Классификация и маркировка легированных сталей. Министерство транспорта Российской Федерации

Г. В. Бычков, А. А. РаУБА,

А. В. Смольянинов

 

Материаловедение

Часть 2

 

Омск 2006

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

_________________________

 

Г. В. Бычков, А. А. Рауба, А. В. Смольянинов

 

Материаловедение

Конспект лекций

 

Часть 2

 

 

Омск 2006

 

УДК 669.017:620.18(075.8)

ББк 34.202:34.206я73

Б95

 

Бычков Г. В. Материаловедение: Конспект лекций. Часть 2/ Г. В. Бычков, А. А. Рауба, А. В. Смольянинов; Омский гос. ун-т путей сообщения, 2006. 54 с.

 

В первом разделе второй части конспекта лекций рассматриваются легированные стали, даны их классификация и маркировка. Приведены основные группы конструкционных, инструментальных сталей и сталей с особыми свойствами. Рассмотрены твердые и сверхтвердые материалы для режущих инструментов.

Второй раздел посвящен поверхностному упрочнению деталей механическими методами, поверхностной закалкой и химико-термической обработкой.

Отдельно рассмотрены сплавы цветных металлов: алюминий и его сплавы (деформируемые, литейные и порошковые, их состав, маркировка и назначение), медь и ее сплавы (приводятся составы, маркировка, применение латуней, бронз и сплавов меди с никелем).

В последнем разделе рассматриваются антифрикционные (подшипниковые) сплавы различных групп и химических составов. Приведены их маркировка и применение.

 

Библиогр.: 10 назв. Табл. 5. Рис. 8.

 

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор А. П. Моргунов;

доктор техн. наук, профессор А. В. Бородин.

 

_________________________

Ó Омский гос. университет

путей сообщения, 2006

 

оглавление

 

Введение ………………………………………………………………….…….…
1. Легированные стали ………………………………………………….………..
1.1. Классификация и маркировка легированных сталей …………….………..
1.2. Легированные конструкционные стали ……………………………………
1.3. Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали..…………………….………
1.4. Легированные инструментальные стали …………………………..……….
1.5. Стали и сплавы с особыми свойствами ……..…………………….………..
2. Твердые и сверхтвердые инструментальные материалы …………………...
2.1. Металлокерамические твердые сплавы ……………………………………
2.2. Сверхтвердые материалы …………………………………………………...
3. Поверхностное упрочнение деталей …………………………………………
3.1. Механическое упрочнение поверхности …………………….……………..
3.2. Термическое упрочнение – поверхностная закалка …….…..……………..
3.3. Химико-термическая обработка ……………………………………………
3.3.1. Операции химико-термической обработки ……………………………...
3.3.2. Диффузионная металлизация …….………………………………………
4. Сплавы цветных металлов ……….……………………………………………
4.1. Алюминий и его сплавы ….…...…………………………………………….
4.1.1. Деформируемые сплавы алюминия ……………………………….……...
4.1.2. Порошковые сплавы алюминия ….……………………………………….
4.1.3. Литейные сплавы алюминия ……..……………………………………….
4.2. Медь и ее сплавы …………………………………………………………….
4.2.1. Латуни …….………………………………………………………………..
4.2.2. Бронзы ….…………………………………………………………………..
4.2.3. Сплавы меди с никелем и другими металла­ми ….………………………
5. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы ……..………………………..
Библиографический список ……………………………………………...……...

 

Введение

 

Вторая часть конспекта лекций начинается с раздела «Легированные стали». Рассматриваются их классификация и принципы маркировки. Дается характеристика основных групп конструкционных сталей. Приведены инструментальные стали и сплавы для режущих инструментов и штампов. Раздел заканчивается представлением специальных сталей и сплавов с особыми свойствами, их маркировки и назначения.

Во втором разделе дается характеристика основных способов поверх-ностного упрочнения деталей для повышения прочности, твердости, износостойкости поверхностных слоев при сохранении вязкой, пластичной сердцевины для восприятия ударной и циклической нагрузки в эксплуатации.

В третьем разделе рассматриваются сплавы алюминия: деформируемые, порошковые и литейные с маркировкой, с особенностями свойств и применения.

Четвертый раздел посвящен меди и ее сплавам: латуням и бронзам. Приведены их состав, маркировка, свойства и назначение.

