|
| |
|
Главная Промышленность этому практически не вызывают анизотропию свойств стали. Применение се-леносодержащих сталей позволяет в 2 раза снизить расход инструмента и до 30% повысить производительность обработки. В отличие от серы селен практически не снижает коррозионных свойств. Его вводят в аустенитную хромоникелевую коррозионно-стойкую сталь. Сталь 12Х18Н10Е (ГОСТ 5632-72) содержит 0,15-0,30% Se и по обрабатываемости приближается к простой углеродистой стали. Автоматные кальцийсодержащие (0,002-0,008% Са) стали (АЦ20, АЦЗО, АЦ40Х, АЦЗОХН и др.) с добавлением свинца и теллура предназначены для изготовления термически упрочненных деталей, обрабатываемых твердосплавным инструментом при высоких (100 м/мин и более) скоростях резания. Необходимость использования высоких скоростей обработки диктуется тем, что тугоплавкие кальцийсодержащие включения, образующиеся в этих сталях, способны размягчаться и проявлять смазывающее действие лишь при высоких температурах в зоне резания. 9.2. Стали с высокш технологической пластичностью и свариваемостью Технологическая пластичность - способность металла подвергаться горячей и холодной пластической деформации. В горячем (аустенитном) состоянии большинство сталей обладают высокой пластичностью, что позволяет получать фасонный прокат и поковки без дефектов (трещин, разрывов и т. п.). Более того, горячей обработкой давлением (в сочетании с последующим отжигом) измельчают микроструктуру, устраняют литейные дефекты и, формируя волокна вдоль контура поковок, создают благоприятно ориентированную макроструктуру. В результате этого горячедефор- мированный металл в отличие от литого имеет примерно в 1,5 раза более высокую конструкционную прочность. Высокий запас технологической пластичности необходим листовым сталям, предназначенным для холодной штамповки. Технологическая пластичность зависит от химического состава стали, ее микроструктуры и контролируется параметрами механических свойств. Способность стали к вытяжке при холодной штамповке определяется концентрацией углерода. Чем она меньше, тем легче идет технологический процесс вытяжки. Для глубокой вытяжки содержание углерода в стали ограничивают 0,1%; при 0,2-0,3% С возможны только гибка и незначительная вытяжка, а при 0,35-0,45% С-изгиб большого радиуса. Микроструктура стали должна состоять из феррита с небольшим количеством перлита. Выделение по границам зерен структурно свободного (третичного) цементита строго ограничивается во избежание разрывов при штамповке. Лучше всего деформируется сталь с мелким зерном, соответствующим 7-8 номеру по ГОСТ 5639-82. При большем размере зерна получается шероховатая поверхность в виде так называемой апельсиновой корки, при меньшем-сталь становится слишком жесткой и упругой. Также нежелательна разнозернистая структура, поскольку она способствует неравномерности деформации и образованию трещин. Контролируемыми параметрами механических свойств стали являются относительное удлинение 6 и отношение С7т/с7в. Чем больше 6, ниже и, следовательно, меньше отношение а/ств (рекомендуется равным 0,55-0,66), тем выше способность низкоуглеродистых сталей к вытяжке. Для глубокой, сложной и особослож-ной вытяжки используют малопрочные (с7з = 2804-330 МПа), высокопластичные (6 = 33-=-45%) стали 05, 08, 10 всех видов раскисления. Их поставляют в виде тонкого холоднокатаного листа, подвергну- того рекристаллизационному отжигу при температуре 650-690 °С. Широко применяют кипящие стали 05кп, 08кп и Юкп. Способность этих сталей хорощо штамповаться обусловлена низким содержанием углерода и почти полным отсутствием кремния, который сильно упрочняет феррит и затрудняет его деформируемость. Для глубокой вытяжки чаще всего используют сталь ОВкп. Из нее штампуют детали кузова автомобиля, корпуса приборов и другие детали сложного профиля. Кипящая сталь из-за повышенной газонасыщенности склонна к деформационному старению. В связи с этим для холодной штамповки используют сталь, микролегированную ванадием ОВФкп (0,02-0,04% V) или алюминием 08Юкп. Ванадий и алюминий связывают примеси внедрения (азот, кислород) в прочные химические соединения и препятствуют развитию деформационного старения. Применяются также полуспокойные и спокойные стали 08пс и 08, которые, несмотря на меньшую пластичность, обладают более высокой стабильностью свойств. Свариваемость - способность получения сварного соединения, равнопрочного с основным металлом. Для образования качественного соединения важно предупредить возникновение в сварном шве различных дефектов: пор, непрова-ров и, главным образом, трещин. Характеристикой свариваемости данного металла служат количество допускаемых способов сварки и простота ее технологии. Свариваемость стали тем выше, чем меньше в ней углерода и легирующих элементов. Влияние углерода является определяющим. Углерод расширяет интервал кристаллизации и увеличивает склонность к образованию горячих трещин, которая тем больше, чем дольше металл шва находится в жидком состоянии. Причина холодных трещин-внутренние напряжения, возникающие при структурных превращениях, особенно мартенситном, в результате местной закалки (подкалки). Увеличивая объемный эффект мартенситного