- •Министерство образования и науки украины
- •1. Железоуглеродистые сплавы
- •1.1. Компоненты железоуглеродистых сплавов
- •1.2. Диаграмма состояния железо-цементит (Fe-Fе3c)
- •1.3. Структурные составляющие в системе Fe – Fe3с
- •1.4. Характеристика отдельных точек и линии диаграммы Fe-Fe3с
- •Первичная кристаллизация белых чугунов происходит при 1147°с. Перекристаллизация – при 727 0с.
- •1.5. Влияние постоянных примесей на свойства углеродистой стали
- •2. Теория термической обработки
- •2.1. Классификация видов термической обработки
- •2.1. Превращения в стали при нагреве
- •2.2 Влияние величины зерна на свойства стали
- •2.3. Превращения в стали при охлаждении
- •2.4. Превращения в закаленной стали при нагреве
- •2.5. Влияние термической обработки на свойства стали
- •3. Технология термической обработки
- •3.1. Отжиг
- •3.2. Закалка.
- •3.2.1. Особенности закалки
- •3.2.2. Способы закалки.
- •3.2.3. Дефекты закалки.
- •3.3. Oтпуск стали.
- •3.4. Старение сплавов
- •4. Химико-термическая обработка (хто).
- •5. Классификация и принцип маркировки сталей. Углеродистые стали
- •5.1. Классификация сталей
- •5.2. Маркировка сталей
- •У8 - содержит 0,8 % с
- •Б – ниобий ц – цирконий п – фосфор а - азот (если буква находится в середине марки)
- •5.3. Легирующие элементы в стали
- •6. Конструкционные стали
- •6.1. Конструкционная прочность
- •6.2. Методы повышения конструкционной прочности.
- •6.3. Виды конструкционных сталей
- •7. Инструментальные стали и сплавы
- •7.1. Основные свойства инструментальных сталей и факторы, влияющие на них.
- •1. Эксплуатационные свойства.
- •2. Технологические свойства.
- •7.2. Стали для режущего инструмента.
- •7.3. Быстрорежущие стали.
- •8. Коррозия металлов. Стали и сплавы с особыми свойствами
- •8.1. Основные виды коррозии
- •8.2. Защита от коррозии (покрытия)
- •8.3. Контроль покрытий
- •8.4. Коррозионностойкие стали.
- •8.6. Жаропрочные стали
- •8.7. Сплавы с особыми упругими и тепловыми свойствами
- •8.8. Магнитные стали и сплавы
- •8.9. Сплавы с высоким электрическим сопротивлением
- •8.10. Графитизированная сталь
- •9. Микроскопический анализ сталей и чугунов
- •9.1. Общие сведения.
- •9.2. Крепление образцов. Шлифовка. Полировка.
- •9.3. Травление.
- •9.4. Микроанализ сталей
- •9.5. Микроанализ чугунов
- •9.6. Реактивы для выявления структуры сталей и чугунов
- •10. Макроскопический анализ металлов и сплавов
- •10.1. Сущность макроскопического анализа
- •10.2. Металлургические дефекты
- •10.3. Дефекты технологического происхождения
- •10.4. Эксплуатационные дефекты в условиях воздействия постоянных нагрузок
- •10.5. Эксплуатационные дефекты в условиях воздействия
- •11. Износостойкость сталей
8.3. Контроль покрытий
Контроль покрытий внешним осмотром должен проводиться пир дневном свете или при лампах с матовыми стеклами на расстоянии 45...50 см во избежание световых бликов, мешающих контролю.
Детали не должны иметь наростов, трещин, забоин, царапин, рисок, пузырей, отслоений, шелушения, непокрытых участков, шероховатостей в виде губчатых осадков. Отслаивание не должно происходить при нанесении твердым острием пересекающихся рисок, запиливании детали с торца напильником, изгибе детали до излома, наматывании проволоки вокруг стержня того же диаметра.
