Конструкционные материалы: Справочник

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Конструкционные материалы: Справочник

Рекомендации конструктору, и технологу. Для деталей нз стали 30ХГСН2А необходимы возможно более плавные переходы в местах изменения сечения, отсутствие перекосов при монтаже н сборке. Параметр шерохона-тостн поверхности в зонах концентрации напряжений должен быть не более Ra = 1,6 мкм. В отверстиях проушин требуемое качество поверхности достигается развертыванием или чистовым растачиванием. Нарезание резьбы в деталях нз стали 30ХГСН2А рекомендуется проводить до термической обработки; после термической обработки резьбу следует подвергать пескоструйной обработке. Прн осевой нагрузке усилие затяжки болтов должно вызывать напряжение не выше 450 МПа. Прочность сварных соединений, термически обработанных после
...
I, 2 — шлифованные образцы; 3 м обкатка роликом после шлифования; /, 3 —> взкалка в маоло с отпуском при 200 -С, Ов = 1720 МПа; 2 — изотермическая вакалка в селитру при 300 "С, 0"в = «= 1600 МПа
...
Поверхностное упрочнение (дробе-метиое, дробеструйное, виброиаклеп и др.) увеличивает в 2—3 раза ресурс детали при ыадоццкловом нагруженин; повышает предел выносливости при испытания иа знакопеременный изгиб в лабораторной атмосфере на 15— 20 %, в коррозионной среде — до 1,5— 2 раз, увеличивает, сопротивление коррозии под напряжением. В ушковых соединениях наибольший эффект достигается путем запрессовки втулки с натягом.
...
Для деталей, от которых требуется повышенная износостойкость, применяют хромовое покрытие, наносимое на предварительно упрочненную ППД поверхность; для устранения течи н гидросистемах хромированная поверхность подвергается алмазному выглаживанию. Для восстановления изношенного хромового покрытия допускается повторное хромирование (до 5 раз) после зачистки. Защита деталей от коррозии — фосфатирование с последующим нанесением лакокрасочных покрытий.
...
Более нысокая прочность стали 40ХСН2МА по сравнению со сталью 30ХГСН2А обусловлена повышенным (0,37—0,43 %) содержанием углерода, что делает ее более чувствительной к концентрации напряжений и поверхностным дефектам. По этой причине сталь 40ХСВДМА целесообразно применять дли деталей простой формы, не имеющих значительных перепадов жесткости н других концентраторов напряжений. Следует предъявлять повышенные требования в отношении параметров шероховатости поверхности, отсутствия рисок от механической обработки, недопустимости монтажных перекосов. В зонах концентрации напряжений рекомендуемый параметр шерохонатости поверхности; не более Ra = 0,8 мкм. Напряжения: при затяжке болтов нз стали 40ХСН2МА не должны превышать 300 МПа. При изготовления Деталей из стали 40ХСН2МА, испытывающих при эксплуатации повторные нагрузки, необходимо применять поверхностное пластическое деформирование, которое повышает служебные
...
свойства еще в большей мере, чем у деталей стали 30ХГСН2А. Защита стали от коррозии такая же, как й стали 30ХГСН2А. Требования в отношении концентраторов напряжения, параметров шероховатости поверхности для стали 25Х2ЩТА такие же, как и для стали 30ХГСН2А. При меньшей статической прочности стадь 25Х2ГНТА практически не уступает по пределу ныносливости стали 30ХГСН2А. Прочность сварного соединения (встык) 0,5—0,65as основного металла. Для выравнивания несущей способности рекомендуется местное усиление сварных швов с плавным переходом. После шлнфонання требуется отпуск при 200—230 °С н течение 3 ч. Так же как и для других высокопрочных сталей, припуск в от-нерстнях после термической обработки следует удалять чистовым растачиванием или развертыванием; кромки отверстий должны быть скруглены или иметь фаски. Сварные швы следует располагать вне зоны концентрации напряжений. Сталь 25Х2ГНТА можно применять для цементуемых деталей.
...
Стали этого класса обладают уникальным комплексом механических свойств: нысокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости, высоким сопротинлением малым пластическим деформациям, хрупкому и усталостному разрушению, что в сочетании с хладостойкостью, теплостойкостью, коррозионной стойкостью и размерной стабильностью определяет такую эксплуатационную надежность изделии из мартенситно-стареющих сталей, которая ^ие достигается при использовании сталей других классов [24].
...
