21.12.2020- 22.12.2020г.

              ПРЕДМЕТ " МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ "              ГРУППА : № 311

             ПРЕДМЕТ " ОСНОВЫ  МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ОБЩЕСЛЕСАРНЫХ                 РАБОТ"                               ГРУППА:  № 301

21.12.2020 ГРУППА № 311 тема урока: "Белые, серые, высокопрочные чугуны".

Белый чугун представляет собой сплав железа с углеродом в виде карбида железа Fe 3 C, т. е. углерод находится в связанном состоянии в виде химического соединения – цементита. Содержание углерода в белом чугуне колеблется в пределах от 2,14 до 6,67 %, причем первичная структура белых чугунов может содержать ледебурит, аустенит и первичный цементит. Кроме того, в микроструктуру белых доэвтектических чугу—нов входят перлит, вторичный цементит и ледебурит – при комнатных температурах. При содержании от 2,14 до 4,3 % углерода белые чугуны называются доэвтектическими, при 4,3 % – эвтектическими и при 4,3–6,67 % – заэвтектическими.

Серый чугун широко применяется в машиностроении. Такое название он получил по серому цвету излома, обусловленному наличием в структуре чугуна свободного углерода в виде графита. Металлургическая промышленность выпускает одиннадцать марок серых чугунов: СЧ 10 – из него изготавливают детали, для которых прочностная характеристика не является обязательной, – запорную арматуру (вентили, клапаны, задвижки), сковороды, крышки и так далее; СЧ 15, СЧ 18 – из них изготавливают рычаги, шкивы, фланцы, звездочки, корпусные малонагруженные детали.

Высокопрочный чугун получают путем введения магния – до 0,9 % и церия – до 0,05 % в жидкий серый чугун перед разливкой его в формы.

Высокопрочный чугун имеет более высокое содержание углерода и кремния и пониженное содержание марганца. В этом чугуне сочетаются ценные свойства стали и чугуна. В обозначение их марок входят два числа – первое указывает предел прочности на разрыв, второе – относительное удлинение.

Всего выпускают десять марок высокопрочного чугуна.

22.12.2020 тема урока:  "Ковкие , легированные чугуны".

Ковкие чугуны (КЧ), которые получают в результате отжига белого чу­гуна, характеризуются повышенной прочностью, пластичностью и ударной вязкостью вследствие образования прн отжиге хлопьевидного графита. Ос­новные преимущества КЧ заключаются в однородности их свойств по се­чению, практическом отсутствии напряжений в отливках, высоких механиче­ских свойствах и хорошей обрабатываемости.

Отличительной особенностью высокопрочных чугунов с шаровидным графитом (ЧШГ) являются еще более высокие прочностные свойства, обус­ловленные сферической формой графита, при которой в меньшей степени, чем при других формах графита, ослабляется рабочее сечение матрицы и гораздо ниже концентрация напряжений у графитовых включений.

Легированные чугуны обладают специальными свойствами, обеспечива­ющими длительную и надежную работу отливок в разнообразных условиях эксплуатации.

Ковкие чугуны (ГОСТ 1215—79) получают ферритными или перлит­ными. Содержание основных элементов в КЧ составляет, %: С 2,3—3,0; Si 0,9—1,6; Мп 0,3—0,6 (при ферритной матрице) и до 1,2 (при перлитной матрице). Снижение содержания углерода в указанных пределах увеличи­вает прочность КЧ благодаря уменьшению количества и размеров графита, а также улучшению его формы. Фосфора и серы в КЧ меньше, чем в сером чугуне.

Легированные чугуны получаются при введении в их состав легирующих компонентов (Cr, Si, Al, Ni, Mn и др.) Легирование производится для получения каких либо особых свойств: износостойкости, жаростойкости, коррозионной стойкости и др. Из легированных чугунов можно выделить следующие группы:

· износостойкие чугуны;

· жаростойкие чугуны;

· жаропрочные чугуны;

· коррозионностойкие чугуны;

· антифрикционные чугуны.

