Латунь. Легированные стали

Содержание

Введение 3

1. Латунь

2. Легтрованные стали

3. Конструкционные (машиностроительные) улучшаемые легированные стали

Заключение 13

Список использованной литературы

Введение

Металлы находят широкое применение в современной технике благодаря как

химическим, так, в особенности, и физическим их свойствам. Общность

физических свойств металлов (высокая электрическая проводимость,

теплопроводность, ковкость, пластичность) объясняется общностью строения их

кристаллических решеток.

Латуни благодаря своим качествам нашли широкое применение в

машиностроении, химической промышленности, в производстве бытовых товаров.

В конструкционных сталях легирование осуществляется с целью улучшения

механических свойств (прочности, пластичности). Кроме того меняются

физические, химические, эксплуатационные свойства.

Легирующие элементы повышают стоимость стали, поэтому их использование

должно быть строго обоснованно.

1. Латунь

Сплавы меди с цинком с содержанием цинка до 50% носят название латунь.

Латунь "60" содержит, например, 60 весовых частей меди и 40 весовых частей

цинка. Для литья цинка под давлением применяют сплав, содержащий около 94%

цинка, 4% алюминия и 2% меди. Это дешевые сплавы, обладают хорошими

механическими свойствами, легко обрабатываются. Латуни благодаря своим

качествам нашли широкое применение в машиностроении, химической

промышленности, в производстве бытовых товаров. Для придания латуням особых

свойств в них часто добавляют алюминий, никель, кремний, марганец и другие

металлы. Из латуней изготавливают трубы для радиаторов автомашин,

трубопроводы, патронные гильзы, памятные медали, а также части

технологических аппаратов для получения различных веществ.

По химическому составу различают латуни простые и сложные, а по

структуре - однофазные и двухфазные. Простые латуни легируются одним

компонентом: цинком.

Однофазные простые латуни имеют высокую пластичность; она наибольшая у

латуней с 30-32% цинка (латуни Л70 , Л67). Латуни с более низким

содержанием цинка (томпаки и полутомпаки) уступают латуням Л68 и Л70 в

пластичности, но превосходят их в электро- и теплопроводности. Они

поставляются в прокате и поковках.

Двухфазные простые латуни имеют хорошие ковкость (но главным образом

при нагреве) и повышенные литейные свойства и используются не только в

виде проката, но и в отливках. Пластичность их ниже чем у однофазных

латуней, а прочность и износостойкость выше за счет влияния более твердых

частиц второй фазы.

Прочность простых латуней 30-35 кгс/мм^2 при однофазной структуре и 40-

45 кгс/мм^2 при двухфазной. Прочность однофазной латуни может быть

значительно повышена холодной пластической деформацией. Эти латуни имеют

достаточную стойкость в атмосфере воды и пара (при условии снятия

напряжений, создаваемых холодной деформацией).

Когда требуется высокая пластичность, повышенная теплоотводность

применяют латуни с высоким содержанием меди (Л06 и Л90). Латуни Л62,

Л60,Л59 с большим содержанием цинка обладают более высокой прочностью,

лучше обрабатываются резанием, дешевле, но хуже сопротивляются коррозии.

Латунь ЛЦ40С - ?в=215МПа, ?=12%, 70НВ.

2. Легированные стали

Элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях с

целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами, а

стали – легированными.

Cодержание легируюшихх элементов может изменяться в очень широких

пределах: хром или никель – 1% и более процентов; ванадий, молибден, титан,

ниобий – 0,1… 0,5%; также кремний и марганец – более 1 %. При содержании

легирующих элементов до 0,1 % – микролегирование.

В конструкционных сталях легирование осуществляется с целью улучшения

механических свойств (прочности, пластичности). Кроме того меняются

физические, химические, эксплуатационные свойства.

Легирующие элементы повышают стоимость стали, поэтому их использование

должно быть строго обоснованно.

Достоинства легированных сталей:

1. особенности обнаруживаются в термически обработанном состоянии, поэтому

изготовляются детали, подвергаемые термической обработке;

2. улучшенные легированные стали обнаруживают более высокие показатели

сопротивления пластическим деформациям ;

3. легирующие элементы стабилизируют аустенит, поэтому прокаливаемость

легированных сталей выше;

4. возможно использование более «мягких» охладителей (снижается брак по

закалочным трещинам и короблению), так как тормозится распад аустенита;

5. повышаются запас вязкости и сопротивление хладоломкости, что приводит к

повышению надежности деталей машин.

