Каково предельное содержание серы и фосфора в высококачественных сталях
Обновлено: 24.04.2024
1. Каково предельное содержание серы и фосфора в высококачественных сталях?
2. Какие марки легированных сталей следует применять для деталей, работающих при криогенных температурах?
3. Какие марки высококачественных сталей Вы знаете?
4. К какому классу по структуре относится сталь 12Х18Н10Т?
5. Какие марки высокопрочных сталей Вы знаете?
6. Что представляет собой сплав Р6М5?
7. Как расшифровать марку стали АС40?
8. Какие марки инструментальных котельных, пружинно-рессорных, штамповых, износостойких сталей Вы знаете?
9. Какие хромистые стали относятся к мартенситному классу?
10. За счет чего повышается жаростойкость легированных сталей?
11. Что такое разгаростойкость?
12. К чему приводит легирование стали никелем до 4 % и хромом до 1,5 %?
13. Какая должна быть твердость у цементуемых легированные сталей?
14. Из какой стали изготавливают рабочие емкости пищевых машин и аппаратов?
15. Какие стали применяются для штамповки легких металлов?
16. Какие марки сталей применяют для изготовления пружин и рессор?
17. Какие марки сталей применяют для изготовления деталей, работающих на износ в условиях знакопеременных и ударных нагрузок?
18. Как расшифровать марку стали 15Х2НМФАА?
19. Как расшифровать марку стали 12Х18Н9Т?
20. Как расшифровать марку стали 60С2?
21. Как расшифровать марку стали 7ХГНМ?
22. Какие марки улучшаемых легированных сталей Вы знаете?
23. Какие марки сталей применяются для изготовления деталей, работающих в слабоагрессивных средах для оборудования пищевой промышленности.?
24. Какими буквами кодируются легирующие элементы в сталях?
Жаропрочные стали.
Жаропрочностьюназывается способность материала длительно сопротивляться деформированию и разрушению при повышенных температурах.
При длительном нагружении при высоких температурах поведение материала определяется диффузионными процессами. Для этих условий характерны процессы ползучести и релаксации напряжений.
Ползучесть представляет собой медленное нарастание пластической деформации под действием напряжений, меньших предела текучести. Ползучесть приводит к релаксации (постепенному уменьшению) напряжений в предварительно нагруженных деталях.
Критериями жаропрочности являются предел ползучести и предел длительной прочности.
Пределом ползучести называется напряжение, под действием которого материал деформируется на определенную величину за определенное время при заданной температуре. В обозначении предела ползучести указывают температуру, величину деформации и время, за которое она возникает. Например, МПа означает, что под действием напряжения 100 МПа за 100 000 ч при температуре 550 °С в материале появится пластическая деформация 1 %.
Пределом длительной прочности называют напряжение, которое вызывает разрушение материала при заданной температуре за определенное время. В обозначении предела длительной прочности указывают температуру и время разрушения. Например, =130 МПа означает, что при температуре 600 °С материал выдержит действие напряжения 130 МПа в течение 10000 часов. Предел длительной прочности всегда меньше предела прочности, определяемого при кратковременных испытаниях при той же температуре.
Основной путь повышения жаропрочности – создание в материалах крупнозернистой структуры с однородным распределением мелких частиц упрочняющих фаз внутри зерен и на их границах. Для получения оптимальной структуры в жаропрочных сталях используют комплексное легирование, и по химическому составу эти материалы сложнее обычных легированных сталей и сплавов.
Упрочняющими фазами в жаропрочных сталях служат карбиды. Эффективность упрочнения определяется свойствами частиц и их распределением. Чем они мельче и чем ближе находятся друг от друга, тем выше жаропрочность.
Для упрочнения границ в жаропрочные стали и сплавы вводят малые добавки (0,1…0,01 %) легирующих элементов, которые концентрируются по границам зерен. Особенно часто в этих целях используют бор, церий и другие редкоземельные металлы.
Дополнительными мерами повышения жаропрочности служат:
1) термомеханическая обработка для получения структуры полигонизации;
2) увеличение прочности межатомных связей в сталях, когда благодаря легированию ОЦК решетка заменяется ГЦК решеткой;
3) создание анизотропной структуры направленной кристаллизацией.
Ниже 450 °С вполне пригодны обычные конструкционные стали и нет необходимости заменять их жаропрочными сталями.
При температурах 450…700 °С используются перлитные, мартенситные и аустенитные жаропрочные стали с жаропрочными свойствами =80…120МПа и =30…90 МПа.
К перлитным жаропрочным сталям относятся такие стали, как 12ХМФ и 25Х2М1Ф с максимальной рабочей температурой 580 °С, легированные карбидообразующими химическими элементами, такими как хром, молибден и ванадий. Эти стали используются главным образом в котлостроении.
Мартенситные стали предназначены для изделий, работающих при температурах до 600 °С, и от перлитных сталей отличаются повышенной стойкостью к окислению в атмосфере пара или топочных газов.
К мартенситным жаропрочным сталям относятся такие стали, как 15Х5М, 15Х11МФ, 11Х11Н2В2МФ и 40Х10С2М (сильхром), с повышенным содержанием хрома. Сильхромы характеризуются повышенной жаростойкостью в среде горячих выхлопных газов и используются для изготовления клапанов двигателей внутреннего сгорания.
Аустенитные жаропрочные стали по жаропрочности превосходят перлитные и мартенситные стали и используются при температурах от 600 до700 °С. Основными легирующими элементами являются хром и никель, для образования карбидов вводят Mo, Nb, Ti, Al, W и др. Примеры аустенитных жаропрочных сталей: 12Х18Н10Т, 45Х14Н14В2М, 10Х11Н20Т3Р.
Контрольные вопросы
1. Какие марки жаропрочных сталей Вы знаете?
2. Какие марки жаростойких сталей Вы знаете?
3. Как можно повысить жаропрочность сталей?
4. Какие детали следует изготавливать из жаропрочных сталей?
5. Какие марки жаростойких и жаропрочных сталей относятся к аустенитному классу?
6. Какие марки жаростойких и жаропрочных сталей относятся к мартенситному и мартенситно-ферритному классу?
7. Какие марки жаростойких и жаропрочных сталей обладают интерметаллидным упрочнением?
8. Как расшифровать марку жаростойкого сплава ХН60Ю3?
9. Что означает МПа?
10. Из какого материала изготавливают клапаны двигателей внутреннего сгорания?
11. В каком случае следует заменить конструкционные стали на жаропрочные?
12. В чем заключается критерий жаропрочности?
13. Какие основные легирующие элементы повышают жаропрочность в жаропрочных сталях?
14. Какие марки сталей применяются для работы при температурах 550…800 °С?
15. Из какой стали изготавливают нагревательные котлы?