Конспект лекций заканчивается разделом «Антифрикционные (подшипниковые) сплавы». Рассмотрены основные группы сплавов, их состав, особенности свойств, маркировка и применение.

Возможно, объем отдельных разделов конспекта не согласуется с отводимым количеством часов учебного плана различных специальностей нашего вуза. В этом случае каждый лектор может исключить из рабочей программы дисциплины или отдельные подразделы, или целый раздел. Этот вопрос решает кафедра. Авторы конспекта лекций выражают уверенность в том, что он окажет существенную помощь студентам как очной, так и заочной формы обучения, изучающим дисциплину «Материаловедение».

 

 

1. Легированные стали

 

Легированными называют стали, в состав которых специально вводятся химические элементы, называемые легирующими; к ним относятся хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, титан и др.

Ни у какой другой группы материалов механические свойства не изменяются путем добавления легирующих элементов и под воздействием процессов термообработки так сильно, как у сталей. Легированием стали (различными элементами в разных количествах) и применением термической обработки можно получить большую вязкость при одинаковой прочности по сравнению с углеродистой сталью, большую прочность и т. д.

Однако преимущества легированных сталей заключаются не только в более высоких механических свойствах. Легированием можно изменить и физико-химические свойства стали, получить сталь нержавеющую, кислотостойкую, жаропрочную, немагнитную, с особыми тепловыми и электрическими свойствами. Влияние легирующих элементов на сталь очень велико.

Все легирующие элементы сдвигают точки диаграммы состояния как по температуре, так и по концентрации, образуя стали с ферритной, аустенитной, перлитной и карбидной структурой. Значительное влияние легирующие элементы оказывают на режимы термической обработки сталей, изменяя температуру отжига, закалки и отпуска.

Легирующие элементы разделяются на карбидообразующие: хром, молибден, ванадий, вольфрам, титан и другие, которые могут находиться в твердом растворе, а при значительных количествах образовывать специальные карбиды. Карбиды легирующих элементов обладают более высокой твердостью, чем карбид железа – цементит. Некарбидообразующие элементы (никель, кобальт, алюминий, медь и другие) растворяясь в феррите или аустените, значительно влияют на их свойства. Так, никель придает стали высокую прочность и пластичность, повышает ударную вязкость, увеличивает прокаливаемость, понижает порог хладноломкости, уменьшает коэффициент теплового линейного расширения. Значительное содержание никеля в стали обеспечивает ей аустенитную структуру при любом значении температуры.

 

Классификация и маркировка легированных сталей

 

В зависимости от содержания легирующих элементов стали делят на низко- (до 2,5 %), средне- (от 2,5 до 10 %) и высоколегированные (более 10 %). В зависимости от назначения легированные стали подразделяют на три группы: конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами (специальные стали).

Легированные стали маркируются сочетанием цифр и букв. Первое число указывает на содержание углерода: для конструкционных сталей (две цифры) – в сотых долях процента, для инструментальных – в десятых долях. Если впереди букв цифра отсутствует, то содержание углерода составляет 1 % или более. Затем следуют буквы русского алфавита, указывающие легирующие элементы. Обозначение легирующих элементов приведено в табл. 1.

 

Таблица 1

Обозначения легирующих элементов

Буква	Элемент	Буква	Элемент	Буква	Элемент
А Б В Г Д К	Азот Ниобий Вольфрам Марганец Медь Кобальт	М Н Р С Т Ф	Молибден Никель Бор Кремний Титан Ванадий	Х Ц   Ю	Хром Цирконий или Кальций Алюминий

 

Цифры, стоящие за буквами, указывают на среднее содержание легирующего элемента в целых процентах. Если за буквой цифра отсутствует, это значит, что данного элемента не более 1 %, если стоит цифра 1 – около 1,5 %. Буква А в конце марки обозначает, что сталь высококачественная, т. е. с пониженным содержанием серы и фосфора. Например, сталь марки 12ХН3А – конструкционная, содержащая 0,12 % углерода, до 1 % хрома, 3 % никеля, высококачественная.

Некоторые группы сталей имеют в марке дополнительные буквы: Р – быстрорежущая, Ш – шарикоподшипниковая. Многие стали с особыми свойствами имеют свои названия и другой принцип маркировки.