Легированные чугуны маркируются по типу: первые буквы означают вид чугуна: Ж-жаростойкий, А-антифрикционный, Ч-жаропрочный или коррозионностойкий. Следующие буквы обозначают наличие легирующих элементов (Х-хром, С-кремний, Ю-алюминий, Д-медь, Н-никель, Г-марганец, М-молибден, В-вольфрам). Цифры после букв указывают примерное содержание легирующего элемента в процентах. Если цифры нет, то содержание легирующего элемента соответствует ~1 %. Например, ЖЧЮ7Х2- жаростойкий чугун, алюминия –7 %, хрома –2 %.

Чугуны с шаровидным графитом (ГОСТ 7293—85) различают на фер- ритиые, перлитио-ферритные, перлитные и бейнитиые. Содержание основных элементов в ЧШГ составляет, %: С 3,2—3,8; Si 1,9—2,9 (в бейнитных— 3,4—3,6); Мп 0,4—0,9; Сг^0,1. Примеси достигают, %: S^0,02; Р^0,1, т. е. значительно ниже, чем в сером чугуне. Содержание магния — сферо- идизатора графита — колеблется от 0,03 до 0,08%.

Легированные хромовые чугуны подразделяются на жаростойкие, кор- розиоииостойкие и износостойкие и содержат до 36 % Сг; с увеличением хрома содержание С, Si, Мп уменьшается. Никелевые имеют в своем со­ставе до 21 % Ni, кремнистые — до 18% Si, марганцевые — до 12% Мп, вы­соколегированные алюминиевые — до 31 % А1. Практически все легированные чугуны могут иметь как пластинчатую, так и шаровидную форму графита.

21.12.2020    ГРУППА № 301  темы уроков: " ВЛИЯНИЕ ТЕРМООБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА  СТАЛИ","ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА  СТАЛИ".

В результате термической обработки существенно изменяются механические свой­ства сталей. В отожженном состоянии структура стали состоит из Ф и Ц пластинчатой формы. Феррит обладает низкой прочностью и вы­сокой пластичностью, цементит - высокой твердостью (НВ800) и нулевой пластичностью. С увеличением цементитной составляющей sв, повышается (при увеличении содержании С) и снижается пластичность.

При одном и том же содержании углерода прочностные характе­ристики (НВ, sв) стали возрастают с увеличением дисперсности карбидной составляющей.

Повышение температуры отпуска ведущее к укрупнению карбидных частиц обус­лавливает снижение твердости.

Высокая твердость мартенситной структуры закаленной стали обуславливается созданием структурных напряжений, вызванных ис­кажением кристаллической решетки. Наряду с твердостью большое значение имеет пластичность. Чем выше твердость стали, тем обыч­но ниже пластичность, но при одинаковой твердости можно получить термической обработкой различную пластичность и вязкость стали. Вязкость и пластич­ность стали в значительной мере зависят от размера мартенситных игл и продуктов его распада. Для получения высокого комплекса механических свойств закаленной стали следует стремиться  к получению мелкоигольчатой структуры мартенсита, что достигается мелко­зернистой структурой аустенита.

Отпуск существенно изменяет свойства закаленной стали. Нагрев до 100° С сопровождается слабым повышением твердости на 1-2 ед. в высокоуглеродистых сталях). С повышением температуры отпуска твердость и прочность падают, тогда как повышаются вязкость и пластичность. Закаленная и отпущенная сталь имеет более высокие механические свойства, чем отожженная и нормализованная, что объясняются различным строением сорбита отпуска и закалки, (пластинчатой в первом случае и зернистого во втором). Закалка и высокий отпуск называются улучшением, так как существенно улучшают механические свойства и получается оптимальное сочетание прочностных и пластинчатых свойств стали.

