23.09.2021-24.09.2021г

ПРЕДМЕТ " МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ"

Преподаватель Пархоменко Лариса Ивановна

ГРУППЫ : №  406, №411

ПРЕДМЕТ: "№ Основы материаловедения и технология общеслесарных работ."

ГРУППА № 410 

23.09.21г. ГРУППА № 406 Темы уроков: " Сталь.Получение.Маркировка.Применение",

                                                " Классификация сталей."

Изучить материал и составить краткий конспект.

                        СТАЛЬ. ПОЛУЧЕНИЕ.МАРКИРОВКА.ПРИМЕНЕНИЕ.

Суть процесса переработки чугуна в сталь состоит в уменьшении до нужной концентрации содержания углерода и вредных примесей — фосфора и серы, которые делают сталь хрупкой и ломкой. В зависимости от способа окисления углерода существуют различные способы переработки чугуна в сталь: конвертерный, мартеновский и электротермический. Качественную сталь также получают в результате утилизации, переработки и переплавки стального лома.Передельный или литейный чугун в расплавленном или твёрдом виде и железосодержащие изделия, полученные прямым восстановлением (губчатое железо), составляют вместе с металлическими отходами и ломом исходные материалы для производства стали. К этим материалам добавляются некоторые шлакообразующие добавки, такие как известь, плавиковый шпат, раскислители (например, ферромарганец, ферросилиций, алюминий) и различные легирующие элементы.

Процессы производства стали делятся на два основных способа, а именно: конвертерный процесс, в котором расплавленный передельный чугун в конвертере рафинируют от примесей, продувая его кислородом, и подовый процесс, для осуществления которого используются мартеновские или электрические печи.

Конвертерные процессы не требуют внешнего источника тепла. Они применяются в том случае, когда загрузка состоит главным образом из расплавленного передельного чугуна. Экзотермические реакции окисления некоторых элементов, присутствующих в чугуне (например, углерода, фосфора, кремния и марганца), обеспечивают выделение достаточного количества тепла для поддержания расплава в жидком состоянии и даже позволяют переплавлять добавленный лом. Эти процессы включают в себя такие, при которых чистый кислород вдувается в расплавленный металл (процессы Линца — Донавица: ЛД или ЛДАС, ОБМ, ОЛП, Калдо и другие), и такие процессы, ныне уже устаревшие, при которых используется воздух, иногда обогащённый кислородом (томасовский и бессемеровский процессы).

Подовые процессы требуют внешнего источника тепла. Они применяются, когда исходным материалом служит твёрдая шихта (например, отходы или лом, губчатое железо и твёрдый передельный чугун). Двумя основными процессами в этой категории являются мартеновский процесс, при котором нагрев осуществляется при сжигании мазута или газа, и сталеплавильные процессы в дуговых или индукционных печах, где нагрев осуществляется электричеством.

Стали обыкновенного качества (или рядовые) (ГОСТ 380-94) содержат до 0,5%С и выплавляются только углеродистыми в конвертерах (с применением кислорода) или в больших мартеновских печах, разливаются в крупные слитки (а также способом непрерывной разливки) и являются поэтому наиболее дешёвыми. По механическим свойствам они уступают сталям других классов. 

Для одних изделий нужна высокая износоустойчивость, для других стойкость к коррозии, а для третьих – магнитные свойства.

Но большая часть сплавов требуется для изготовления конструкционной стали, которая разделяется по видам и маркируется буквами:

• «С» — для строительства. С низким содержанием легирующих компонентов, отличающаяся хорошей свариваемостью.
• Для пружин (пружинная). В данных сплавах присутствуют отличные показатели упругости, сопротивляемости к разрушительным процессам, прочность на усталость. Для изготовления рессор, пружин.
• «Ш» для подшипников. Из названия понятно, что данные сплавы нужны для изготовления элементов подшипников для различных узлов, механизмов. Главные свойства – износоустойчивость, отменная прочность, и малая текучесть.
• Сталь стойкая коррозии или нержавейка. Данный вид отличает высокое содержание легирующих компонентов, повышенная стойкость к агрессивным средам и веществам.
• Жаропрочные марки стали – сплавы, которые могут применяться в изделиях, способных функционировать под нагрузкой при высоких температурах. Сфера применения – элементы различных двигателей.
• «У» для инструментов или инструментальная сталь нашла свое применение в изготовлении инструментов для измерений в металлообработке и для деревообрабатывающей промышленности.
• «Р» быстрорежущая сталь востребована для производства инструментов в металлообрабатывающем оборудовании.
• Цементирующая – сплав, применяемый для узлов и механизмов, которые функционируют при значительных поверхностных нагрузках.

Для остальных сталей (пружинная, инструментальная) не имеют обозначений. Указывается только химсостав.

Кроме видов сталь классифицируется по химсоставу, качеству, способу плавки, структуре, назначению.

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.

Химический состав
По химическому составу углеродистые стали делят в зависимости от содержания углерода на следующие группы:

• малоуглеродистые - менее 0,3% С;
• среднеуглеродистые - 0,3...0,7% С;
• высокоуглеродистые - более 0,7 %С.