16. Как расшифровывается марка стали 45Х14Н14В2М?
Инструментальные стали.
Инструментальными сталями называют углеродистые и легированные стали, обладающие высокой твердостью (HRCэ 60…65), прочностью и износостойкостью и применяемые для изготовления различного инструмента. Обычно это заэвтектоидные или ледебуритные стали, структура которых после закалки и низкого отпуска состоит из мартенсита и избыточных карбидов.
Одной из важных характеристик инструментальных сталей является теплостойкость, т. е. устойчивость против отпуска при нагреве инструмента в процессе работы.
По теплостойкости применяемые материалы подразделяют на следующие группы:
1) углеродистые и низколегированные стали с теплостойкостью до 200 °С;
2) высоколегированные быстрорежущие стали с теплостойкостью до 600…640 °С;
3) твердые сплавы с теплостойкостью до 800…1000 °С (ВК3, ВК4, Т30К4, ТТ8К6 и т. п.);
4) сверхтвердые материалы с теплостойкостью до 1200 °С (алмаз – до 800 °С, кубический нитрид бора).
Углеродистые стали (ГОСТ 1435) производят качественными У7, У8, У9, …, У13 и высококачественными У7А, У8А, У9А, …, У13А. Буква "У" в марке означает, что это углеродистая сталь, а цифра – среднее содержание углерода в десятых долях процента. Их подвергают неполной закалке и низкому отпуску.
Из-за низкой прокаливаемости (10…12 мм) углеродистые стали применяют для мелких инструментов с поперечным сечением до 25 мм с незакаленной сердцевиной, у которых режущая часть приходится на поверхностный слой (метчики, развертки, напильники и т. п.).
Низколегированные инструментальные стали (ХВ4, 9ХС, ХВГ, ХВСГ) содержат до 5 % легирующих элементов, которые вводят для увеличения закаливаемости, прокаливаемости, уменьшения деформаций и опасности растрескивания инструментов.
По структуре низколегированные стали относятся к заэвтектоидным сталям перлитного класса. Их подвергают неполной закалке и низкому отпуску.
Низколегированные стали применяют для инструментов, работающих при небольших скоростях резания, не вызывающих нагрев свыше 200…260 °С. В отличие от углеродистых сталей они меньше склонны к перегреву и позволяют изготовлять инструменты больших размеров и более сложной формы.
К быстрорежущим сталям относят высоколегированные стали, предназначенные для изготовления инструментов высокой производительности. Высокая теплостойкость этих сталей обеспечивается введением большого количества вольфрама совместно с другими карбидообразующими элементами – молибденом, хромом и ванадием.
Быстрорежущие стали обозначают буквой Р, цифра после которой указывает содержание основного легирующего элемента вольфрама в процентах (ГОСТ 19265). Например, Р18, Р9 и Р6М5.
Быстрорежущие стали подвергают закалке с 1270…1290 °С и трехкратному отпуску при 550…570 °С или обработке холодом и однократному отпуску при 550…570 °С.
Твердые сплавы изготавливают методами порошковой металлургии. Порошки карбидов вольфрама, титана, тантала смешивают с порошком кобальта, играющего роль связки, прессуют и спекают при 1400…1550 °С. При спекании кобальт растворяет часть карбидов и плавится. В результате получается твердый материал, состоящий на 80…95 % из карбидных частиц, соединенных связкой. Увеличение количества кобальта снижает твердость, но повышает прочность и вязкость.
Твердые сплавы производят в виде пластин, которые напаивают на держатели из углеродистой стали. Применяют для изготовления резцов, сверл, фрез.
Инструмент сочетает высокую твердость HRCэ 74…76 и износостойкость с высокой теплостойкостью.
В зависимости от состава карбидной основы, спеченные твердые сплавы выпускают трех групп:
1) Вольфрамовую группу составляют сплавы системы WC-Co. Они маркируются буквами ВК и цифрой, показывающей содержание кобальта в процентах – ВК3, ВК10, ВК15 и т. п.;
2) Титано вольфрамовую группу образуют сплавы системы TiC-WC-Co. Они маркируются буквами «Т», «К» и цифрами, показывающими содержание карбидов титана и кобальта в процентах – Т15К6, Т5К12 и т. п. Обладают более высокой теплостойкостью (900…1000 °С), которая повышается по мере увеличения карбидов титана;
3) Титано-тантало-вольфрамовую группу образуют сплавы системы TiC-TaC-WC-Co. Цифра в марке после букв ТТ обозначает суммарное содержание карбидов титана и тантала, а после буквы «К» – количество кобальта (ТТ17К2, ТТ10К8, ТТ20К9).
От предыдущей группы эти сплавы отличаются большей прочностью и лучшей сопротивляемостью вибрациям и выкрашиванию.
Они применяются для наиболее тяжелых условий резания (черновая обработка стальных слитков и поковок)
Соответствие некоторых отечественных марок легированных быстрорежущих сталей с зарубежными аналогами представлено в таблице 4.4.
Классификация и маркировка сталей
Сталями принято называть сплавы железа с углеродом, содержание до 2,14% углерода. Кроме того, в состав сплава обычно входят марганец, кремний, сера и фосфор; некоторые элементы могут быть введены для улучшения физико-химических свойств специально (легирующие элементы).
Стали, классифицируют по самым различным признакам. Мы рассмотрим следующие:
1. Химический состав.
В зависимости от химического состава различают стали углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) и легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79). В свою очередь углеродистые стали могут быть:
A) малоуглеродистыми, т. е. содержащими углерода менее 0,25%;
Б) среднеуглеродистыми, содержание углерода составляет 0,25-0,60%
B) высокоуглеродистыми, в которых концентрация углерода превышает 0,60%
Легированные стали подразделяют на:
а) низколегированные содержание легирующих элементов до 2,5%
б) среднелегированные, в их состав входят от 2,5 до 10% легирующих элементов;
в) высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов.
2. Назначение.
По назначению стали бывают:
1) конструкционные, предназначенные для изготовления строительных и машиностроительных изделий.
2) Инструментальные, из которых изготовляют режущий, мерительный, штамповый и прочие инструменты. Эти стали содержат более 0,65% углерода.
3) С особыми физическими свойствами, например, с определенными магнитными характеристиками или малым коэффициентом линейного расширения: электротехническая сталь, суперинвар.
4) С особыми химическими свойствами, например, нержавеющие, жаростойкие или жаропрочные стали.
3. Качество.
В зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора-стали подразделяют на:
1. Стали обыкновенного качества, содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора.
2. Качественные - до 0,035% серы и фосфора каждого отдельно.
3. Высококачественные - до 0.025% серы и фосфора.
4. Особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до 0,015% серы.
4. Степень раскисления.