При цинковании, кадмировании, лужении и никелировании недопустимы такие дефекты, как пятнистый и полосатый осадок, пористость, шелушение и отслаивание, крупные риски. К допустимым недостаткам относятся неравномерный цвет, следы подтеков воды, отдельные точки от контакта деталей с подвесками, незначительные риски, которые могут исчезнуть при полировании.
При многослойном покрытии также недопустимы искажения размеров и конфигурации деталей в виде заваливания углов, фасок, формы отверстий и т. п.
При хромировании не допускаются отклонения по цвету и блеску, непрочность сцепления с основным металлом и хрупкость покрытия.
Химические методы контроля включают в себя метод струи, метод капли, метод снятия.
Сущность первых двух методов контроля заключается в том, что участок покрытия растворяют специальным раствором (в виде струи или капли).
При контроле методом снятия толщину покрытия определяют по разности массы детали до и после снятия покрытия.
Также толщину покрытия контролируют магнитным контролем (по изменению магнитного потока, являющегося функцией толщины покрытия или по измерению величины тока при отрыве электромагнита от поверхности детали и др.), ультразвуковыми методами и т. д.
Качество покрытий обеспечивается соблюдением технологического процесса и зависит, главным образом, от состояния поверхности детали, правильности загрузки деталей в гальванические ванны, конструкции подвесов, от времени выдержки деталей в ванне и режима ванн, состава электролита, который периодически (не реже двух раз в месяц) должен контролироваться химической лабораторией.
8.4. Коррозионностойкие стали.
Стали, обладающие высоким сопротивлением электрохимической коррозии, называются коррозионностойкими (нержавеющими).
Антикоррозионными свойствами обладают специально легированные стали.
Основными легирующими элементами, обеспечивающими коррозионную стойкость сталей являются хром и никель.
Хром обладает высоким сопротивлением коррозии во многих окислительных средах (на воздухе, в воде, в азотной кислоте и др.). Свою способность к пассивированию (устойчивости к окислению за счет поверхностных оксидных защитных пленок) хром передает при легировании железу и стали при условии, что он входит в состав твердого раствора на основе железа и его концентрация в этом растворе превышает 12 % (рис. 8.2).
Рис. 8.2. Влияние содержания хрома на скорость коррозии сплавов Fe-Cr в воде
Такая сталь ведет себя в окислительной среде как благородный металл, т.е. становится коррозионностойкой.
Коррозионностойкие стали бывают хромистыми и хромоникелевыми.
Хромистые ферритные ( ) стали. Железо с хромом образует непрерывный ряд твердых растворов. Пленка окисла Cr2O3 образуется на поверхности при содержании хрома более 12,5%. Поэтому эти стали содержат от 13 до 30 % хрома. Это обеспечивает им высокую коррозионную стойкость. С повышением содержания хрома круг агрессивных сред, в которых сталь сохраняет коррозионную стойкость, расширяется. Однако хром, с другой стороны, является карбидообразующим элементом, он взаимодействует с углеродом с образованием карбидов (Cr,Fe)23С6, (Cr,Fe)7C3. Углерод выводит хром из твердого раствора, обедняет его хромом, а такая сталь начинает проявлять большую чувствительность к агрессивным средам. Поэтому содержание углерода в коррозионностойких сталях должно быть небольшим (< 0,4 %).
Примерами коррозионностойких нержавеющих сталей являются 12Х13, 20Х13, 30Х13, 40Х13, 12Х17, 15Х28.
Хромистые стали обычно подвергают закалке с 1000 l050°C в масле с последующим отпуском для получения сталей ферритного класса (при 700-7500С) и мартенситного класса (при 200-2500С). При этих температурах обеспечивается переход сталей в аустенитное (либо аустенитно-ферритное) состояние и полное растворение карбидов. После закалки стали имеют наиболее высокую коррозионную стойкость. Из ферритных сталей изготавливается оборудование для азотно-кислотных заводов (емкости, трубы). А стали с содержанием хрома более 17% закалке не подвергаются, т.к. не имеют твердофазных превращений. Из сталей 12Х17 приобретающих после закалки структуру мартенсита, делают измерительный, медицинский инструменты, пружины и другие коррозионностойкие детали, от которых требуется высокая прочность и твердость.