Недостатки:

1. подвержены обратимой отпускной хрупкости II рода;

2. в высоколегированных сталях после закалки остается аустенит остаточный,

который снижает твердость и сопротивляемость усталости, поэтому требуется

дополнительная обработка;

3. склонны к дендритной ликвации, так как скорость диффузии легирующих

элементов в железе мала. Дендриты обедняются, а границы – междендритный

материал – обогащаются легирующим элементом. Образуется строчечная

структура после ковки и прокатки, неоднородность свойств вдоль и поперек

деформирования, поэтому необходим диффузионный отжиг.

4. склонны к образованию флокенов.

Флокены – светлые пятна в изломе в поперечном сечении – мелкие трещины с

различной ориентацией. Причина их появления – выделение водорода,

растворенного в стали.

При быстром охлаждении от 200o водород остается в стали, выделяясь из

твердого раствора, вызывает большое внутреннее давление, приводящее к

образованию флокенов.

Меры борьбы: уменьшение содержания водорода при выплавке и снижение

скорости охлаждения в интервале флокенообразования.

Легированные конструкционные стали

Легированные стали широко применяют в тракторном и

сельскохозяйственном машиностроении, в автомобильной промышленности,

тяжелом и транспортном машиностроении в меньшей степени в станкостроении,

инструментальной и других видах промышленности. Это стали применяют для

тяжело нагруженных металлоконструкций.

Стали, в которых суммарное количество содержание легирующих элементов

не превышает 2.5%, относятся к низколегированным, содержащие 2.5-10% - к

легированным, и более 10% к высоколегированным (содержание железа более

45%).

Наиболее широкое применение в строительстве получили низколегированные

стали, а в машиностроении - легированные стали.

Легированные конструкционные стали маркируют цифрами и буквами.

Двухзначные цифры, приводимые в начале марки, указывают среднее содержание

углерода в сотых долях процента, буквы справа от цифры обозначают

легирующий элемент. Пример, сталь 12Х2Н4А содержит 0.12% С, 2% Cr, 4% Ni и

относится к высококачественным, на что указыКонструкционные

(машиностроительные) цементируемые (нитроцементуемые) легированные стали

Для изготовления деталей, упрочняемых цементацией, применяют

низкоуглеродистые (0.15-0.25% С) стали. Содержание легирующих элементов в

сталях не должно быть слишком высоким, но должно обеспечить требуемую

прокаливаемость поверхностного слоя и сердцевины.

Хромистые стали 15Х, 20Х предназначены для изготовления небольших

изделий простой формы, цементируемых на глубину 1.0-1.5мм. Хромистые стали

по сравнению с углеродистыми обладают более высокими прочностными

свойствами при некоторой меньшей пластичности в сердцевине и лучшей

прочности в цементируемом слое., чувствительна к перегреву, прокаливаемость

невелика.

Сталь 20Х - sв=800МПа, s0.2=650МПа, d=11%, y=40%.

Хромованадиевые стали. Легирование хромистой стали ванадием (0.1-0.2%)

улучшает механические свойства (сталь 20ХФ). Кроме того, хромованадиевые

стали менее склонны к перегреву. Используют только для изготовления

сравнительно небольших деталей.

Хромоникелевые стали применяются для крупных деталей ответственного

значения, испытывающих при эксплуатации значительные динамические нагрузки.

Повышенная прочность, пластичность и вязкость сердцевины и цементированного

слоя. Стали малочувствительны к перегреву при длительной цементации и не

склонны к перенасыщению поверхностных слоев углеродом

Сталь 12Х2Н4А - sв=1150МПа, s0.2=950МПа, d=10%, y=50%.

Хромомарганцевые стали применяют во многих случаях вместо дорогих

хромоникелевых. Однако они менее устойчивы к перегреву и имеют меньшую

вязкость по сравнению с хромоникелевыми.

В автомобильной и тракторной промышленности, в станкостроении

применяют стали 18ХГТ и 25ХГТ.

Сталь 25ХГМ - sв=1200МПв, s0.2=1100МПа, d=10%, y=45%.

Хромомарганцевоникелевые стали. Повышение прокаливаемости и прочности

хромомарганцевых сталей достигается дополнительным легированием их никелем.

На ВАЗе широко применяют стали 20ХГНМ, 19ХГН и 14ХГН.

После цементации эти стали имеют высокие механические свойства.

Сталь 15ХГН2ТА - sв=950МПа, s0.2=750МПа, d=11%, y=55%.

Стали, легированные бором. Бор увеличивает прокаливаемость стали,

делает сталь чувствительной к перегреву.

В промышленности для деталей, работающих в условиях износа при трении,

применяют сталь 20ХГР, а также сталь 20ХГНР.

Сталь 20ХГНР - sв=1300МПа, s0.2=1200МПа, d=10%, y=09%.