По степени удаления кислорода из стали, т. е. По степени её раскисления, существуют:
1) спокойные стали, т. е., полностью раскисленные; такие стали обозначаются буквами “сп” в конце марки (иногда буквы опускаются);
2) кипящие стали - слабо раскисленные; маркируются буквами "кп";
3) полу спокойные стали, занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими; обозначаются буквами "пс".
Сталь обыкновенного качества подразделяется еще и по поставкам на 3 группы:
1) сталь группы А поставляется потребителям по механическим свойствам (такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора);
2) сталь группы Б - по химическому составу;
3) сталь группы В - с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.
В зависимости от нормируемых показателей (предел прочности σ, относительное удлинение δ%, предел текучести δт, изгиб в холодном состоянии) сталь каждой группы делится на категории, которые обозначаются арабскими цифрами.
Алексей
Более полней ,все ,поверхностно, про марки стали, и класификацию, спасибо думаю расширите ,в школе больше приподовали, спасибо за понимание
Спасибо за информацию! Этого хватит чтобы ответить на билет, по экзамену, который является не основным предметом)
С)Чем выше температура нагрева, тем ниже твердость.
А) Нормализация. В) Улучшение. С) Сфероидизация. D) Полная закалка.
№ 178. Как влияет большинство легирующих элементов на превращения в стали при отпуске?
А) Сдерживают процесс мартенситно-перлитного превращения, сдвигая его в область более высоких температур.
В) Не влияют на превращения при отпуске.
C) Сдвигают процесс мартенситно-перлитного превращения в область более низких температур.
D) Ускоряют мартенситно-перлитное превращение.
№ 179. Как называется обработка, состоящая в длительной выдержке закаленного сплава при комнатной температуре или при невысоком нагреве?
А) Рекристаллизация. В) Нормализация. С) Высокий отпуск. D) Старение.
№ 180. Как называется термическая обработка стали, состоящая в нагреве ее выше А3 или Ат, выдержке и последующем охлаждении вместе с печью?
А) Неполный отжиг.
В) Полный отжиг.
С) Рекристаллизационный отжиг.
№ 181. Какой отжиг следует применить для снятия деформационного упрочнения?
А) Рекристаллизационный.
В) Полный (фазовую перекристаллизацию).
№ 182. Какова цель диффузионного отжига?
А) Гомогенизация структуры.
В) Снятие напряжений в кристаллической решетке
С) Улучшение ферритной составляющей структуры. D) Получение зернистой структуры.
№ 183. Как регулируют глубину закаленного слоя при нагреве токами высокой частоты?
В) Интенсивностью охлаждения.
С) Частотой тока.
D)Типом охлаждающей жидкости.
№ 184. Как называется термическая обработка стали, состоящая из нагрева ее до аустенитного состояния и последующего охлаждения на спокойном воздухе?
А) Истинная закалка. В) Улучшение. С) Неполный отжиг. D) Нормализация.
№ 185. Какими особенностями должна обладать диаграмма состояния системы насыщаемый металл - насыщающий компонент для осуществления химико-термической обработки?
А) ХТО возможна только для систем, образующих механические смеси кристаллов компонентов.
В) Должна быть высокотемпературная область значительной растворимости компонента в металле.
С) ХТО возможна только для систем, образующих непрерывные твердые растворы.
D) В диаграмме должны присутствовать устойчивые химические соединения.
№ 186. Какие из сплавов системы А-В (рис. 44) могут быть подвергнуты химико-термической обработке?
А) Сплавы, лежащие между Е и b, могут быть насыщены компонентом А.
В) Сплавы, лежащие между а и с, могут быть насыщены компонентом В.
С) Все сплавы могут быть насыщены как компонентом А, так и В.
D) Ни один из сплавов не может быть подвергнут ХТО.
№ 187. Как называется обработка, состоящая в насыщении поверхности стали углеродом?
А) Цементация. В) Нормализация. С) Улучшение. D) Цианирование.
№ 188. Какова конечная цель цементации стали?
А) Создание мелкозернистой структуры сердцевины.
В) Повышение содержания углерода в стали.
С) Получение в изделии твердого поверхностного слоя при сохранении вязкой сердцевины.
D) Увеличение пластичности поверхностного слоя.
№ 189. Что такое карбюризатор?
А)Вещество, служащее источником углерода при цементации.
В) Карбиды легирующих элементов.
С) Устройство для получения топливовоздушной среды. D) Смесь углекислых солей.
№ 190. Какова структура диффузионного слоя, полученного в результате цементации стали?
Начиная от поверхности, следуют структуры .
А) цементит + перлит; перлит; перлит + феррит.
В) цементит + феррит; перлит; феррит.
С) перлит + феррит; феррит; феррит + цементит.
D) перлит; перлит + + цементит; цементит + феррит.
№ 191. Чем отличается мартенсит, полученный после закалки цементованного изделия, в сердцевинных участках от мартенсита в наружных слоях?
А) В сердцевине из-за низкой прокаливаемости сталей образуются структуры перлитного типа.
_В) В наружных слоях мартенсит высокоуглеродистый, в сердцевине - низкоуглеродистый.
С) В сердцевине мартенсита нет.
D) В наружных слоях мартенсит мелкоигольчатый, в сердцевине - крупноигольчатый.
№ 192. Как называется обработка, состоящая в насыщении поверхности стали азотом и углеродом в расплавленных солях, содержащих группу CN?
С) Цианирование. D) Модифицирование.
№ 193. Как называется обработка, состоящая в насыщении поверхности стали азотом и углеродом в газовой среде?
А) Цианирование. В) Улучшение. С) Модифицирование. D) Нитроцементация.
№ 194. Какие стали называют цементуемыми?
А) Высокоуглеродистые (более 0,7 % С).
С) Малоуглеродистые (0,1 . 0,25 % С).
D) Среднеуглеродистые (0,3 . 0,5 % Су
№ 195. В поле микроскопа около четверти площади микрошлифа занято перлитом. Сталь какой марки может находиться под микроскопом?
А) 40. В) 05. С) 10.D)20.
№ 196. Какая из приведенных в ответах сталей относится к заэвтектоидным?
А) Ст1кп. В) У10А. С) 10пс. D) A11.
№ 197. Какой из признаков может характеризовать кипящую сталь?
А) Низкое содержание кремния. В) Высокая плотность отливки. С) Низкая пластичность. D) Низкое содержание марганца.
№ 198. Какую сталь называют кипящей (например, СтЗкп)?
А) Сталь, обладающую повышенной плотностью.
В) Сталь, доведенную до температуры кипения.
С) Сталь, раскисленную марганцем, кремнием и алюминием
D) Сталь, раскисленную только марганцем.
№ 199. Что является основным критерием для разделения сталей по качеству?
А) Степень раскисления стали.
В) Степень легирования стали.