Мартенситно-стареющне стали — это беэуглеродистые комплексно легиро-нанные сплавы иа железной основе, у которых определенное сочетание легирующих элементов обеспечивает формирование в процессе соответствующей
...
термической обработки пластичной матричной фазы — мартенсита замещения, армированной дисперсными высокопрочными, равномерно распределенными частвцами иитерметаллндиых фаз.
...
Основу мартеиситно-стареющих сталей составляет безуглероднстый же-лезоникелевый мартевсит (8—20 % Ni). Высокая концентрация никеля обеспечивает устойчивость переохлажденного аустеинта сталей этого класса, способствует формированию в них при закалке мартеиситиой структуры, в том числе и прн условии замедленного охлаждения. Никель повышает растворимость многих элементов замещения в аустените и уменьшается^ растворимость в мартенсите, благодаря чему закалкой можно- зафиксировать сильно пересыщенный а-твердый раствор (мартенсит замещения), способный к интенсивному дисперсионному твердению прн старении,
...
Дисперсионное твердение железонн-келевого мартенсита вызывают титан, бериллий, алюминий, марганец, ванадий, молибден, вольфрам, ниобий, тантал, кремний и другие элементы, характеризующиеся ограниченной растворимостью в a-Fe (рис., 9), причем наибольшее упрочнение при старении (в условиях равной атомной концентрации) обеспечивают те из них (титаи, алюминий, бериллий), равновесная концентрации которьш в мартенсите минимальна.
...
Никель (а в некоторых сталях и кобальт) способствуют унеличению объемной доли выделяющихся при старении упрочняющих фаз н тем самым повышают эффективность процесса дисперсионного твердения (рис. Юн
...
н структурного состояния, а также представления о природе высокой прочности сталей этого класса рассмотрены и монографиях [5, 25]. Эти стали содержат, как правило, значительное количество различных легирующих элементов. При их выборе основывают-, ся на требованиях строгого баланса компонентов, поскольку ирн этом необходимо обеспечить -не только эффективное дисперсионное твердение мартенсита при старении, но и гредот-
...
Рис. 10. Влияние содержании никеля на повышение твердости (AHV) прн старении мартенсита сталей иа основе Ре с различным дополнительным легированием |2*И 1 — 5 % Мп: 2
...
проста. Стали имеют глубокую пр калнваемость, закаливаются на мар тенсит практически прн любой си ростн охлаждения. Изменения разме ров прн термической обработке эти' сталей минимальны, поэтому практик ческн исключены поводкн н коробле ння изделий самой сложной формы; Стали этого класса, как правило, содержат углерода, поэтому нет опае ностн нх обезуглероживания при тер мнческой обработке в обычной среде» Указанные ' преимущества мартенсн~ но:стареющих сталей позволяют под* вергать термической обработке гото-: вые детали и нзделня.
...
,В закаленном состоянии указаннь стали характеризуются высокой пла стнчностью и вязкостью, малым коэф-? фициентом деформационного упрочне* ння; потому прн изготовлении прово локи, ленты, труб н других полуфабрикатов эти стали можно деформировать* с высокими, степенями обжатия (до 90 %), ие прибегая к промежуточным^ разупрочняющнм обработкам. Стали' хорошо свариваются, а также штампуются в горячем и холодном состоя-; нци; обработка резаннем закаленных' сталей не вызывает трудностей.
...
Закаленные мартенснтно-стареющне' стали имеют структуру мартенсита замещения. Легирующие элементы, вызывающие старение, незначительно влияют на свойства несостаренного мартенсита, поэтому прочность, пластичность и вязкость закаленных сталей' разных составов весьма близки и находятся, как правило, в следующих пределах [24]: ав = 900-=-1200 МПа; а02= 8004-1100 МПа; 6 = =- 15-5-20 %; i|> = 50-J-80 %; KCV = == 1,5-г-З МДж/м2.
...
Старение мартенснтно-стареющнх сталей приводит к повышению их прочности, но одновременно снижает^ вязкость и пластичность. Наиболее высокое упрочнение достигается для всех сталей прн старении в интервале температур 480—520 °С (рис. 13); при этом в зависимости от состава сталей временное сопротивление может повышаться на 300—1800 МПа [24]. При более высокой температуре старения развиваются процессы, ведущие к разупрочнению: коагуляция частиц упрочняющих фаз и образова-
...
Рис. 11. Влияние содержания кобальта на повышение твердости (ДНУ) при старении железой и келево го мартенсита (И— 18 % Ni), содержащего различные элементы замещения [20]:
...
