Материал: Ответы №2

Нагрев до температуры аустенитных превращений, а затем медленное охлаждение. Получается равновесная структура перлита (в эвтектоидной стали). Низкая прочность и высокая пластичность.

Нормализация.

Вид отжига. Полная рекристаллизация, уменьшение размера зерна.

Нагрев до температур аустенитных превращений, затем охлаждение на воздухе.

Получается сорбитовая структура или трооститовая структура. Подвергаются все прокатные изделия (рельсы, …).

7. Примеси в сталях и их влияние на свойства.

Полезные (нормальные) примеси:

• Кремний (Si) до 0,5%

• Марганец (Mn) до 0,8%

Вводят в сталь при производстве, для раскисления (удаления кислорода). В этом количестве эти примеси не оказывают существенного влияния на стали. При большем содержании это будут легированные стали.

Вредные примеси:

• Сера (S) допускается до 0,06%

Образуется FeS, который имеет низкую температуру плавления (768 ºС). FeS окружает зёрна стали и при повышенной температуре появляются трещины. При большем содержании серы сталь становится кросноломкой, т.е. хрупкой при повышенных температурах (≈ 800 ºС).

• Фосфор (P) до 0,04%

Растворяется в феррите, искажая его кристаллическую решётку. При большем содержании вызывает хладноломкость стали, т.е. повышенную хрупкость при низких, а особенно, при отрицательных температурах.

• Кислород (O) до 0,03%

Избыточное количество приводит к красно- и хладноломкости.

Также вредными являются примеси азота и водорода.

Кроме этих элементов могут встречаться и другие, но это будут природнолегированные стали.

8. Легированные стали и их свойства (ещё в методичке есть).

Легированная сталь — сталь, которая, кроме обычных примесей, содержит элементы, специально вводимые в определённых количествах для обеспечения требуемых физических или механических свойств. Эти элементы называются легирующими.

Легирование повышает коррозионную стойкость в условиях низких и высоких температур и давлений, повышают прочность, твёрдость, износостойкость и др.

Хром – увеличивает прочность и твёрдость, однако несколько снижается пластичность. увеличение стойкости к коррозии. Если добавить более чем 13% хрома в структуру, то материал перейдет в группу нержавеющих сталей.

Никель - увеличение сопротивляемости коррозии. Повышается прочность и пластичность сырья. Увеличивается степень прокаливаемости, изменяется коэффициент теплового расширения.

Вольфрам - сильно влияет на красностойкость и твёрдость. Устраняет процесс роста зёрен во время нагрева, а также убирает хрупкость, возникающую во время отпуска изделия.

Вандий - увеличивает прочность и твёрдость, однако не вызывает ухудшения пластичности. Измельчает зерно. Способствует повышению плотности стали, так как выступает в роли окислителя.

Кремний - если ввести в состав стали более 1% кремния, то это значительно увеличит прочность и сохранит вязкость материала. с ростом процентного содержания будет увеличиваться электрическое сопротивление.

Марганец – если его содержание будет 1% или более. Будет расти твердость, стойкость к износу, повышаться стойкость к ударным нагрузкам. При этом пластичность материала останется прежней.

Молибден - усиливает красностойкость, упругость и предел прочности. Увеличивает сопротивление окислению при повышенных температурах.

Алюминий - способствует измельчению зерна.

Медь - используется для сталей строительного предназначения. Улучшает стойкость к коррозии.

9. Рельсовая сталь.

Качество определяется химическим составом, микроструктурой и макроструктурой. Виды сталей: М76, М74

• М — мартеновская сталь

• М76В (легированная вольфрамом)

• М76ВТ (легированная вольфрамом, титаном)

• М76Ц (цирконием)

Микроструктура рельсовой стали представляет собой пластинчатый перлит с небольшими прожилками феррита на границах зёрен (П+Ф).

После термической обработки достигается однородная сорбитовая структура. Значительная прочность, твёрдость, сопротивление износу.

Макроструктура рельсовой стали должна быть мелкозернистой, однородной, без пустот и посторонних включений.

10. Белые чугуны. Получение, классификация по структуре, применение.

Чугун – сплав железа с углеродом с содержанием углерода более 2,14%.

Белый чугун – в нём весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита (Fe₃C). Белым чугун называют по виду излома – кристаллический, блестящий.

Получение

Исходными материалами являются железные руды, топливо и флюсы. Топливом служит кокс – продукт сухой перегонки коксующихся каменных углей.

Флюсы (плавни) служат для понижения температуры плавления пустой породы и перевода её и золы топлива в шлак. В качестве флюса используют известняки, доломиты, песчаники и др.

Чугун выплавляют в доменных печах объёмом до 5000 м³. В нижнюю часть печи подают под давлением горячий воздух для поддержание процесса горения топлива (лучше подавать кислород). Температура в печи – 900-1900°C.

Расплавленный чугун и шлак периодически выпускают через чугунную и шлаковую латки.