_С) Содержание в стали серы и фосфора.
D) Содержание в стали неметаллических включений.
№ 200. Каково предельное содержание серы и фосфора в высококачественных сталях?
A) S - 0,05 %, Р - 0,04 %.
В) S - 0,015 %, Р - 0,025 %.
С) S.- 0,025 %, Р - 0,025 %.
D) S - 0,035 %, Р - 0,035 %.
№ 201. Каково предельное содержание серы и фосфора в качественных сталях?
A) S - 0,015 %, Р - 0,025 %.
В) S - 0,025 %, Р - 0,025 %..
C)_S - 0,035 %,Р - 0,035 %.
D) S - 0,05 %, Р - 0,04 %.
№ 202. К какой категории по качеству принадлежит сталь Стбсп?
А) К высококачественным сталям. В) К особовысококачественным сталям. С) К качественным сталям. D) К сталям обыкновенного качества.
№ 203. К какой категории по качеству принадлежит сталь 05кп?
А) К сталям обыкновенного качества.
B) C качественным сталям.
С) К высококачественным сталям.
D) К особовысококачественным сталям.
№ 204. Содержат ли информацию о химическом составе (содержании углерода) марочные обозначения сталей обыкновенного качества, например, Ст4?
А) Нет. Число 4 характеризует механические свойства стали.
В) Нет.
С) Да. В сплаве Ст4 содержится 0,4 % углерода.
D) Да. В сплаве Ст4 содержится 0,04 % углерода.
№ 205. Какой из сплавов СтЗсп или сталь 30 содержит больше углерода?
В) В обоих сплавах содержание углерода одинаково.
D)) Для ответа на поставленный вопрос следует состав сплава СтЗсп уточнить по ГОСТ 380-94.
№ 206. Изделия какого типа могут изготавливаться из сталей марок 65, 70?
А) Изделия, изготавливаемые глубокой вытяжкой.
В) Пружины, рессоры.
C) Неответственные элементы сварных конструкций. D) Цементуемые изделия.
№ 207. Каков химический состав стали 20ХНЗА?
А) ~ 0,2 % С, не более 1,5 % Сr, ~ 3 % Ni. Сталь высококачественная.
В) ~ 2% С, не более 1,5 % Сг и N, ~ 3 % Ni.
С) ~ 0,02 % С, ~ 3 % N и ~ по 1 % Сr и Ni.
D) ~ 20 % Сr, не более 1,5 % Ni и около 3 % N.
№ 208. Каков химический состав сплава 5ХНМА?
А) ~ 0,5 % С; не более, чем по 1,5 % Сг, Ni и Мо. Сталь высокого качества.
В) ~ 5 % С; не более, чем по 1,5 % Сг, Ni, Mo и N.
С) ~ 0,05 % С; не более, чем по 1,5 % Сr, Ni и Мо. Сталь высокого качества.
D) ~ 5 % Сr; Ni, Mo и N не более, чем по 1,5 %.
№ 209. Какие стали называют автоматными?
А) Стали, предназначенные для изготовления ответственных пружин, работающих в автоматических устройствах.
В) Стали, длительно работающие при цикловом знакопеременном нагружении.
С) Стали с улучшенной обрабатываемостью резанием, имеющие повышенное содержание серы или дополнительно легированные свинцом, селеном или кальцием.
D) Инструментальные стали, предназначенные для изготовления металлорежущего инструмента, работающего на станках-автоматах.
№ 210. К какой группе материалов относится сплав марки А20?
А) К углеродистым инструментальным сталям.
В) К углеродистым качественным конструкционным сталям.
С) К сталям с высокой обрабатываемостью резанием. D) К сталям обыкновенного качества.
№ 211. К какой группе материалов относится сплав марки АЦ20? Каков его химический состав?
А) Конструкционная сталь, содержащая ~ 0,2 % С и легированная N и Zr.
B) Высококачественная конструкционная сталь, содержащая ~ 0,2 % С и ~ 1 % Zr.
C) Автоматная сталь. Содержит ~ 0,2 % С, легирована Са с добавлением РЬ и Те.
D)Алюминиевый сплав, содержащий ~ 2 % Zn.
№ 212. К какой группе материалов относится сплав марки АС40? Каков его химический состав?
А) Высококачественная конструкционная сталь. Содержит около 0,4 % углерода и около 1 % кремния.
В) Антифрикционный чугун. Химический состав в марке не отражен.
С) Конструкционная сталь, легированная азотом и кремнием. Содержит около 0,4 % углерода.
D)Автоматная сталь. Содержит около 0,4 % углерода, повышенное количество серы, легирована свинцом.
№ 213. Даны две марки сталей: 40Х9С2 и 40X13. Какая из них коррозионно-стойкая (нержавеющая)?
В) 40X13.
С) Ни одна из этих марок сталей не может быть отнесена к коррозионно-стойким (нержавеющим).
D) Обе марки относятся к коррозионно-стойким (нержавеющим) сталям.
№ 214. Какие металлы называют жаростойкими?
А) Металлы, способные сопротивляться часто чередующимся нагреву и охлаждению.
В) Металлы, способные сопротивляться коррозионному воздействию газа при высоких температурах.
С) Металлы, способные сохранять структуру мартенсита при высоких температурах.
D) Металлы, способные длительное время сопротивляться деформированию и разрушению при повышенных температурах.
№ 215. Какие металлы называют жаропрочными?
А) Металлы, способные сохранять структуру мартенсита при высоких температурах.
С) Металлы, способные длительное время сопротивляться деформированию и разрушению при повышенных температурах.
D) Металлы, способные сопротивляться часто чередующимся нагреву и охлаждению.
№ 216. Какие стали называют мартенситно-стареющими?
А) Стали, в которых мартенситно-перлитное превращение протекает при естественном старении.
В) Стали, в которых мартенсит образуется как следствие закалки и старения.
С) Безуглеродистые высоколегированные сплавы, упрочняющиеся после закалки и старения вследствие выделения интерметаллидных фаз.
D) Высоколегированные аустенитные стали, упрочняемые закалкой и последующей термомеханической обработкой с большими степенями обжатия.
№ 217. К какой группе материалов относится сплав марки У10А? Каков его химический состав?
А) Высококачественная углеродистая конструкционная сталь. Содержит около 0,1 % С.
В) Высокоуглеродистая сталь. Содержит около 1 % С, легирована N.
С) Титановый сплав. Содержит около 10 % А1.
D)Высококачественная углеродистая инструментальная сталь. Содержит около 1 % С.
№ 218. Какова форма графита в чугуне марки КЧ 35-10?
А) Пластинчатая. В) Хлопьевидная. С) В этом чугуне графита нет. D) Шаровидная.
№ 219. Графит какой формы содержит сплав СЧ 40?