3. Конструкционные (машиностроительные) улучшаемые легированные стали

Стали имеют высокий предел текучести, малую чувствительность к

концентраторам напряжений, в изделиях, работающих при многократном

приложении нагрузок, высокий предел выносливости и достаточный запас

вязкости. Кроме того, улучшаемые стали обладают хорошей прокаливаемостью и

малой чувствительностью к отпускной хрупкости.

При полной прокаливаемости сталь имеет лучшие механические свойства,

особенно сопротивление хрупкому разрушению - низкий порог хладноломкости,

высокое значение работы развития трещины КСТ и вязкость разрушения К1с.

Хромистые стали 30Х, 38Х, 40Х и 50Х применяют для средненагруженных

деталей небольших размеров. С увеличением содержания углерода возрастает

прочность, но снижаются пластичность и вязкость. Прокаливаемость хромистых

сталей невелика.

Сталь 30Х - sв=900МПа, s0.2=700МПа, d=12%, y=45%.

Хромомарганцевые стали. Совместное легирование хромом (0.9-1.2%) и

марганцем (0.9-1.2%) позволяет получить стали с достаточно высокой

прочностью и прокаливаемостью (40ХГ). Однако хромомарганцевые стали имеют

пониженную вязкость, повышенный порог хладноломкости (от 20 до -60°С),

склонность к отпускной хрупкости и росту зерна аустенита при нагреве.

Сталь 40ХГТР - sв=1000МПа, s0.2=800МПа, d=11%, y=45%.

Хромокремнемарганцевые стали. Высоким комплексом свойств обладают

хромокремнемарганцевые стали (хромансил). Стали 20ХГС, 25ХГС и 30ХГС

обладают высокой прочностью и хорошей свариваемостью. Стали хромансил

применяют также в виде листов и труб для ответственных сварных конструкций

(самолетостроение). Стали хромансил склонны к обратимой отпускной хрупкости

и обезуглероживанию при нагреве.

Сталь 30ХГС - sв=1100МПа, s0.2=850МПа, d=10%, y=45%.

Хромоникелевые стали обладают высокой прокаливаемостью, хорошей

прочностью и вязкостью. Они применяются для изготовления крупных изделий

сложной конфигурации, работающих при динамических и вибрационных нагрузках.

Сталь 40ХН - sв=1000МПа, s0.2=800МПа, d=11%, y=45%.

Хромоникелемолибденовые стали. Хромоникелевые стали обладают

склонностью к обратимой отпускной хрупкостью, для устранения которой многие

детали небольших размеров из этих сталей охлаждают после высокого отпуска в

масле, а более крупные детали в воде для устранения этого дефекта стали

дополнительно легируют молибденом (40ХН2МА) или вольфрамом.

Сталь 40ХН2МА - sв=1100МПа, s0.2=950МПа, d=12%, y=50%.

Хромоникелемолибденованадиевые стали обладают высокой прочностью,

пластичностью и вязкостью и низким порогом хладноломкости. Этому

способствует высокое содержание никеля. Недостатками сталей являются

трудность их обработки резанием и большая склонность к образованию

флокенов. Стали применяют для изготовления наиболее ответственных деталей

турбин и компрессорных машин.

Сталь 38ХН3МФА - sв=1200МПа, s0.2=1100МПа, d=12%, y=50%.

Заключение

Все металлы и сплавы, применяемые в настоящее время в технике, можно

разделить на две основные группы. К первой из них относят черные металлы -

железо и все его сплавы, в которых оно составляет основную часть. Этими

сплавами являются чугуны и стали. Ко второй группе относят цветные металлы

и их сплавы. Они получили такое название потому, что имеют различную

окраску.

Однако более широкое применение имеют сплавы металлов. К сплавам

относятся системы, состоящие из двух или нескольких металлов, а также из

металлов и неметаллов, обладающие свойствами, присущими металлическому

состоянию.

Сплавы чаще всего обладают более ценными свойствами, чем чистые

металлы. Большое значение имеют различные виды сталей (с глав железа с

углеродом): используя легирующие элементы (хром, никель, ванадий, молибден,

вольфрам, титан, марганец и др.), можно получать сплавы с заданными

свойствами.

Список использованной литературы.

1. Матюнин В.М. Карпман М.Г., Фетисов Г.П. Материаловедение и технология

металлов - Высшая школа Год: 2002

2. Фетисов Г.П. Материаловедение и технология металлов - Высшая школа,

2000

3. Ю.М.Лахтин, В.П.Леонтьева «Материаловедение» «Технология металлов и

материаловедение» под редакцией к.т.н. Л.Ф.Усовой.

4. Гуляев А.П. Металловедение.

5. Лахтин Ю.М. Материаловедение.