вратнть появление в структуре стали большого количества остаточного аустенита, снижающего прочность, илн 6-феррита, уменьшающего пластичность сталей. _
...
Мартенснтно-стареющне стали характеризуются высокой технологичностью [11, 24]. Их упрочняющая термическая обработка, заключающаяся в закалке н старении, сравнительно
...
Учитывая диапазон упрочнения, реализуемого в мартенснтио-стареющнх сталях (а„= 1500+3500 МПа), диапазон размеров изделий (от проволоки до многотонных поковок), комплекс ценных фнзнко-хнмнческих свойств и высокую технологичность — область применения этих сталей как конструкционного материала практически не ограничена н непрерывно расширяется. Наиболее целесообразно использовать их прежде всего для изделий, от которых требуется высокая удельная прочность в сочетании с высокой эксплуатационной надежностью.
...
Разработаны составы мартенситно-стареющнх сталей, удовлетворяющие различным требованиям по уровню прочности, пластичности, коррозионной стойкости^ по температурной области применения. Большинство сталей создано на базе систем Fe—Ni— Mo, Fe+-Ni—Со—Мо, Fe-^Сг—Ni— Mo, Fe—Cr—Ni—Co—Mo.
...
Мартенситно-стареющне стали общего назначении. Составы и свойства. Наиболее распространенные составы мартенситно-стареющнх сталей и их свойства (по литературным данным) приведены в табл. 21 в соответствии с принятой классификацией по уровню прочности.
...
Как конструкционный материал об-4 щего назначения наилучшее сочетание прочности, пластичности и вязкости имеют стали, содержащие 17—19 % Ni, 7—12 % Со, 3—5 % Мо, 0,2— 1,6 % Ti. Изменением содержания титана в этой системе можно варьировать прочность сталей в широких пределах (1400—2500 МПа) [24]. Наибольшее распространение в- технике получила сталь типа Н18К9М5Т (ЭП-637). .
...
Сталь Н18К9М5Т (ТУ 14-1-1531—75) содержит <0,03 % С, 16,7—19,0 % Ni, 8,5—9,5% Со, 4,6—5,5% Мо, 0,5—0,8% Ti, <0,i5% А1. В зака-ленном состоянии (закалка при 820 °С, охлаждение на воздухе) сталь имеет следующие свойства: ав = 1000-S-1100 МПа, 00,2
...
15%. После закалки и старения прн 480—500 РС (3 ч) сталь имеет в среднем следующие механические свойства: ов = 1900+2100 МПа; авл =
...
24. Механические свойства (средние значения) стали Н18К9М5Т при различных способах получения остаточного аустенита [24 J
...
Сталь-Н18К9М5Т сохраняет свою работоспособность в широком интервале температур: от криогенных до -f-400°C (рнс. 15). Понижение температуры испытания до —196 °С увеличивает временное сопротивление от 2000 до 2400 МПа прн незначительном уменьшении пластичности и вязкости (KCU = 0,3-И),4 МДж/м2, 6-7-*-
...
розионной стойкости (без нагрузки) стойкость высокопрочных конструк-ционных низколегированных сталей, а по сопротивлению коррозии под напряжением уступают им [5]. Коррозионная стойкость сталей этого, класса повышается прн введении уже 5 % Сг; однако достаточную работоспособность сталей как в атмосферных условиях, так и в некоторых агрессивных средах обеспечивает введение не менее 10—12 % Сг. *
...
Легирование хромом вносит существенные изменения в фазовый состав мартенснтно-стареющих .сталей, способствует сохранению в стали значительного количества остаточного аустенита, в связи с чем коррозионно-стойкие мартенситно-стар'еющие стали фактически принадлежат к переходному (мартенситно-аустенитному) классу, и в цикле их упрочняющей обработки рекомендуют перед старением проводить обработку холодом нлн холодную пластическую деформацию. Для мартенснтно-стареющих сталей, содержащих хром, характерным является рост коэффициента деформационного упрочнения, что позволяет использовать для них холодную пластическую деформацию перед старением как эффективный Дополнительный фактор упрочнения [24].
...
Коррозионно-стойкие мартенснтно-стареющие стали, содержащие кобальт, отличаются существенно более высокой теплостойкостью, сохраняя работоспособность до 550 °С.
...
