Низколегированная сталь для режущего инструмента
КОНСТРУКЦИОННЫЕ ЛЕГИР. СТАЛИ
Конструкционная легированная сталь.
Из этой стали изготавляют ответственные детали машин и металлич конструкций. Они относятся в основном к перлитному классу. Св-ва легированной стали определяются не только содержанием легирующих элементов и углерода, но и в значительной степени термической обработкой.
Тройная (Fe+C+легирующий элемент) легированная сталь.
Хромв качестве легирующего компонента получил наибольшее распространеие, т.к. способствует увеличению прочности стали и относительно дешев. Он сообщает стали хорошую сопротивляемость износу, а с увеличением содержания углерода – высокую тв-ть.
Низко- и среднелегированную хромовые стали широко применяют в авто- и тракторостроении, а так же в других отраслях машиностроения.
Хромовая сталь при содержании 0,4 – 1,65% Cr и 0,95 – 1,15% С образует группу шарикоподшипниковых сталей ШХ6, ШХ9, ШХ15.
Низколегированную сталь применяют также для изготовления инструментов.
Никель –прекрасный легирующий компонент, но он дорог. Поэтому его по возможности сочетают с хлором или заменяют марганцем и другими легиров элементами. Никель увеличивает прочность. Вязкость и тв-ть (после закалки) стали, мало снижает пластичность, но сильно повышает прокаливаемость и корроз стойкость. После закалки и низкого отпуска никелевая сталь очень тверда, но не хрупкая.
Кремнийпри содержании свыше 0,8% повышает прочность, упругость и тв-ть стали, снижая, однако, ее вязкость.
Марганецповышает тв-ть и прочность стали, а также увелич ее прокаливаемость и улучшает свариваемость.
Сложнолегированная конструкционная сталь.
Эта сталь широко распространена. Путем одновременного легирования стали несколькими элементами получение нужных св-в достигается легче, полнее и при меньшем их общем содержании.
Хром– основной компонент большинства марок сложнолегир конструкц стали. На втором месте стоит никель, однако он вводится обычно в небольших количествах.
Хромоникелевая сталь.Наибольшее распространение имеет сталь перлитного класса. Эта сталь обладает высокой прочностью, вязкостью и является одним из лучших конструкц материалов.
Хромолибденовая сталь. Молибден придает стали способность сохранять прочность при нагреве (жаропрочнось) – способствует образованию мелкозернистой однородной структуры, улучшает свариваемость и обрабатываемость резанием. Сталь отличается высокой прочностью и вязкостью, простотой применяемой термической обработки.
Хромованадиевая сталь.Эта сталь обладает высокой прочностью, вязкостью и упругостью.
Низколегированная сталь повышенной прочности. Не содержит дорогостоящих элементов. Легко свариваются, а после термической обработки имеют повышенную прочность.
Высокопрочные стали –стали с пределом прочности Gв=180 и выше.
Среднеуглеродистые комплексно-легированные.Стали после закалки и низкого отпуска имеют Gв=185-200, d=10-13%, y=40-50%, кс=3-6
Среднеуглеродистые стали,упрочняемые термомеханической обработкой имеют прочность при достаточной вязкости и пластичности.
Мартенситостареющие стали –Высоколегир безуглеродистые сплавы железа с 10-25% Ni, содержащие также Co, Mo, Ti, Al. Cr и др. Структура – мартенсит.
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ЛЕГИР. СТАЛИ
Сталь для ударно-штампового и измерительного инструмента.
Для нагруженных штампов, деформирующих Ме в холоднм сост, применяют высоколегир хромовую сталь, отличающуюся после закалки многократного высокого отпуска весьма высокой тв-тью и износоустойчивостью.
Низколегированная сталь для режущего инструмента.
Эта сталь имеет меньшую критическую скорость закалки по сравнению с углеродистой сталью и поэтому обладает более высокой прокаливаемостью, что позволяет получить структуру мартенсита в более крупных сечениях инструмента; кроме того она менее хрупка.
Быстрорежущая сталь.– высоколегированная инструментальная сталь, обладающая красностойкостью, т.е. не теряющая режущих св-в при нагреве до 600-700°. Она способна резать Ме со скоростью в 3-4 раза выше допустимых для углеродистых и низколегированных инструментальных сталей.
СТАЛИ С ОСОБЫМИ СВ-ВАМИ
В кач-ве нержавеющейприменяют хромовую и хромоникелевую стали. Хромовая является нержавеющей и отличается стойкостью против коррозии не только на воздухе, но и в агрессивных средах. Кроме того она сохраняет прочность при повышенных t. Хромоникелевая сталь является нержавеющей и кислостойкой.
В кач-ве жаростойкойприменяют группу марок стали под общим наименованием сильхромов.
В кач-ве износоустойчивойстали широкое распространение получила высоколегированная сталь марки Г13. Эта сталь обладает высокой вязкостью и сопротивляемостью ударному истиранию.
Магнитомягкиестали имеют высокую магнитную проницаемость. 4% Si.
Магнитотвердыестали применяют для изготовления постоянных магнитов, т.к. они должны обладать малой магнитной проницаемостью, большой остаточной индукцией.
Особые тепловые св-ваимеют стали, легированные большим количеством никеля.Сталь Н36 имеет коэф линейного расширения близкий к нулю, немагнитна, обладает высокой пластичностью и корроз стойкостью.
ЛАТУНИ
Cu+Zn – латунь
Св-ва: высокая прочность, хорошая пластичность, коррозионная стойкость, хорошо обрабатывается и дешевле.
1) Zn 0-10% - томпак, 10-20% - полутомпак
2) Zn 0-39% - a-латуни (однофазный сплав, тв. р-р цинка в меди). Обрабатывается при обычной комнатной t.
39%-45% - a+b - латуни (двухфазный сплав). Обрабатывается только при нагревании 850°.
Латуни упрочняют наклепом.
Различают деформируемые и литейные латуни.
Деформируемые –обрабатываются давлением (ковкой, штамповкой, прокаткой, прессованием).
Литейные –для фасонного литья.
БРОНЗЫ
- сплав меди с другими (кроме Zn) Ме:
1) сплавы меди с оловом (Cu+Sn) – оловянные
2) Cu+Al – алюминевые
3) Cu+Si – кремнистые
4) Cu+Be – берилиевые
5) Сu+Pb – свинцовые
Бронзы: литейные и деформируемые
Св-ва:
Оловянные бронзы – высокая корроз стойкость, литейное св-во, повышенное антифрикционное св-во (против трения)
Применение – худож литье, втулки, машинные части.
Алюминиевые бронзы – высокие механич св-ва, повышенная жаропрочность и корроз стойкость. Применяются для деталей, работающих при повышенных t (до 600°).
Берилиевые бронзы – высокая хим стойкость, износоустойчивость, упругость.
Изготовляют детали: мембраны, пружины.
Свинцовые бронзы – высокие антифрикционные св-ва.
Примен в деталях для уменьшения трения.
По прочности, тв-ти и стойкости против окисления бронзы превосходят латуни, но хуже обрабатываются резанием.
АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ
Серебристо-белый Ме, плотность 2,7 гр/см3, t плавл = 658.
Св-ва:
1) высокая электро и теплопроводность
2) высокая коррозионная стойкость
3) хорошо прокатывается, прессуется, штампуется
4) хорошо сваривается, но плохо льется и плохо обрабатывается резанием.
Маркеровка: А99
Применение: Посуда, цистерны для молока, палубные надстройки морских и речных судов, трубопроводы, кабели и т.д.
Прочность чистого Al очень низкая, у сплавов в 10 раз больше.
Сплавы: деформируемые и литейные.
Деформируемые сплавы.
1) наиболее известны дюраль (дюралюмины)
Дюралюмины – сплавы на основе Al+Cu+Mg. Для улучшения св-в добавляют Mn (для повышения корроз стойкости), Fe, Si.
Маркеровка: Д6, Д16
Применение: Обшивка фюзеляжа самолета, лопасти винтов, заклепки и т.д.
Дюраль имеет высокие механические св-ва.
Дюрали подвергаются специальным видам термообработки: закалка, старение, отжиг.
2) авиаль
маркеровка АВ
3) высокопрочные сплавы с Zn и Mg. В95, В96
4) Сплавы для ковки и штамповки. АК4, АК6.
5) Сплавы с Mg и Mn.
Литейные сплавы.
1) наибольшее применение получили силумины – это сплав Al+Si.
АЛ2, АЛ4
Обычно структура силуминов грубая. Они обладают невысокими механич св-вами и имеют игольчатое строение.
Для того, чтобы получить мелкое зерно силумины модифицируют: добавляют в жидкий силумин соли втористого и хлористого натрия => мех св-ва резко повышаются.
Применение: Корпуса самолетных двигателей, детали агрегатов и приборов, работающих до t=200.
2) Al+Cu
АЛ7, АЛ19
АНТИФРИКЦИОННЫЕ СПЛАВЫ
фрикция – трение.
Требования:
- Должны быть достаточно тв., но неочень, чтобы не вызвать сильного износа вала
- Должны легко деформироваться под влиянием внешних напряжений
- Должны удерживать смазку на пов-ти
- Иметь малый коэф трения между валом и подшипником
- Обладать хорошей теплопроводностью
- Должны быть устойчивы против коррозии
1) Баббиты – бепый антифрикционный сплав на основе олова или свинца, предназначенный для заливки вкладышей в подшипниках.
Оловянные баббиты хорошо льются, но работают до t=120
2) сплавы на основе Al
Меньше вес, больше прочность, дешевле, но большая разница в коэф расширения такого сплава и стали.
Широко применяется сплав Алькусин (Al+Cu+Si)
3) сплавы на основе Zn. ЦАМ10-2, ЦАМ9-1,5
4) оловянные и свинцовые бронзы. Брос8-2, БрС30
5) антифрикционные чугуны. АЧВ-1, АЧС-1
МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ
Мг 96 (Mg – 99,96%)
Мг 90 (Mg – 99,9%)
Применяются сплавы Mg с Al, Zn и Mn. Эти добавки значительно улучшают св-ва Mg.
Различают литейные (МЛ) и обрабатываемые давлением (МА).
Благодаря малой плотности и значительной удельной прочности магниевые сплавы широко применяют в приборостроении, в транспортном машиностроении и особенно в летательных аппаратах.
ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ
Для повышения мех св-в титан легируют алюминием. Алюминий увеличивает прочность титана, жаропрочность и сопротивляемость окислению при высоких t.
Добавляют также хром, Mn и молибден.
Две структуры титановых сплавов:
- a - твердый р-р
- a+b твердый р-р.