Для улучшения технологических свойств стали легируют. Легированной называется сталь, в которой, кроме обычных примесей, содержатся специально вводимые в определенных сочетаниях легирующие элементы (Сr, Ni, Мо, Wo, V, Аl, В, Тl и др.), а также Mn и Si в количествах, превышающих их обычное содержание как технологических примесей (1% и выше). Как правило, лучшие свойства обеспечивает комплексное легирование.

В легированных сталях их классификация по химическому составу определяется суммарным процентом содержания легирующих элементов:

• низколегированные - менее 2,5%;
• среднелегированные - 2,5...10%;
• высоколегированные - более 10%.

Структурный состав
Легированные стали и сплавы делятся также на классы по структурному составу:

• в отожженном состоянии - доэвтектоидный, заэвтектоидный, ледебуритный (карбидный), ферритный, аустенитный;
• в нормализованном состоянии - перлитный, мартенситный и аутенитный.

К перлитному классу относят углеродистые и легированные стали с низким содержанием легирующих элементов, к мартенситному   - с более высоким и к аустенитному   - с высоким содержанием легирующих элементов.

23.09.2021.ГРУППА № 411 Темы уроков : Практическая работа "Определение твердости

                                                   металла при помощи твердомера." , " Физические , химические                                                     свойства металлов".

Практическая работа: " Определение  твердости  металла при помощи твердомера"

Изучить материал по данной  ссылке и составить конспект:  https://helpiks.org/7-62099.html

                           ФИЗИЧЕСКИЕ, ХИМИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА  МЕТАЛЛОВ.

К физическим относят удельный вес, цвет, электропроводность. К характеристикам этой группы относятся также теплопроводность, плавкость и плотность металла. Цвет. Металлы не пропускают свет сквозь себя, то есть непрозрачны. В отраженном свете каждый элемент обладает своим собственным оттенком – цветом. Среди технических металлов окраску имеет только медь и сплавы с ней. Для остальных элементов характерным является оттенок от серебристо-белого до серо-стального. Плавкость. Эта характеристика указывает на способность элемента под воздействием температуры переходить в жидкое состояние из твердого. Плавкость считается важнейшим свойством металлов. В процессе нагревания все металлы из твердого состояния переходят в жидкое. При охлаждении же расплавленного вещества происходит обратный переход – из жидкого в твердое состояние. Электропроводность. Данная характеристика свидетельствует о способности переноса свободными электронами электричества. Электропроводность металлических тел в тысячи раз больше, чем неметаллических. При увеличении температуры показатель проводимости электричества снижается, а при уменьшении температуры, соответственно, повышается. Необходимо отметить, что электропроводность сплавов будет всегда ниже, нежели какого-либо металла, составляющего сплав. Магнитные свойства. К явно магнитным (ферромагнитным) элементам относят только кобальт, никель, железо, а также ряд их сплавов. Однако в процессе нагревания до определенной температуры указанные вещества теряют магнитность. Отдельные сплавы железа при комнатной температуре не относятся к ферромагнитным. Теплопроводность. Эта характеристика указывает на способность перехода тепла к менее нагретому от более нагретого тела без видимого перемещения составляющих его частиц. Высокий уровень теплопроводности позволяет равномерно и быстро нагревать и охлаждать металлы. Среди технических элементов наибольшим показателем обладает медь. Металлы в химии занимают отдельное место. Наличие соответствующих характеристик позволяет применять то или иное вещество в определенной области. Химические свойства металлов Коррозийная стойкость. Коррозией называют разрушение вещества в результате электрохимического или химического взаимоотношения с окружающей средой. Самым распространенным примером считается ржавление железа. Коррозийная стойкость относится к важнейшим природным характеристикам ряда металлов. В связи с этим такие вещества, как серебро, золото, платина получили название благородных. Обладает высокой коррозийной сопротивляемостью никель и прочие цветные металлы. Черные металлы подвержены разрушению быстрее и сильнее, нежели цветные. Окисляемость. Эта характеристика указывает на способность элемента вступать в реакцию с О2 под влиянием окислителей. Растворимость. Металлы, обладающие в жидком состоянии неограниченной растворимостью, при затвердении могут формировать твердые растворы. В этих растворах атомы от одного компонента встраиваются в кристаллическую решетку другого составляющего только в определенных пределах. Необходимо отметить, что физические и химические свойства металлов являются одними из основных характеристик этих элементов.

24.09.2021 ГРУППА № 410  Темы уроков: "Сталь.Получение.Маркировка.Применение."

                                                    " Классификация сталей".

Изучить данные темы по материалу за 23.09.21г группа №406 ( выше изложенному) и составить краткий конспект.

24.09.21. ГРУППА № 406 Темы уроков: "Углеродистые стали, их свойства.",                                                                                                     "Легированные стали, их свойства."

Изучить материал и составить краткий конспект.

                               УГЛЕРОДИСТЫЕ  СТАЛИ, ИХ СВОЙСТВА.