Наиболее распространенные составы коррозионно-стойких мартенснтно-стареющих сталей и нх свойства после полного цикла упрочняющей обработки (по литературным данным) "приведены в табл. .28. Отдельно выделены стали, Предназначенные для эксплуатации при повышенной температуре.
...
Стали, нашедшие широкое промышленное применение, условно могут быть разбиты на две группы: низкоуглероднстые слабостареющие (типа 08Х15Н5Д2Т) и безуглероднс-тые интенсивно стареющие (типа 03Х12Н10Д2ТБ и 03X11Н10М2Т).
...
Сталь 08Х15Н6Д2Т (ВНС-2) [5] в закаленном состоянии кроме мартенсита содержит около 10 % остаточного аустенита, Температура за-
...
калки составляет 950—1000 °С. Охлаждение прн закалке должно быть ускоренным во избежание образования сетки зерногрдничных карбидных выделений. Закалка может одновременно сочетаться с обработкой давлением; при этом сталь ведет себя как аусте-ннтная, если деформация заканчивается при температуре выше начала мартеиснтного превращения. В большинстве случаев после такой термомеханической обработки нет необходимости выполнять обработку холодом.
...
В закаленном состоянии сталь характеризуется повышенным временным сопротивлением (1150—1220 МПа) прн очень высоком сопротивлении удару: КСU = 1,5—2 МДж/м2.' Старение при 450 °С способствует достижению более высокого упрочнения (ав= 13504-1450 МПа, а0)2 = 1150-4-1250 MTIa). Прочность стали может достигать ~ 1600 МПа, если перед старением ее подвергнуть холодной пластической деформации.
...
Сочетание высоких механических свойств (в том числе и при криогенных температурах) с отличной свариваемостью делает сталь 08Х15Н5Д2Т перспективным материалом для многих отраслей современной техники.
...
Сталь 03Х12Н10Д2ТБ [5, 28]. Закалка стали проводится с температур 870—1150 °С (в зависимости от содер-. жання титана соответственно 0,4— 1,2 %) и сочетается с обработкой холодом при —70 °С, 2 ч. Преимущество безуглеродистых сталей (по сравнению с низкоуглеродистыми) — меньшая чувствительность к охрупчнванию при замедленном охлаждении.
...
Оптимальный режим старения стали 03Х12Н10Д2ТБ — нагрев при 450 °С, выдержка 6 ч. При этом достигаются ч следующие свойства: ав = 1800 МПа, о0,а = 1700 МПа, aOl0O2 = 1260 МПа, 6=10%,
...
28. Содержание основных легирующих элементов и механические свойства (средние) коррозионно-стойких мартеиситно-стареющих сталей1'
...
тании с предварительной высокотемпературной закалкой такая обработка рекомендована для предотвращения теплового охрупчивания сталей прн их замедленном охлаждении (для крупных поковок и полуфабрикатов крупного сечения) [36]. В коррозионно-стойких мартеиситно-стареющих сталях для измельчения зерна и рафинирования структуры чаще применяют сочетание двух последовательных закалок при различных температурах. Двойная закалка (750 °С,
...
Важным результатом применения термоцпклической обработки и других видов комбинированной закалки является сохранение в закаленных сталях некоторого количества остаточного аустеннта [24], благодаря чему удается повысить пластичность и вязкость сталей, особенно прн криогенных температурах [38], увеличить сопротивление ударно-циклическому нагруженшо [24].
...
Практически всегда в процессе изготовления либо самих изделий, либо полуфабрикатов мартен-ситно-стареющие стали подвергаются горячей пластической деформации. Для того чтобы обеспечить формирование мелкозернистой структуры, сохранить развитую полигонизованно-рекристал-лизованную субструктуру рекомендуют понижать температуру окончания пластической деформации, соблюдать наиболее оптимальные условия деформирования (степень, скорость, число проходов), использовать ускоренное охлаждение. Наследование эффекта ВТМО позволяет обеспечить достаточную пластичность сталей, характеризующихся особо высокой прочностью, ослабляет зернограничную хрупкость коррозионно-стойких сталей и проявление теплового охрупчивания.
...
Высокая пластичность закаленных мартеиситно-стареющих сталей позволяет применять холодную пластическую деформацию, в том числе и со значительными степенями обжатия, при производстве широкой номенклатуры полуфабрикатов (листов, ленты.
...
