Оглавление:
Легирующие элементы в конструкционных сталях
- Легирование элементов конструкционных сталей Основными легирующими элементами конструкционной стали являются хром, никель, кремний и марганец. Вольфрам, молибден, ванадий, титан, бор и другие легирующие элементы вводятся в сталь в сочетании с хромом, никелем и марганцем для дальнейшего улучшения свойств. Большинство конструкционных сталей относятся к классу перлитовых и находятся в равновесном состоянии-относятся к группе гиперэвтектоидных. Легированная сталь обладает самыми высокими механическими свойствами после термической обработки (закалки и отпуска), практически не отличается от механических свойств углеродистой стали в изделиях малого сечения.
Для изделий с большим сечением (диаметром более 15-20 мм) механические свойства легированной стали значительно выше, чем у углеродистой стали. Прочность выхода, относительное сужение, и твердость особенно значительно улучшены. Это связано с тем, что критическая скорость упрочнения легированной стали низкая, в результате чего прокаливаемость снижается. excellent. In кроме того, после термообработки частицы становятся более мелкими, а структура более дисперсной. Благодаря высокой отверждаемости и низкой критической скорости упрочнения, замена легированной углеродистой стали позволяет проводить отверждение детали резцовым охладителем(масло, воздух),
что снижает риск деформации и растрескивания изделия. Людмила Фирмаль
Поэтому легированная сталь применяется не только для крупногабаритных изделий, но и для изделий с малым поперечным сечением и сложной формы. Чем выше концентрация легирующих элементов в стали, тем выше ее излечимости. Для достижения более высокой прокаливаемости сталь часто легируют более дешевыми элементами-марганцем, хромом, бором, а более дорогими-никелем и молибденом. Однако важно отметить, что механические и технические свойства стали (резка, сварка и др.) будет ухудшаться даже в том случае, если легирующие элементы стали увеличиваются еще больше, когда требуемая прокаливаемость данного поперечного сечения равна reached. In в этом случае порог низкотемпературной хрупкости увеличивается, а запас вязкости уменьшается.
Например, увеличение содержания хрома или марганца в Стали до 1,0% фактически не влияет на порог холодного охрупчивания. Однако при высоких концентрациях порог хрупкости при низких температурах rises. In в связи с этим содержание легирующих элементов должно быть минимальным, обеспечивая полное упрочнение, необходимое для определенных участков и условий охлаждения. Исключение составляют никель и молибден. Никель повышает стойкость стали к хрупкому разрушению, улучшает пластичность и вязкость, снижает чувствительность к концентраторам напряжений, снижает температуру низкотемпературного порога хрупкости.
- Если содержание стали составляет 1,0% Ni Порог холодной хрупкости снижается на 60-80°C, а по мере увеличения концентрации никеля еще на 3-4% прочность снижается, но порог холодной хрупкости остается низким. Когда вязкость увеличивается, никель увеличит АП и K \ С. Для достижения глубинной закалки, рекомендуется вводить 3-4% ВБИ. Поскольку никель является дорогим металлом, он часто вводится в конструкционную сталь вместе с хромом и другими элементами и является очень маленьким amount. In сложные легированные стали, никель также обеспечивают высокую стойкость к хрупкому разрушению. Легирование становится V, Ti, Nb и Zr в небольших количествах (до 0,05 ~ 0,15%) с образованием карбидов, которые почти нерастворимы в аустените, который разрушает зерна, снижает порог низкотемпературной хрупкости, увеличивает работу распространения трещин и снижает чувствительность к концентрации напряжений.
Из-за большого содержания этих элементов, большого количества карбидов (VC, TiC и др.) выделяются по границам зерен, что снижает стойкость стали к закаливанию и хрупкому разрушению. Легирующие элементы повышают стойкость мартенсита к отпуску и замедляют затвердевание карбида. После такой же температуры отпуска, легированная сталь имеет более высокую прочность (твердость) чем сталь углерода, но немножко более низкие дуктильность и твердость. Легирующие элементы значительно повышают прочность стали после улучшения, укрепляют ферритовую основу(в том числе сохраняя высокую плотность структурных дефектов),
увеличивают дисперсность карбидных частиц. Людмила Фирмаль
Наиболее прочно армированными стали являются Cr, Mo и Si. В связи с этим в легированной стали и отожженном (нормализованном) состоянии прочность выше, чем у углерода, но пластичность ниже. Для подавления обратимой отпускной хрупкости сталь легируют молибденом (или вольфрамом).Это очень важно для крупных изделий, которые не могут устранить эту хрупкость, даже если они охлаждаются водой от темперирования temperature. In кроме того, молибден(вольфрам) повышает прокаливаемость (особенно в сочетании с никелем), повышает стойкость стали к отпуску, а также способствует образованию мелкодисперсной стали. Поскольку молибден не подвержен внутреннему окислению при взаимодействии с газовыми науглероживающими агентами, он значительно улучшает механические свойства стали после цементации (мягкое азотирование) и улучшает твердость и прокаливаемость цементного слоя.
Кремний является полезным легирующим элементом в сталях, подвергнутых изотермическому упрочнению, замедляя процесс отпуска мартенсита. Кремнийсодержащие стали после изотермического упрочнения обладают высокой ударной вязкостью и чувствительностью к надрезам. Это связано с тем, что в процессе промежуточной конверсии количество высокоуглеродистого остаточного аустенита увеличивается, а вязкость бейнита увеличивается за счет уменьшения содержания углерода в фазе. Маркировка легированной конструкционной стали. Сталь структуры сплава,15Х,40ХФА,12ХНЗА,20Х2Н4А,18ХГТ, такие как цифры и Буквы в марке. Дано 2-значное число. В начале отметки 258 показано среднее содержание углерода 100% на 1 процент. Буквы справа от цифр обозначают легирующие элементы: а-азот, Б-ниобий, в-вольфрам, г-марганец, Д-медь, Е-селен, к-кобальт, Н-никель, м-молибден, П-фосфор, П-бор, С-кремний, Т-Титан, Ф-ванадий, х-хром, Н-цирконий, Н-цирконий, с-цирконий, с-цирконий, с-цирконий, с-цирконий, с-цирконий, с-цирконий, с-цирконий, с-цирконий, с-цирконий, с-цирконий..
Цифры после букв указывают примерное содержание соответствующих легирующих элементов в процентах. Если цифр нет, то это говорит о том, что она составляет не более 1-1, 5%.Большинство легированных конструкционных сталей являются рафинированными по качеству (<0,035% P и<0,035% S). Высококачественная сталь имеет меньше вредных примесей(<0,025% S и<0,025%P), а в конце марки обозначена буква A.
Смотрите также:
Решения задач по материаловедению
| Конструкционные (строительные) низколегированные стали | Углеродистые конструкционные стали |
| Конструкционные (машиностроительные) улучшаемые легированные стали | Автоматные стали |