А) Пластинчатой. В) Шаровидной. С) Хлопьевидной. D) В сплаве графита нет.
№ 220. Графит какой формы содержится в сплаве ВЧ 50?
А) Шаровидной. В) Хлопьевидной. С) В сплаве графита нет. D) Пластинчатой.
№ 221. Что означает число 10 в марке сплава КЧ 35-10? А) Относительное удлинение в процентах.
В) Ударную вязкость в кДж/м 2 .
С) Временное сопротивление в кгс/мм 2 .
D) Предел текучести в МПа.
№ 222. Что означает число 40 в марке сплава СЧ 40?
А) Предел текучести в МПа.
В) Предел прочности при изгибе в кгс/мм 2 .
С) Ударную вязкость в кДж/м 2 .
D) Временное сопротивление в кгс/мм 2 .
2.2 Цветные металлы и сплавы
№ 223. Какими из приведенных в ответах свойств характеризуется медь?
А) Низкой tпл (651 °С), низкой теплопроводностью, низкой плотностью (1740 кг/м 3 ).
В) Низкой tпл (327 °С), низкой теплопроводностью, высокой плотностью (11 600 кг/м 3 ).
С) Высокой tпл (1083 °С), высокой теплопроводностью, высокой плотностью (8940 кг/м 3 ).
D) Высокой tпл (1665 °С), низкой теплопроводностью, низкой плотностью (4500 кг/м 3 ).
№ 224. Каков тип кристаллической решетки меди?
А) В модификации а-ГПУ, в модификации β-ОЦК.
В) Кубическая гране-центрированная.
С) Гексагональная плотноупакованная.
D) Кубическая объемно-центрированная.
№ 225. Что такое латунь?
А) Сплав меди с цинком.
В) Сплав железа с никелем.
С) Сплав меди с оловом.
D) Сплав алюминия с кремнием.
№ 226. Каково максимальное содержание цинка в латунях, имеющих практическое значение?
А) 43 %. В) 39 %. С) 52 %. D) 18 %.
№ 227. Как влияет увеличение концентрации цинка на прочность и пластичность а-латуней?
А) Обе характеристики снижаются.
В) Обе характеристики возрастают.
C) Прочность увеличивается, пластичность снижается.
D) Прочность снижается, пластичность растет.
№ 228. Как влияет на прочность и пластичность
(а + β)-латуней увеличение концентрации цинка?
А) Прочность и пластичность снижаются.
В) Прочность и пластичность увеличиваются.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!
Анализ углерода, серы и фосфора
Сталь - наиболее распространенный сплав железа с углеродом, в который входит ряд неизбежных примесей (Мп, Si, S, Р, О, N, Н и др.). Все они оказывают влияние на свойства стали, поэтому химический анализ - обязательный элемент системы качества на предприятии.
- Анализ на углерод. Углерод - основной компонент стали, который представлен в ней в разных формах, и определяет его марку и основные свойства.
- Анализ на серу и фосфор. Сера и фосфор трудноудаляемые элементы, которые попадают при выплавке стали в основном из чугуна. Они считаются вредными примесями, так как ухудшают качество стали. Максимально допустимое содержание серы не более 0,06%, а фосфора - 0,05%. В ходе плавки металла стараются провести мероприятия по десульфурации и дефосфорации, чтобы снизить влияние этих элементов.
Влияние углерода, серы и фосфора на качество стали
Определение углерода, серы и фосфора в стали для металлургов, литейщиков и машиностроителей имеет первоочередную важность. Это позволяет получить качественную продукцию и исключить неисправимый брак. Государственные стандарты регламентируют содержание примесей в стали и методы определения их содержания.
Углерод в стали
Углерод - полиморфный неметаллический элемент, который способен растворяться в железе в жидком и твердом состоянии с образованием твердых растворов - феррита и аустенита. Кроме этого, он создает с железом химическое соединение - цементит (Fe3C), и может быть представлен в высокоуглеродистых сталях в виде графита.
В зависимости от содержания углерода стали классифицируются на:
- низкоуглеродистые (до 0,3% С);
- среднеуглеродистые (0,3-0,6% С);
- высокоуглеродистые (более 0,6% С).
Содержание углерода оказывает влияние на структуру стали, количество и соотношение фаз, поэтому определяет показатели твердости и пластичности металла. При повышении содержания углерода происходит снижение ударной вязкости, и повышается порог хладноломкости. Увеличение концентрации C приводит к изменению и электрических свойств: растет сопротивление и коэрцитивная сила, уменьшается магнитная проницаемость и плотность магнитной индукции.
С ростом углерода происходит ухудшение литейных свойств, обрабатываемость давлением, резанием и свариваемость. Обработка резанием низкоуглеродистых сталей также затрудняется.
Сера в стали
Сера - вредная примесь, основными источниками которой служат передельный чугун и руда, используемые при выплавке стали. Она способна растворяться в жидком железе, а в процессе кристаллизации образует FeS. Сульфид железа образует с железом эвтектику с низкой температурой плавления, которая располагается по границам зерен. При технологическом нагреве до температуры обработки металла давлением она оплавляется, а при деформировании становится причиной надрывов и трещин. Это явление называется красноломкостью, так как сталь при температуре 900-1000℃ становится ярко-красного цвета.
Повышение содержания серы нелинейно влияет на порог хладноломкости: сначала происходит его повышение, а при повышении содержания MnS он понижается. Негативное влияние сера оказывает на свариваемость и коррозионную стойкость.
Фосфор в стали
Фосфор относится к вредным примесям стали, источником которой служат шихтовые материалы, в основном - чугун. Он способен в значительных количествах растворяться в феррите, что приводит к искажению кристаллической решетки. Одновременно с этим происходит увеличение временного сопротивления и предела текучести, уменьшение пластичности и вязкости. Увеличение содержания фосфора становится причиной повышения порога хладноломкости и уменьшения работы развития трещины.
Фосфор в значительной мере подвержен ликвации, что приводит к резкому снижению вязкости в центральной части слитка. В настоящее время технологии глубокой очистки стали от фосфора не существует.
Оптико-эмиссионный спектральный анализ C, S, P.
Оптико-эмиссионные спектрометры - универсальные приборы, которые способны решать широкий круг аналитических задач. В основу их работы лежат принципы атомно-эмиссионного спектрального анализа элементного состава вещества:
- спектр возбужденных атомов и ионов индивидуален для каждого элемента;
- интенсивность спектральной линии находится в зависимости от концентрации элемента в исследуемой пробе.
Эмиссионные спектральные приборы находят широкое применение в металлургии, что обусловлено следующими преимуществами метода:
- Возможность исследования проб в различном агрегатном состоянии.
- Анализ носит неразрушающий характер.