Значительным недостатком хромистых коррозионностойких сталей является их повышенная хрупкость в зонах сварных швов, где образуется крупнокристаллическая структура. Эти стали склонны к межкристаллитной коррозии от обеднения хромом границ зерен. Во избежание этого в такие стали вводят небольшое количество титана как более интенсивного карбидообразующего элемента, чем хром.
Введение Мо (12Х17М2Т) делает сталь стойкой даже в таких агрессивных кислотах, как муравьиная и уксусная. Сталь ферритного класса не восприимчива к коррозии под напряжением. Для изготовления шарикоподшипников, работающих в агрессивных средах, используют сталь 95Х18.
Хромоникелевые коррозионностойкне стали. Хромоникелевые стали по сравнению с хромистыми при высоких температурах имеют более высокие механические свойства (предел прочности и предел текучести) и кислотостойкость. Роль никеля в коррозионностойких сталях чрезвычайно велика. Никель дополнительно повышает коррозионную стойкость и является аустенитообразующим элементом.
Дополнительное легирование никелем высокохромистых сталей также позволяет при определенном соотношении хрома и никеля получить при комнатной температуре стали с аустенитной () структурой. Стали аустенитного класса: 08Х18Н10, 12Х18Н9, 12Х18Н9Т.
Преимуществом аустенитных сталей по сравнению с ферритными является их технологичность. Эти стали более пластичны и вязки, хорошо свариваются. Однако аустенитные стали менее прочны. Стали аустенитного класса широко используются как конструкционный материал для изделий, подвергающихся холодной штамповке и сварке (обшивки, оболочки, емкости, трубопроводы). Эти стали применяют в автомобилестроении, машиностроении, самолетостроении, химической промышленности и пр.
Хромоникелевые стали аустенитно-ферритного класса характерны пониженным (чем в аустенитных) содержанием никеля и повышенным содержанием хрома: 12Х21Н5Т, 08Х22Н6Т и др. Эти стали используют в качестве заменителей аустенитных сталей (из-за экономии никеля). Наиболее хорошие технологические свойства получаются у стали с соотношением феррита и аустенита 1:1 (такая сталь как 15Х28АН).
Типовая термическая обработка – закалка 1000-11500С и старение при 500-7000С. Аустенито-ферритные стали не подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением: трещины могут возникнуть только на аустенитных участках, но ферритные участки задерживают их развитие.
Стали аустенито-мартенситного класса (10Х15Н9Ю и др.) подвергают закалке с 950-1050 °С и старению при 450-500 0С (выделяются дисперсные частицы Ni3Al). Эти стали применяют в тех случаях, когда наряду с высокой коррозионной стойкостью от материала требуется и повышенная прочность.
При дополнительном легировании хромоникелевых сплавов медью или медью и молибденом получают особо коррозионностойкие (кислотостойкие) стали: 0Х23Н28М3Д3Т.
Для повышения прочности конструкций из высоколегированных сталей применяют дисперсионно твердеющие стали (0Х23Н40М5Д3Т3Ю), подвергая их закалке и старению при 6500С.
Стали северного использования (-60 °С) и криогенные стали (-80 °С -200 °С) являются хладостойкими (Х21Г7Н5 и др.). Эти стали сохраняют аустенитную структуру при низких температурах.
В целях экономии широко практикуется производство (сваркой давлением) двухслойных сталей: основа – углеродистые стали 10, Ст3 и др., коррозионностойкий слой – из стали 0Х17Н13М3Т, 0Х18Н9Т, 0Х18Н12Т и др. При соотношении слоев 1:4 или 1:5 экономия никеля составляет 70-80%.