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ  ОБРАБОТКА  СТАЛИ.

Химико-термической обработкой (ХТО) называют технологические процессы, приводящие к диффузионному насыщению поверхностного слоя деталей различными элементами. ХТО применяют для повышения твердости, износостойкости, сопротивления усталости и контактной выносливости, а также для защиты от электрохимической и газовой коррозии. При ХТО деталь помещают в среду, богатую насыщающим элементом. При ХТО происходят три элементарных процесса: диссоциация, абсорбция и диффузия. Диссоциация протекает в газовой среде и состоит в распаде молекул и образовании активных атомов

 диффундирующего элемента.  Абсорбция заключается в поглощении поверхностью металла насыщающего элемента. Под диффузией понимают проникновение элемента вглубь насыщаемого металла за счет теплового движения атомов. В результате ХТО образуется диффузионный слой.

Наибольшая концентрация насыщаемого элемента наблюдается на поверхности изделия, по мере удаления от поверхности она снижается. Фазовые и структурные изменения, происходящие при ХТО в диффузионном слое, и его строение определяются изотермическим разрезом диаграммы состояния «обрабатываемый металл – насыщающий элемент» при температуре диффузионного насыщения.

Основные виды и режимы химико-термической обработки, а также свойства поверхностных слоев приведены в таблице 6.1

Цементация стали - технологический процесс диффузионного насыщения углеродом поверхностного слоя. Цель цементации – получить детали машин с твердой и износоустойчивой поверхностью при сохранении вязкой, хорошо выдерживающей динамические нагрузки сердцевины. Цементированные изделия предназначены для работы при знакопеременных нагрузках и в условиях трения и износа. Цементации подвергают зубчатые колеса, валы, оси, распределительные валики, кулачки, червяки, изготовленные, как правило, из низкоуглеродистой стали. Цементация проводится путем нагрева и длительной выдержки деталей в науглероживающей среде при температуре аустенитного состояния стали (900–950 ^оС). Цементацию наиболее часто осуществляют в газовой среде или в твердом карбюризаторе. При газовой цементации образование атомарного углерода происходит в результате диссоциации предельных углеводородов:

22.12.2020 Группа № 301 темы уроков: " Сталь.Получение.Маркировка", "Классификация сталей".

                     Сталь.Получение. Маркировка.

Сталью называют сложный сплав железа с углеродом и другими элементами, в котором количество углерода составляет от 0,05 до 2 %.

Литой сталью называют литейный (льющийся в формы) сплав железа с углеродом и другими элементами, в котором количество углерода составляет от 0,1 до 0,6 %. Стальное литье должно быть подвергнуто термической обработке.

По способу получения различают: сталь мартеновскую (основную и кислую); сталь бессемеровскую; сталь томасовскую и электросталь. В зависимости от способа получения стали она выплавляется в мартеновских печах, бессемеровских конвертерах или электрических печах.

Полученный в доменной печи чугун отливают в формы, в которых получают слитки, называемые чушками. Чугунные чушки после их остывания перевозят в сталеплавильный цех и подвергают дальнейшей обработке. Свойства выплавленного в доменных печах чугуна, а также технологический процесс получения определенного сорта стали определяют выбор способа получения стали (например, мартеновский, бессемеровский и др.). Полученную в плавильной печи сталь заливают в формы, называемые изложницами. Остывшая в изложницах сталь называется слитком. В прокатном цехе слитки подвергаются пластической холодной или горячей обработке. В результате такой обработки, а также в результате обработки резанием получают разного рода полуфабрикаты и готовые изделия. Литейные чугуны для изготовления из них заготовок деталей переплавляют в плавильных печах, называемых вагранками. Отливку производят в земляные или металлические формы – кокили.

Все выплавляемые стали делятся на две принципиальные группы: углеродистые и легированные.