Для отдельных видов изделий разрабатываются специальные варианты старения. Применяющуюся при изготовлении волокнистых композиционных материалов армирующую проволоку, которая подвергается холодной пластической деформации с предельными обжатиями (96—99 %), нагревают при высокотемпературном старении 800 °С в течение 1—1,5 с. Такое скоростное старение позволяет реализовать очень высокий предел прочности (4200 МПа при диаметре проволоки 40 мкм) и избежать охрупчивания (6= 4%), которое имеет место при обычном старении такой проволоки. Совмещение старения мартеиситно-стареющих сталей с процессом азотирования наряду с объемным упрочнением обеспечивает формирование износостойкого поверхностного слоя [24].
...
Применение мартеиситно-стареющих сталей. Стоимость мартеиситно-стареющих сталей выше, чем низко- и среднелегнрованиых углеродистых сталей, однако более простая упрочняющая термическая обработка сталей этого класса, их технологичность, высокая конструктивная прочность, надежность н ряд других преимуществ не только компенсируют высокую стоимость, но делают экономически более выгодным их использование в различных отраслях машиностроения, в приборостроении и инструментальной промышленности.
...
Машиностроение [5, 9, 24]. Как конструкционный материал, отличающийся высокой удельной прочностью н сопротивлением хрупкому разрушению, мартенситно-стареющие
...
стали используют для изготовления конструктивных элементов космической я ракетной техники, в криогенном машиностроении, в авиастроении. Благодаря хорошей свариваемости их применяют также для топливных баков ракетных двигателей, резервуаров высокой точности. Хорошая коррозионная стойкость позволяет использовать стали для корпусов подводных лодок, ответственных шестерен, гребных винтов, деталей компрессоров и силовых установок, сосудов высокого давления, рабочих колес и валов насосов. Высокая износостойкость в сочетании с размерной стабильностью сталей этого класса определяют их применяемость для деталей высокоточных металлорежущих станков. Более высокая (чем у сталей перлитного класса) радиационная стойкость позволяет использовать безкобальтовые стали в ре-акторостроенин, а также для узлов урановых центрифуг.
...
Приборостроение [12, 21, 28]. Высокое сопротивление малым пластическим деформациям, значительно более высокий уровень максимальной упругой деформации, определяемой отношением
...
чеи У сталей других классов, повышенная малоцикловая выносливость в сочетании с возможностями широкого применения холодной пластической деформации, хорошей свариваемостью и коррозионной стойкостью определяют преимущества мартеиситно-стареющих сталей как пружинного материала. При формировании двухфазной структуры (а + у) эти стали могут обладать элинварными свойствами в диапазоне климатических температур, что существенно расширяет диапазон использования упругих элементов из этих сталей.
...
годаря теплостойкости стали нашли применение при изготовлении пресс-форм для обработки резины, пластмасс, для высокоточного латунного и алюминиевого литья под давлением. Стали можно применять для изготовления штампов горячего и холодного деформирования, лезвий и ножей.
...
В зависимости от того, в каком виде формируется высокоуглеродистая фаза при кристаллизации или термической обработке по структуре, различают отливки: 1) из графитизирова иного чугуна, характеризуемого наличием в структуре свободного графита различной формы; 2) из белого чугуна. (БЧ), характеризуемого отсутствием в структуре свободного графита (высокоуглеродистая фаза находится в виде цементита); 3) из половинчатого, отбеленного чугуна (04). В последнем случае поверхностный слой отливки имеет структуру белого чугуна, а в центре — графитизированного серого чугуна.
...
Форма графита в графитизироваиных чугунах разнообразна: пластинчатая (ПГ), вермикулярная — червеобразная (ВГ), хлопьевидная (ХГ) и шаровидная (ШГ). Эти формы графита определяют основные типы чугунов: серый чугун (СЧ), чугун с вермикулярным графитом (ЧВГ), ковкий чугун (КЧ), высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ). При этом структура металлической основы может быть от ферритной до аустенитной. Государе ственными стандартами регламентировано около 100 марок чугуна.
...
По назначению чугуны могут быть разделены на несколько укрупненных групп в зависимости от предъявляемых к отливке требований.
...
рошая обрабатываемость, улучшенные литейные свойства, облегчающие получение отливок наиболее сложной конфигурации, и наибольшая дешевизна; в пределах дайной группы могут быть выделены: отливки для станкостроения, для автомобилестроения, . для тяжелого машиностроения, для электрической промышленности и т. д.;
...

Конструкционные материалы: Справочник
Основы металлографии и пластической деформации стали
Оборудование для контактной сварки постоянным током
Справочник конструктора металлических конструкций

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Конструкционные материалы: Справочник