗА -для цементуемых деталей средних размеров, испытывающих при работе высокие удельные нагрузки .Ni ,уменьшая глубину цементованного слоя, в то же время увеличивает глубину закаленного слоя, препятствует росту зерна и образованию грубой цементитной сетки.
12Х2Н4, 18Х2Н4В используют для изготовления деталей больших сечений. Эти стали являются наиболее высокопрочными из всех цементуемых сталей. . Легирование хромоникелевых сталей ,молибденом (или вольфрамом) дополнительно повышает устойчивость переохлажденного аустенита, а следовательно, и прокаливаемость. Сталь 18Х2Н4ВА или соответствующую сталь с молибденом 18Х2Н4МА применяют для крупных высоконагруженных деталей.
Стали 18Х2Н4ВА и 18Х2Н4МА: можно закаливать на воздухе, что уменьшает коробление деталей.
Хромомарганцевые стали -18ХГТ, ЗОХГТ Из-за дефицитности никеля эти стали заменяют хромо-никелевые стали Титан(0,006—0,12 %):. вводят для измельчения зерна,при большем его содержании он уменьшает глубину цементованного закаленного слоя и прокаливаемость.
С целью повышения прочности для цементуемых сталей применяют стали, легированные бором (0,002—0,005 %): 15ХР, 20ХГР и др. Сталь 20ХГНР в целях экономии никеля применяют вместо стали 12ХНЗА. При ХТО следует учитывать, что бор, увеличивая прокаливаемость, способствует росту зерна при нагреве. Для уменьшения чувствительности сталей к перегреву их дополнительно легируют Ti или Zr.
В последние годы цементуемые стали микролегируют алюминием, ниобием и цирконием совместно с азотом (0,05—0,1 %), например сталь 25ХГНМАЮ. Эти стали обладают очень мелким зерном, что повышает механические свойства.