Углеродистая сталь благодаря доступной стоимости и высоким прочностным характеристикам относится к широко распространенным сплавам. Из таких сталей, состоящих из железа и углерода и минимума других примесей, изготавливают различную машиностроительную продукцию, детали колов и трубопроводов, инструменты. Широкое применение эти сплавы находят и в строительной сфере.Углеродистые стали, которые в зависимости от основной сферы применения подразделяются на конструкционные и инструментальные, практически не содержат в своем составе легирующих добавок. От обычных стальных сплавов эти стали также отличает и то, что в их составе содержится значительно меньшее количество таких базовых примесей, как марганец, магний и кремний.

Содержание основного элемента – углерода – в сталях данной категории может варьироваться в достаточно широких пределах. Так, высокоуглеродистая сталь содержит в своем составе 0,6–2% углерода, среднеуглеродистые стали – 0,3–0,6%, низкоуглеродистые – до 0,25%. Данный элемент определяет не только свойства углеродистых сталей, но и их структуру. Так, внутренняя структура стальных сплавов, содержащих в своем составе менее 0,8% углерода, состоит преимущественно из феррита и перлита, при увеличении концентрации углерода начинает формироваться вторичный цементит.Углеродистые стали с преобладающей ферритной структурой отличаются высокой пластичностью и низкой прочностью. Если же в структуре стали преобладает цементит, то она характеризуется высокой прочностью, но вместе с этим является и очень хрупкой. При увеличении количества углерода до 0,8–1% прочностные характеристики и твердость углеродистой стали возрастают, но значительно ухудшаются ее пластичность и вязкость.

Количественное содержание углерода также оказывает серьезное влияние на технологические характеристики металла, в частности на его свариваемость, легкость обработки давлением и резанием. Из сталей, относящихся к категории низкоуглеродистых, изготавливают детали и конструкции, которые не будут подвергаться значительным нагрузкам в процессе эксплуатации. Характеристики, которыми обладают среднеуглеродистые стали, делают их основным конструкционным материалом, используемым в производстве конструкций и деталей для нужд общего и транспортного машиностроения.

                                ЛЕГИРОВАННЫЕ  СТАЛИ , ИХ СВОЙСТВА.

Леги́рованная сталь — сталь, содержащая кроме железа и углерода (углеродистая сталь) другие специально вводимые в её состав элементы. Целью может быть увеличение механических свойств (прочность, пластичность, ударная вязкость, прокаливаемость), химическая или тепловая стойкость (нержавеющие и котловые, быстрорежущие стали), магнитные качества.

В качестве легирующих могут применять такие добавки, как хром, никель, кремний, марганец, молибден, вольфрам, ниобий, бор, медь, азот (в химически связанном состоянии), ванадий, титан и др. Стали с аустенитной структурой имеют высокую коррозионную и химическую стойкость, мартенситные - твёрдость и прочность, а также магнитные качества, двухфазные фееритно-мартенситные - высокую степень деформационного упрочнения и способность к очень глубокой вытяжке.  По степени легирования стали разделяют на:

• низколегированную (легирующих элементов до 2,5 %),
• среднелегированную (от 2,5 до 10 %),
• высоколегированную (от 10 до 50 %)^[2].

По химическому составу: хромомарганцевокремниевые (30ХГС, ЗОХГСА, и подобные), хромоникелевые (12ХН3А, 20ХН, 30ХН), хромоникельмолибденовые (30Х2Н2МА и подобные), сильхромы (33ХС, 38ХС), и другие. Легирующие элементы по разному влияют на свойства стали (в том числе в закалённом виде), причём из-за присутствия других элементов их действие может отличаться. Внесение кремния обычно значительно поднимает предел текучести и твёрдость с падением пластичности, хром и марганец повышают прокаливаемость и прочность, никель значительно снижает предел хладноломкости и повышает ударную вязкость, молибден сильно увеличивает вязкость и прокаливаемость, ванадий измельчает зерно, вольфрам увеличивает красностойкость, медь уменьшает коррозию.

Поскольку легирующие элементы дороже железа, их добавки удорожает сталь. Кроме того, при большом списке вводимых легирующих элементов возникает значительный разброс химического состава, что влечёт за собой разброс механических показателей. Поэтому легированные стали чаще всего применяют в тех случаях, когда трудно или невозможно добиться необходимых свойств применением обычной углеродистой стали. Например, без легирования невозможно добиться сквозной прокаливаемости деталей с большим сечением, и применение добавок, замедляющих распад аустенита, даёт возможность использовать сквозную закалку таких деталей.

По качеству легированные стали по ГОСТ разделяют на обычные (без добавочной буквы, например 30ХГС), качественные (буква А, например 30ХГСА, 30Х2Г2НТРА), высокачественные электрошлакового переплава (-Ш), высокачественные вакуумно-дугового переплава (-ВД), и специальные (цифровое обозначение, перед которым буква Э). Качественные и высококачественные имеют меньшее содержание вредных примесей - серы, фосфора, кислорода и азота. Такие неметаллические примеси значительно снижают механические свойства даже при небольшом содержании, так что их удаление приводит к значительному росту пластичности и ударной вязкости стали. Состав специальных сталей (Эnnn) определяется отдельными техническими условиями (ТУ), состав легирующих элементов в марке стали не показан.