Качество чугунов зависит от подготовки шихты, её дробления и тщательной промывки, сортировки и обогащения железной руды.

В результате доменной плавки могут быть получены

• Передельные (белые) чугуны – 80-90%

• Литейные (серые) – 8-18%

• Ферросплавы – 2-3%

По структуре подразделяют:

• Доэвтектический (C=2,14-4,3%) – П+Ц+Л

• Эвтектический (C=4,3%) - Л

• Заэвтектический (C > 4,3%) – Л+Ц

Белые чугуны имеют большую твёрдость, хрупкие, используются для переплавки в сталь или другие чугуны.

11. Серые чугуны. Получение, виды, применение.

Чугун – сплав железа с углеродом с содержанием углерода более 2,14%.

В серых чугунах углерод находится в частично связанном, частично свободном состоянии в форме графита.

Получение

Исходными материалами являются железные руды, топливо и флюсы. Топливом служит кокс – продукт сухой перегонки коксующихся каменных углей.

Флюсы (плавни) служат для понижения температуры плавления пустой породы и перевода её и золы топлива в шлак. В качестве флюса используют известняки, доломиты, песчаники и др.

Чугун выплавляют в доменных печах объёмом до 5000 м³. В нижнюю часть печи подают под давлением горячий воздух для поддержание процесса горения топлива (лучше подавать кислород). Температура в печи – 900-1900°C.

Расплавленный чугун и шлак периодически выпускают через чугунную и шлаковую латки.

Качество чугунов зависит от подготовки шихты, её дробления и тщательной промывки, сортировки и обогащения железной руды.

В результате доменной плавки могут быть получены

• Передельные (белые) чугуны – 80-90%

• Литейные (серые) – 8-18%

• Ферросплавы – 2-3%

Виды

По структуре металлической основы серые чугуны подразделяются:

• Перлитный (п+г), C – 0,8%

• Ферритно-перлитный (ф+п+г), C<0,8%

• Ферритный (ф+г), углерод в виде графита.

Применение

Отливают элементы конструкций, хорошо работающих на сжатие. Колонны, опорные подушки, отопительные батареи, трубы, плиты, поршни двигателей и др. детали.

12. Маркировка сталей и чугунов. Маркировка сталей

Углеродистые стали обыкновенного качества в зависимости от гарантируемых свойств объединены в группы А, Б, В.

По группе А стали поставляют с гарантированными механическими свойствами, но без указания химического состава; по группе Б – химическими, но механические свойства не гарантируются; по группе В – с теми и другими одновременно.

В маркировке этих сталей указывается сочетание букв «Ст» с цифрой от 0 до 6, указывающей номер марки, а не среднее содержание углерода в ней. Далее приводится степень раскисления:

• «сп» – спокойная

• «пс» – полуспокойная

• «кп» – кипящая.

Пример: ВСт5пс, АСт3сп и БСт1кп.

При обозначении марок стали может быть указан также метод производства (М – мартеновский, Б – бессемеровский, К – кислородно-конвертерный). В группе А индекс М часто опускается. При отсутствии индексов кп, пс, сп имеется в виду сталь спокойная.

Для сталей обыкновенного качества, кроме Ст0, справедлива следующая формула по определению углерода: С (%) ≈ 0,07 х номер марки.

Пример: СтЗ - содержание C ≈ 0,07 х 3 ≈ 0,21 % (фактически 0,14 – 0,22 %).

Если стали производят с повышенным (0,80 – 1,1 %) содержанием марганца, в маркировке будет указываться буква «Г»: Ст3Гпс, Ст5Гпс.

Стали углеродистые качественные

Их поставляют с гарантированным химическим составом и механическими свойствами.

• 08 … 20 кп, пс

• 25 … 80

Цифры — среднее содержание углерода в сотых долях %.

Инструментальные качественные углеродистые стали

У7, У8, … , У13 цифра — содержание углерода в десятых долях %

Высококачественные (низкое содержание серы и фосфора)

У7А, У8А и т.д.

Маркировка легированных сталей

Ж », «Х» или «Е» - нержавеющей, хромистой или магнитной группы. «Я» - нержавеющая хромоникелевая группа. «Ш» и «Р» шарикоподшипниковые и быстрорежущие инструментальные. «А» или «Ш» в конце - высококачественные особо высококачественные.

15ХСНД – содержание хрома, кремния, никеля и меди менее 1,5%; C-0,15%.

10Х18Н9Ш – особовысококачественная, С-0,1%; Cr — 18%; Ni — 9%;

Маркировка серых чугунов

Сч-10 – серый чугун, временное сопротивление при растяжении 10 кгс/мм²

Маркировка высокопрочных чугунов

Вч35-22 – высокопрочный чугун, 35 кгс/мм², 22% относительное удлинение.

Маркировка ковких чугунов

Кч30-6 – ковкий чугун, 300 МПа временное сопротивление при растяжении, 6 – относительное удлинение (%).