- Количество исследуемых элементов практически не ограничено. В их число входят углерод, сера и фосфор, которые представляют особый интерес для металлургов.
- Для проведения исследования в качестве пробы достаточно малого количества вещества.
- Высокая чувствительность и точность.
- Экспрессность.
- Возможность проведения сертификационного анализа.
Для анализа углерода, серы и фосфора с использованием эмиссионных спектрометров должны быть созданы в приборе определенные условия, а именно: бескислородная атмосфера. В противном случае определить элементы, длина волны которых короче 185 нм, не представляется возможным. В настоящее время удаление кислорода в приборе осуществляется двумя способами:
- путем прокачки инертным газом;
- вакуумированием.
Каждая из систем декислородизации имеет определенные особенности эксплуатации и обслуживания, поэтому при выборе прибора для анализа углерода, серы и фосфора следует учитывать их преимущества и недостатки. Это позволит подобрать спектрометр, который оптимально соответствует аналитической задаче, требованиям к точности результатов исследований и имеет удовлетворительные экономические показатели.
Оптико-эмиссионные приборы, предусматривающие прокачку инертным газом
В спектральных приборах для декислородизации используют чаще всего аргон. Для удаления кислорода предусматривается одна из следующих систем:
- Открытая. В результате продувки происходит вытеснение кислорода, а инертный газ удаляется из прибора в окружающую атмосферу.
- Замкнутая. При прохождении инертного газа происходит захват кислорода, который в дальнейшем очищается с помощью фильтра. Газ продолжает движение по замкнутой системе, давление в которой обеспечивает насос.
Приборы с открытой системой декислородизации отличаются простотой конструкции и меньшей стоимостью. Однако в этом случае степень очистки находится на низком уровне, а аргон расходуется безвозвратно. Применение подобных спектрометров целесообразно при пониженных требованиях к аналитическим характеристикам, как со стороны потребителя, так и со стороны производителя.
Конструкция приборов с замкнутой системой декислодизации усложняется, так как для обеспечения функциональности необходимы дополнительные компоненты и их обслуживание:
- Насос с блоком питания.
- Баллон с газом для компенсации потерь.
- Дополнительный фильтрующий элемент.
Каждый из этих компонентов прибора требует обслуживания, а расходные материалы - замены, что связано с дополнительными расходами. Кроме этого, в результате непрофессиональных действий обслуживающего персонала возникает риск завоздушить систему при замене фильтра. Ликвидация последствий этого требует не только с дополнительных материальных затрат, но и времени.
Оптико-эмиссионные приборы с системой вакуумирования
Система вакуумирования позволяет получить низкую остаточную концентрацию кислорода, которая во много раз ниже, чем в открытой системе декислородизации, и сопоставима с лучшими результатами, полученными в замкнутых. Следует отметить, что при этом нет необходимости использования инертного газа.
Такая система удаления кислорода применяется в наиболее совершенных спектральных приборах. В них установлен масляный насос, который дополняется специальными ловушками для масла. Кроме этого, предусмотрен клапан, который при аварийном отключении электропитания, не допускает повреждения спектрометра маслом в результате его проникновения в вакуумную магистраль.
Двухступенчатые масляные форвакуумные насосы - наиболее предпочтительное оборудование по сравнению безмасляными мембранными моделями. Они имеют сопоставимую стоимость, но при этом в десятки раз превосходят последние по степени удаления кислорода, а также обладают значительным ресурсом и намного проще в обслуживании.
Универсальные настольные и стационарные спектрометры Искролайн 100/300 - отличные образцы приборов, в которых для удаление кислорода реализована система вакуумирования. Они способны определять более 70 элементов, в число которых входят углерод, сера и фосфор, с пределом детектирования до 0,0001% Приборы позволяют быстро и точно проводить спектральный анализ сталей, и отличаются высоким спектральным разрешением, высокой сходимостью результатов измерений и высоким качеством изготовления.
Классификация, свойства и назначение стали
Перлитный класс - сталь, имеющая после нормализации структуру перлит (сорбит или тростит), перлит (сорбит или тростит) + феррит, перлит (сорбит или тростит) + заэвтектоидные карбиды (строительные, конструкционные и инструментальные углеродистые и низколегированные стали).
Мартенситный класс - сталь со сниженной критической скоростью закалки, имеющая после охлаждения на воздухе мартенситную структуру ( высоколегированная конструкционная, инструментальная и некоторые марки нержавеющей стали).
Аустенитный класс - сталь, в которой под влиянием легирующих элементов точка полиморфного превращения твердого раствора на базе γ - железа в твердый раствор на базе α - железа находится ниже комнатной температуры; после нормализации структура такой стали состоит обычно из аустенита или аустенита и карбидов (высоколегированного нержавеющая, жаростойкая и жаропрочная стали).
Ферритный класс - сталь, легированная элементами, суживающими и замыкающими на диаграмме состояния область существования твердого раствора на базе α - модификации железа, при определенном содержании этих легирующих элементов сталь после нормализации будет иметь структуру феррита или феррита и карбидов ( высокохромистая, нержавеющая, жаропрочная, жароуплрная стали)
Карбидный класс - сталь с высоким содержанием углерода и карбидообразующих элементов: в литом состоянии в структуре такой стали имеется карбидная эвтектика, в деформированном состоянии - первичные (эвтектические) вторичные карбиды. Типичным периметром стали карбидного класса может служит быстрорежущая сталью
По способу производства различают:
1. Сталь обыкновенного качества (или рядовая сталь) - углеродистая сталь с содержанием углерода не более 0,6%; она выплавляется чаще всего в больших мартеновских печах, а также в бессемеровских и томасовских конвертерах и разливается в сравнительно крупные слитки.
По ГОСТ 380-60 стали обыкновенного качества, поставляемые по механическим свойствам (группа А), обозначаются Ст.0, Ст.1, Ст.3, Ст.4, Ст.5, Ст.6, Ст.7: поставляемые по химическому составу (группа Б): а) мартеновская - МСт.0, МСт.1, МСТ.4, МСт.5, Мст.6, Мст.7 и б) бессемеровская - БСт.0, БСт.3, БСт.4, БСт.5, БСт,6; поставляемая по химическому составу и механическим свойствам (группа В): Вст.1, ВСт.2 и т.п.
2. Сталь качественная - углеродистая или легированная сталь, выплавляемая в основных мартеновских печах с соблюдением более строгих требований к составу, процессам плавки и разливки. Содержание серы и фосфора в качественной стали не должно превышать (в зависимости от марки) 0,04% каждого из этих элементов. Количество неметаллических включений меньше, чем в стали обыкновенного качества.
