Классификация и маркировка легированных сталей. Министерство транспорта Российской Федерации
Г. В. Бычков, А. А. РаУБА,
А. В. Смольянинов
Материаловедение
Часть 2
Омск 2006
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Омский государственный университет путей сообщения
_________________________
Г. В. Бычков, А. А. Рауба, А. В. Смольянинов
Материаловедение
Конспект лекций
Часть 2
Омск 2006
УДК 669.017:620.18(075.8)
ББк 34.202:34.206я73
Б95
Бычков Г. В. Материаловедение: Конспект лекций. Часть 2/ Г. В. Бычков, А. А. Рауба, А. В. Смольянинов; Омский гос. ун-т путей сообщения, 2006. 54 с.
В первом разделе второй части конспекта лекций рассматриваются легированные стали, даны их классификация и маркировка. Приведены основные группы конструкционных, инструментальных сталей и сталей с особыми свойствами. Рассмотрены твердые и сверхтвердые материалы для режущих инструментов.
Второй раздел посвящен поверхностному упрочнению деталей механическими методами, поверхностной закалкой и химико-термической обработкой.
Отдельно рассмотрены сплавы цветных металлов: алюминий и его сплавы (деформируемые, литейные и порошковые, их состав, маркировка и назначение), медь и ее сплавы (приводятся составы, маркировка, применение латуней, бронз и сплавов меди с никелем).
В последнем разделе рассматриваются антифрикционные (подшипниковые) сплавы различных групп и химических составов. Приведены их маркировка и применение.
Библиогр.: 10 назв. Табл. 5. Рис. 8.
Рецензенты: доктор техн. наук, профессор А. П. Моргунов;
доктор техн. наук, профессор А. В. Бородин.
_________________________
Ó Омский гос. университет
путей сообщения, 2006
оглавление
| Введение ………………………………………………………………….…….… | |
| 1. Легированные стали ………………………………………………….……….. | |
| 1.1. Классификация и маркировка легированных сталей …………….……….. | |
| 1.2. Легированные конструкционные стали …………………………………… | |
| 1.3. Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали ..…………………….……… | |
| 1.4. Легированные инструментальные стали …………………………..………. | |
| 1.5. Стали и сплавы с особыми свойствами ……..…………………….……….. | |
| 2. Твердые и сверхтвердые инструментальные материалы …………………... | |
| 2.1. Металлокерамические твердые сплавы …………………………………… | |
| 2.2. Сверхтвердые материалы …………………………………………………... | |
| 3. Поверхностное упрочнение деталей ………………………………………… | |
| 3.1. Механическое упрочнение поверхности …………………….…………….. | |
| 3.2. Термическое упрочнение – поверхностная закалка …….…..…………….. | |
| 3.3. Химико-термическая обработка …………………………………………… | |
| 3.3.1. Операции химико-термической обработки ……………………………... | |
| 3.3.2. Диффузионная металлизация …….……………………………………… | |
| 4. Сплавы цветных металлов ……….…………………………………………… | |
| 4.1. Алюминий и его сплавы ….…...……………………………………………. | |
| 4.1.1. Деформируемые сплавы алюминия ……………………………….……... | |
| 4.1.2. Порошковые сплавы алюминия ….………………………………………. | |
| 4.1.3. Литейные сплавы алюминия ……..………………………………………. | |
| 4.2. Медь и ее сплавы ……………………………………………………………. | |
| 4.2.1. Латуни …….……………………………………………………………….. | |
| 4.2.2. Бронзы ….………………………………………………………………….. | |
| 4.2.3. Сплавы меди с никелем и другими металлами ….……………………… | |
| 5. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы ……..……………………….. | |
| Библиографический список ……………………………………………...……... |
Введение
Вторая часть конспекта лекций начинается с раздела «Легированные стали». Рассматриваются их классификация и принципы маркировки. Дается характеристика основных групп конструкционных сталей. Приведены инструментальные стали и сплавы для режущих инструментов и штампов. Раздел заканчивается представлением специальных сталей и сплавов с особыми свойствами, их маркировки и назначения.
Во втором разделе дается характеристика основных способов поверх-ностного упрочнения деталей для повышения прочности, твердости, износостойкости поверхностных слоев при сохранении вязкой, пластичной сердцевины для восприятия ударной и циклической нагрузки в эксплуатации.
В третьем разделе рассматриваются сплавы алюминия: деформируемые, порошковые и литейные с маркировкой, с особенностями свойств и применения.