превращения, углерод способствует также образованию холодных трещин. В связи с этим высокой свариваемостью обладают стали, содержащие до 0,25% С. К ним относятся углеродистые стали (БСтО, БСт1-БСт4, ВСт1-ВСт4; 0,5, 08, 10, 15, 20, 25), а также низколегированные, применяемые для изготовления различных металлоконструкций: стали для трубопроводов, мостостроения, вагоностроения, судостроения 09Г2(Д), 09Г2С, 14Г2, 15ГФ(Д), 16ГС, 17ГС и др.; стали с карбонитридным упрочнением, применяемые для мостов, металлоконструкций цехов, кранов, резервуаров 14Г2АФ(Д), 15Г2СФ(Д), 16Г2АФ и др. (ГОСТ 19282-73). Эти стали содержат небольшие добавки ванадия в сочетании с повышенным содержанием азота (до 0,025%). Введение этих элементов способствует образованию дисперсных кар-боннтридных фаз, измельчающих зерно. В результате повышается прочность стали и понижается температура перехода в хрупкое состояние. Это дает возможность применять такие стали в районах с холодным климатом. При добавлении меди (буква Д в марке) стали приобретают повышенную стойкость к атмосферной коррозии. Сварка всех этих сталей при толщинах до 15 мм не вызывает затруднений. Сварка таких же сталей больших толщин и в термически упрочненном состоянии требует подогрева и термической обработки. При сварке углеродистых и низколегированных сталей, содержащих более 0,3% С, возникают затруднения из-за возможности закалки и охрупчивания околошовной зоны. Сварка высокохромистых и хромоникелевых сталей в связи с неизбежными фазовыми превращениями в металле требует специальных технологических приемов-снижения скорости охлаждения, применения защитных атмосфер и последующей термической обработки. 9.3. Железоуглеродистые сплавы с высокими литейными свойствами Литейные свойства сплавов оценивают жидкотекучестью, величиной усадки, а также склонностью к образованию пористости, ликвации, горячих и холодных трещин. От литейных свойств зависит не только возможность получения сложной отливки, но и ее конструкционная прочность, так как многие дефекты литой структуры пористость, ликвационная неоднородность, микротрещины - эффективные конпентраторы напряжений. Литейные свойства сплавов тем выше, чем меньше их температурный интервал кристаллизации. В связи с этим наиболее высокими литейными свойствами обладают сплавы, испытывающие эвтектическое превращение. Из сплавов на основе железа лучнше литейные свойства имеют чугуны. Чугунами называют железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2.14% С и затвердевающие с образованием эвтектики. Благодаря сочетанию высоких литейных свойств, достаточной прочности, износостойкости, а также относительной дешевизне чугуны получили широкое распространение в машиностроении. Их используют для производства качественных отливок сложной формы при отсутствии жестких требований к габаритам и массе деталей. Разновидности чугунов. В зависимости от того, в какой форме присутствует углерод в сплавах, различают белые, серые, высокопрочные и ковкие чугуны*. Высокопрочные чугуны являются разновидностью серых, но из-за повышенных механических свойств их выделяют в особую группу. Белыми называют чугуны, в которых весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита. Эти чугуны, фазовые преврашения которых протекают согласно диаграмме состояния Название белых и серых чугунов определяется цветом излома, название kobkoi о-условное. Fe-FejC, подразделяют на доэвтектиче-ские, эвтектические и заэвтектические. Из-за большого количества цементита белые чугуны тверды {НВ 4500-5500), хрупки и для изготовления деталей машин не используются. Ограниченное применение имеют отбеленные чугуны-отливки из серого чугуна со слоем белого чугуна в виде твердой корки на поверхности. Из них изготовляют прокатные валки, лемехи плугов, тормозньге колодки и другие детали, работающие в условиях износа. В промышленности широко применяют серые, высокопрочные и ковкие чугуны, в которых весь углерод или часть его находится в виде графита. Графит обеспечивает пониженную твердость, хорошую обрабатываемость резанием, а также высокие антифрикционные свойства вследствие низкого коэффициента трения. Вместе с тем включения графита снижают прочность и пластичность, так как нарушают сплошность металлической основы сплава. Серые, высокопрочные и ковкие чугуны различаются условиями образования графитных включений и их формой, что отражается на механических свойствах отливок. Серые чугуны. Серыми называют чугуны с пластинчатой формой графита. По химическому составу серые чугуны разделяют на обычные (нелегированные) и легированные. Обычные серые чугуны-сплавы сложного состава, содержащие основные элементы: Fe-C-Si и постоянные примеси: Мп, Р и S. Содержание этих примесей в серых чугунах колеблется в следующих пределах: 2,2-3,7% С; 1-3% Si; 0,2-1,1 Мп; 0,02-0,3% Р и 0,02-0,15% S. В небольших количествах в обычных серых чугунах может содержаться Сг, Ni и Си, которые попадают из руды. Почти все эти элементы влияют на условия графитизации, количество графитных включений, структуру металлической основы и, как следствие, свойства чугуна. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [ 54 ] 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 |