3. Сталь высококачественная - углеродистая или легированная, чаще всего усложненного химического состава. Такая сталь выплавляется в электрических или кислых мартеновских печах небольшого тоннажа. Для высококачественной стали установлены суженные пределы содержания элементов. Содержание серы и фосфора в высококачественной стали не должно превышать соответственно 0,030 и 0,035% (для некоторых марок стали установлено еще более низкое содержание этих элементов). Эта сталь обладает также повышенной чистотой по неметаллическим включениям. Высококачественная сталь обозначается буквой А, помещаемой после обозначения марок.
По применению различают:
Класс I - Сталь строительная, применяемая для строительных целей. По химическому составу - эта сталь главным образом углеродистая, а по способу производства - сталь обыкновенного качества (рядовая). Эта сталь, как правило, не подвергается термической обработке (закалке) и используется в состоянии, полученном обработкой давлением. Однако в последнее время показана возможность упрочнения этой стали в результате закалки с прокатного нагрева.
Класс II - сталь машиностроительная (конструкционная). По химическому составу - это сталь углеродистая или легированная, по способу производства - качественная или высококачественная. Большая часть стали этого класса подвергается термической обработке. Для менее ответственных или малонагруженных деталей болты, клинья, дышала, валы маломощных механизмов и т. п) применяются также более дешевая сталь обыкновенного качества марок Ст.4, Ст.5, Ст.6, и Ст.7. Кроме того применяют стали марок Ст.2 и Ст.3, используемые главным образом для строительных целей.
Класс III - сталь инструментальная. По химическому составу сталь углеродистая и легированная, а по способу производства - качественная и очень редко (для наименее ответственного, например, слесарного инструмента) рядовая сталь. Инструментальная сталь по содержанию и по структуре - главным образом заэвтектоидная сталь, этим она заметно отличается от строительной и конструкционной стали (доэвтектоидной стали). Лишь в особых случаях инструментальная сталь применяется в качестве конструкционной для деталей машин специализированного назначения 9шарикоподшипники, пружины). Для инструментов некоторых типов (например, для молотовых штампов) применяется также доэвтектоидная сталь.
Класс IV - сталь с особыми физическими свойствами. По химическому составу - это легированная сталь а по способу производства - высококачественная или качественная сталь, требующая в отдельных случаях соблюдения специальных условий выплавки (например, в вакууме, электрошлаковым переплавом или в атмосфере инертных газов) и последующей обработки.
Класс I. Сталь строительная
Углеродистая сталь
Строительная сталь - это обычно углеродистая обыкновенного качества. Строительная сталь большей частью поставляется металлургическими заводами по механическим свойствам (сталь группы А ГОСТ 380-60) и применяется в состоянии поставки (таблица 3)
В сертификате хотя и указывается химический состав, но он не является обязательным, за исключением особых случаев. Однако по требованию потребителя должны быть гарантированы:
а) содержание углерода не выше верхнего предела, указанного в таблице 4;
б) содержание серы и фосфора в соответствии с нормами, приведенными таблице 4;
в) содержание хрома, никеля и меди - не более 0,30% каждого элемента.
Кроме указанных испытаний, сталь может по требованию потребителя испытывается на ударную вязкость при 20 о С и на загиб в холодном состоянии и свариваемость.
Строительная сталь поставляется по химическому составу в случае требования потребителя, если последний подвергает ее горячей обработке - сталь группы В по ГОСТ 380-60 (таблице 4.)
Строительная сталь, поставляемая по механическим свойствам с дополнительными требованиями по химическому составу, соответствует подгруппе В.
Механические свойства стали должны соответствовать таблице 3, за исключением стали марки ВСт. 3кп (толщина сортового металла свыше 40 до 100 мм), для которой σт ≥ 23 кГ/мм 2 .
Верхние пределы содержания углерода серы и фосфора, а также кремния (для спокойной и полуспокойной стали) должны соответствовать таблице 4. Содержание кремния в спокойной стали марки ВСт. 3-0,12-0,22%, а для стали ВСт. 4 и ВСт. 5 - в пределах 0,12-0,25 %. Предельное содержание хрома, никеля и меди не более 0,30 % каждого элемента, а их суммарное содержание не более 0,60%. Содержание мышьяка в стали не более 0,08 %.
По способу изготовления следует различать две группы строительной углеродистой стали:
1) сталь спокойную, в процессе выплавки которой были проведены в достаточно полной степени операции раскисления и была уменьшена газонасыщенность стали;
2) сталь кипящую, менее раскисленную (более дешевую), при застывании которой в слитках образуется много газовых пузырей, в большей части заваривающихся при горячей обработке.
Кипящая сталь обладает лучшей способностью к холодной деформации. По сравнению со спокойной сталью она несколько хуже принимает сварку и более склонна к старению (синеломкости) вследствие повышенного содержания в ней газов. Поэтому ее не рекомендуется применять в котлах, баках и других аппаратах, работающих при температурах выше 150-200 о С. Кроме того, кипящая мартеновская, а также бессемеровская и томасовская стали более значительно, чем спокойная мартеновская сталь, снижает ударную вязкость при понижении температуры (особенно ниже 0 о С).
Легированная сталь
Легированная сталь для строительных целей не имеет столь широкого применения, как углеродистая сталь. Однако в последнее время применение низколегированной стали резко возросло. В таблице 5 приведены некоторые наиболее известные составы легированной стали, а в таблице 6 - ее механические свойства.
Класс II. Сталь машиностроительная (конструкционная)
Машиностроительные стали по основным особенностям, определяющим область их применения в промышленности, распределяются на два подкласса: подкласс А - стали общего назначения (группы 3-6); подкласс В - стали специализированного назначения (группы 7-13)
Стали общего назначения
Эти стали применяются для изготовления различных деталей и изделий в различных отраслях машиностроения (автомобильной, авиационной, станкостроения и др.) Наиболее важной характеристикой, по которой выбираются эти стали, являются механические свойства.
Однако машиностроительные стали могут обладать при одинаковом содержании углерода, но различном содержании легирующих элементов, близкими механическими свойствами в деталях или образцах небольшого диаметра (или толщины), но заметно различаются по механическим свойствам в деталях крупного сечения. Поэтому марки машиностроительной стали для изготовления изделий надо выбирать с учетом толщины изделия, а следовательно, и прокаливаемости стали.
В связи с этим машиностроительные (конструкционные) стали общего назначения распределены на следующие группы:
а) сталь небольшой прокаливаемости, прокаливающаяся полностью в деталях диаметром не более 10-15 мм 9групп 3);
б) сталь средней прокаливаемости, прокаливающаяся полностью в деталях диаметром до 25-35 мм 9группа 4);
в) сталь повышенной прокаливаемости, прокаливающаяся полностью в деталях диаметром до 50-75 мм 9группа 50;
г) сталь высокой прокаливаемости, прокаливающаяся в деталях диаметром более 75-100 мм, обладающая, кроме того, высокими прочностью и вязкостью после термической обработки (группа 6).