Четвертый раздел посвящен меди и ее сплавам: латуням и бронзам. Приведены их состав, маркировка, свойства и назначение.
Конспект лекций заканчивается разделом «Антифрикционные (подшипниковые) сплавы». Рассмотрены основные группы сплавов, их состав, особенности свойств, маркировка и применение.
Возможно, объем отдельных разделов конспекта не согласуется с отводимым количеством часов учебного плана различных специальностей нашего вуза. В этом случае каждый лектор может исключить из рабочей программы дисциплины или отдельные подразделы, или целый раздел. Этот вопрос решает кафедра. Авторы конспекта лекций выражают уверенность в том, что он окажет существенную помощь студентам как очной, так и заочной формы обучения, изучающим дисциплину «Материаловедение».
1. Легированные стали
Легированными называют стали, в состав которых специально вводятся химические элементы, называемые легирующими; к ним относятся хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, титан и др.
Ни у какой другой группы материалов механические свойства не изменяются путем добавления легирующих элементов и под воздействием процессов термообработки так сильно, как у сталей. Легированием стали (различными элементами в разных количествах) и применением термической обработки можно получить большую вязкость при одинаковой прочности по сравнению с углеродистой сталью, большую прочность и т. д.
Однако преимущества легированных сталей заключаются не только в более высоких механических свойствах. Легированием можно изменить и физико-химические свойства стали, получить сталь нержавеющую, кислотостойкую, жаропрочную, немагнитную, с особыми тепловыми и электрическими свойствами. Влияние легирующих элементов на сталь очень велико.
Все легирующие элементы сдвигают точки диаграммы состояния как по температуре, так и по концентрации, образуя стали с ферритной, аустенитной, перлитной и карбидной структурой. Значительное влияние легирующие элементы оказывают на режимы термической обработки сталей, изменяя температуру отжига, закалки и отпуска.
Легирующие элементы разделяются на карбидообразующие: хром, молибден, ванадий, вольфрам, титан и другие, которые могут находиться в твердом растворе, а при значительных количествах образовывать специальные карбиды. Карбиды легирующих элементов обладают более высокой твердостью, чем карбид железа – цементит. Некарбидообразующие элементы (никель, кобальт, алюминий, медь и другие) растворяясь в феррите или аустените, значительно влияют на их свойства. Так, никель придает стали высокую прочность и пластичность, повышает ударную вязкость, увеличивает прокаливаемость, понижает порог хладноломкости, уменьшает коэффициент теплового линейного расширения. Значительное содержание никеля в стали обеспечивает ей аустенитную структуру при любом значении температуры.
Классификация и маркировка легированных сталей
В зависимости от содержания легирующих элементов стали делят на низко- (до 2,5 %), средне- (от 2,5 до 10 %) и высоколегированные (более 10 %). В зависимости от назначения легированные стали подразделяют на три группы: конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами (специальные стали).
Легированные стали маркируются сочетанием цифр и букв. Первое число указывает на содержание углерода: для конструкционных сталей (две цифры) – в сотых долях процента, для инструментальных – в десятых долях. Если впереди букв цифра отсутствует, то содержание углерода составляет 1 % или более. Затем следуют буквы русского алфавита, указывающие легирующие элементы. Обозначение легирующих элементов приведено в табл. 1.
Таблица 1
Обозначения легирующих элементов
| Буква | Элемент | Буква | Элемент | Буква | Элемент |
| А Б В Г Д К | Азот Ниобий Вольфрам Марганец Медь Кобальт | М Н Р С Т Ф | Молибден Никель Бор Кремний Титан Ванадий | Х Ц Ю | Хром Цирконий или Кальций Алюминий |
Цифры, стоящие за буквами, указывают на среднее содержание легирующего элемента в целых процентах. Если за буквой цифра отсутствует, это значит, что данного элемента не более 1 %, если стоит цифра 1 – около 1,5 %. Буква А в конце марки обозначает, что сталь высококачественная, т. е. с пониженным содержанием серы и фосфора. Например, сталь марки 12ХН3А – конструкционная, содержащая 0,12 % углерода, до 1 % хрома, 3 % никеля, высококачественная.
Некоторые группы сталей имеют в марке дополнительные буквы: Р – быстрорежущая, Ш – шарикоподшипниковая. Многие стали с особыми свойствами имеют свои названия и другой принцип маркировки.