Углеродистая сталь в зависимости от ее назначения подразделяется на конструкционную, инструментальную и специальную с особыми свойствами. В свою очередь, в зависимости от технологических и конструктивных особенностей эти стали подразделяются на несколько видов и групп.

Сплав маркируется буквами и цифрами, благодаря чему удается максимально точно установить наличие химических элементов и их объем. На основании этих данных, а также знаний о том, как разные химикаты взаимодействуют с металлической основой, можно с максимальной точностью понять, какие технические свойства относятся к определённой стальной марке.

Разновидности сталей и особенности нанесения маркировки

Сталь — это железо-углеродный сплав, количество которого не превышает 2,14%. Углеродная составляющая необходима для достижения твердости, но крайне важно следить за его концентрацией. Если он превысит показатель в 2,2%, то металл станет очень хрупким, из-за чем с ним будет практически невозможно работать.

При добавлении любых легирующих элементов можно добиться необходимых характеристик. Именно при помощи комбинации вида и объём добавок получаются марки, которые имеют лучшие механические свойства, устойчивость к воздействию коррозии. Безусловно, улучшить показатели качества можно и посредством тепловой обработки, однако использование легирующих добавок значительно ускоряет этот процесс.

Базовыми классификационными признаками являются следующие показатели.

• Химический состав.

• Назначение.

• • Качество.

  • Структура.

  • Степень раскисления.Что показывает маркировкаДля того чтобы расшифровать указанную информацию, не требуется обладать профессиональными навыками и специальными знаниями. Конструкционная сталь, которая имеет обычное качество, а также не содержит легирующие элементы, получила отметку «Ст». Цифра, расположенная далее, отражает количество углерода. После них могут располагаться буквы «КП», которые оповещают о незаконченном раскислении в печи, поэтому подобный сплав считается кипящим. Если подобной аббревиатуры нет, то он считается спокойным типом.

  •                                     КЛАССИФИКАЦИЯ  СТАЛИ.

  • Сталь - деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2,14%) и другими элементами. Получают, главным образом, из смеси чугуна со стальным ломом в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах. Сплав железа с углеродом, содержащий более 2,14% углерода, называют чугуном.

    99% всей стали - материал конструкционный в широком смысле слова: включая стали для строительных сооружений, деталей машин, упругих элементов, инструмента и для особых условий работы - теплостойкие, нержавеющие, и т.п. Его главные качества - прочность (способность выдерживать при работе достаточные напряжения), пластичность (способность выдерживать достаточные деформации без разрушения как при производстве конструкций, так в местах перегрузок при их эксплуатации), вязкость (способность поглощать работу внешних сил, препятствуя распространению трещин), упругость, твердость, усталость, трещиностойкость, хладостойкость, жаропрочность.

    Для изготовления подшипников широко используют шарикоподшипниковые хромистые стали ШХ15 и ШХ15СГ. Шарикоподшипниковые стали обладают высокой твердостью, прочностью и контактной выносливостью.

    Пружины, рессоры и другие упругие элементы работают в области упругой деформации материала. В то же время многие из них подвержены воздействию циклических нагрузок. Поэтому основные требования к пружинным сталям - это обеспечение высоких значений пределов упругости, текучести, выносливости, а также необходимой пластичности и сопротивления хрупкому разрушению (55С2, 60С2А, 50ХФА, 30Х13, 03Х12Н10Д2Т).

    Высокопрочные стали имеют высокую прочность при достаточной пластичности (среднеуглеродистая легированная сталь 40ХН2МА), высокой конструктивной прочностью, малой чувствительностью к надрезам, высоким сопротивлением хрупкому разрушению, низким порогом хладноломкости, хорошей свариваемостью.

    Классификация сталей и сплавов производится:

    • по химическому составу;
    • по структурному составу;
    • по  качеству  (по  способу производства и  содержанию  вредных примесей);
    • по  степени  раскисления и характеру затвердевания металла в изложнице;
    • по назначению.