Жаропрочные стали и сплавы.
Жаропрочными называют стали и сплавы, сопротивляющиеся при повышенных (высоких) температурах деформации и разрушению под действием приложенных напряжений. О жаропрочности судят по результатам длительных испытаний на растяжение (реже на кручении и изгиб) при высоких температурах; для ориентировочных суждений пользуется также результатами кратковременных испытании на разрыв в горячем состоянии.
Теплоустойчивые стали также относятся к группе жаропрочных, поскольку они отличаются лишь более умеренными температурами службы (до 550 о С), когда скорость окисления незначительна. Основными характеристиками жаропрочности являются предел позуче5сти и предел длительной прочности.
Свойства, характеризующие жаропрочность металлов.
Ползучесть - свойство металла медленно и непрерывно пластически деформироваться при статистическом нагружении, особенно при высоких температурах. Металлы и сплавы, подвергнутые статистическому нагружению, в определенных температурных условиях, зависящих от природы и свойств металла, приобретают способность получать остаточные деформации ("ползти") даже в тех случаях, когда действующие напряжения значительно ниже предела упругости (текучести) данного металла при данной температуре. Основными факторами, обуславливающими ползучесть, являются напряжение, температура и время. Ползучесть определяется также рядом внутренних факторов, связанных с химическим составом, структурой и свойствами металла, некоторые из которых задержит, а другие, наоборот, усиливают развитие ползучести.
Деформация ползучести -величина пластической деформации в процентах, полученная деталью при ползучести за данный промежуток времени.
Скорость ползучести - величина пластической деформации (линейной), называемая ползучестью, отнесенная к единице длины в единицу времени. Скорость ползучести определяется обычно во второй (устанавливающийся) стадии ползучести и измеряется в % /ч или мм/ч.
Физический предел ползучести - определенное для каждой данной температуры предельное напряжение, при котором скорость ползучести становится равной нулю (в инженерных расчетах не используется)
Условный (технический) предел ползучести - напряжение, при котором скорость ползучести на устанавливающемся участке кривой ползучести или суммарная деформация ползучести за определенный промежуток времени не превышает некоторой обусловленной (допустимой) величины. В практике машиностроения в качестве условного предела ползучести наиболее часто принимают напряжение, вызывающее суммарную деформацию в 1% за 1000; 10 000 и 100 000 ч, что соответствует скорости ползучести 10 -3 ; 10 -4 и 10 -5 %/ч.
Длительная прочность - сопротивление металла разрушению от действия длительно приложенной статической нагрузки, особенно при высоких температурах; характеризуется пределом длительной прочности.
Предел длительной прочности - напряжение, которое в условиях ползучести, создаваемой постоянным напряжением и температурой, приводит к разрушению в течении заданного промежутка времени; в зависимости от последнего различают пределы длительной прочности σ 100, σ 1000, σ 10 000 и т.д. (индексы указывают время, через которое произошло разрушение).
Длительная пластичность - совокупность пластических свойств в условиях длительного нагружения при высоких температурах; условно характеризуется величинами относительного удлинения и относительного сужения при разрыве, а также рядом других условных критериев, например, "ресурса пластичности" и др.
Релаксация напряжений - происходящий под влиянием температуры, напряжения и времени процесс самопроизвольного снижения напряжений в упругонапряженном изделии, поставленном в условия, которые не позволяют ему изменить величину суммарной начальной деформации (например, в затянутых болтовых соединениях). Релаксация происходит примерно при тех же температурах и напряжениях, что и ползучесть. Она может иметь место и при комнатных температурах, если используются материалы, способные к ползучести при комнатных температурах, например, свинец и медь. Отличие релаксации от ползучести заключается в том, что при релаксации напряжение σ уменьшается при постоянстве суммарной начальной деформации (удлинение ε), а при ползучести, наоборот, напряжение σ постоянно, а деформация ε увеличивается. При релаксации напряжение, следовательно, соотношение величин упругой и пластической деформации, из которых складывается начальная деформация, не остается постоянным, так как происходит постепенное нарастание пластической деформации за счет упругой. Общая пластическая деформация при релаксации значительно меньше, чем при ползучести.
Скорость релаксации - υr - скорость снижения напряжения υ при релаксации: υr = σ / t. Скорость релаксации возрастает с увеличением напряжения σ и уменьшается с увеличением времени релаксации t. При одном и том же напряжении скорость релаксации тем меньше, чем длительнее время, в течение которого произошло снижение напряжения до заданной величины.
Термическая усталость - явление разрушения металла под действием циклических температурных напряжений, возникающих в результате периодических колебаний рабочей температуры и вызывающих температурные расширения, опасные для прочности. Термическая усталость представляет особую опасность для тех деталей, которые по конфигурации (тонкие стенки) и условиям службы подвергаются быстрым нагревам и охлаждениям при изменении теплового режима машин. Наиболее серьезные повреждения от термической усталости возникают в деталях, испытывающих очень высокие нагревы и подвергающихся поэтому наиболее резким колебаниям температур (пламенные трубы камер сгорания, форсажные камеры, лопаточный аппарат турбины). Образование трещин, вызываемых термической усталостью, облегчается наличием концентратов напряжения (например, отверстий в пламенных трубах) и коррозионной среды (пара, газа).
Каждая жаропрочная сталь (или сплавы) должна обладать известным минимумом жаростойких свойств, точно так же, как и для жаростойкой стали, необходимо наличие определенной степени прочности и вязкости. В связи с этим, некоторые стали могут быть отнесены одновременно к жаропрочным и к жаростойким.
К числу элементов, повышающих жаропрочность стали и сплавов, относятся молибден, вольфрам, ванадий, ниобий, титан, кобальт, алюминий и отчасти хром и никель. Последний наряду с марганцем имеет значение главным образом как аустенитно - образующий элемент (в высолегированной стали).
В отношении жаропрочности хром менее эффективен, чем другие легирующие элементы. Однако его присутствие в стали или сплавах обеспечивает жаростойкость. Поэтому хром является обязательным компонентом (обычно совместно с другими элементами) жаропрочных сталей и сплавов.
Классификация жаропрочных сталей
Жаропрочные стали могут быть классифицированы:
1) в зависимости от количественного содержания легирующих элементов различают: а) низко -, б) средне - и в) высоколегированные стали;
2) по структуре (после охлаждения на воздухе) различают жаропрочные стали: перлитного, мартенситного, мартенсито - ферритного, ферритного, аустенито - мартенситного и аустенитного классов.
Низколегированные стали, как правило, относятся к перлитному классу; среднелегированные - к перлитному, мартенситному и мартенсито - ферритному классам. Высоколегированные стали могут принадлежать к любому из перечисленных классов, кроме перлитного.
Читайте также: