- •Лекция 11.
- •11. Конструкционные стали и сплавы
- •11.1. Углеродистые конструкционные стали
- •11.2. Легированные конструкционные стали
- •11.3. Строительные низколегированные стали
- •11.4. Арматурные стали
- •11.5. Стали для холодной штамповки
- •11.6. Конструкционные (машиностроительные) цементуемые (нитроцементуемые) легированные стали
- •11.7. Конструкционные (машиностроительные) улучшаемые легированные стали
- •11.8. Стали с повышенной обрабатываемостью резанием
- •11.9. Мартенситно-стареющие высокопрочные стали
- •11.10. Высокопрочные стали с высокой пластичностью
- •11.11. Рессорно-пружинные стали общего назначения
- •11.12. Шарикоподшипниковые стали
- •11.13. Износостойкие стали
- •11.14. Коррозионно-стойкие жаростойкие стали и сплавы
- •11.15. Криогенные стали
- •11. Конструкционные стали и сплавы Вопросы для самопроверки
- •12. Инструментальные стали и твердые сплавы
- •12.2. Стали для измерительного инструмента
- •12.5. Твердые сплавы
- •12. Инструментальные стали и твердые сплавы Вопросы для самопроверки
11.8. Стали с повышенной обрабатываемостью резанием
Обрабатываемость резание является одной из важных характеристик стали, поэтому в промышленности широко применяются так называемые автоматные стали, позволяющие проводить обработку резанием с большой скоростью, увеличить стойкость инструмента и получить высокое качество обрабатываемой поверхности. Наиболее часто применяют автоматные углеродистые стали А12, А20, А40Г, имеющие повышенное содержание серы (0,08-0,3 %), фосфора (0,05 %) и марганца (0,7-1,0 %). Сера в автоматной стали находится в виде сульфидов марганца MnS, включение которой обеспечивают короткую ломкую стружку. Фосфор, повышая твердость, прочность и охрупчивая сталь, так же способствует образованию ломкой стружки и получения высокого качества поверхности. Несмотря на это эти стали имеют низкий предел выносливости. Поэтому в настоящее время разрабатывается новый ряд сталей повышенной обрабатываемостью, легированных порознь или совместно Pb, Se, Te, Ca, включения которых играют роль смазки, препятствующий схватыванию инструмента с материалом обрабатываемой детали, что и облегчает образование и отделение стружки. Стали содержащие 0,150 - 0,30 % Pb (АС12ХМ, АС30ХМ, АС38ХГМ и др.) позволяют повысить скорость резания 100-120 м/мин. на 20 -25 % . Для увеличение скорости резания свинец заменяют селеном (А45Е, А40ХЕ). Применение нашли дешевые стали, повышенной обрабатываемости, содержащие кальций (АЦ45Х, АЦ40Г, АЦ490Г2, АЦ20ХН3 и др.) Они также дополнительно легируются свинцом или теллуром, а также селеном. Присадки, повышающие обрабатываемость, понижают конструктивную прочность стали.
11.9. Мартенситно-стареющие высокопрочные стали
Высокая конструктивная прочность изделия достигается только тогда, когда оно изготовлено из материала, обладающего большой прочностью и высоким сопротивлением хрупкому разрушению. Эти требованиям в значительной степени отвечают безуглеродистые ( 0,03 % С) мартенситно-стареющие стали (МС), упрочняемые закалкой и последующим старением. МС стали представляют собой сплавы железа с никелем (8-20 %), а часто с кобальтом, для протекания процесса старения в мартенсите сплавы дополнительно легируют титаном, алюминием, молибденом и др. Высокая прочность МС сталей обязана образованию твердого раствора железа и легирующих элементов, мартенситному превращению, сопровождающемуся фазовым наклепом и главным образом старению мартенсита, когда происходит образование сегрегаций, метастабильных и стабильных фаз типа Fe3Mo, Ni3Mo, Ni3Ti, NiAl (Fe,Co)2Mo. Высокое сопротивление хрупкому разрушению объясняется пластичностью и вязкостью безуглеродистого мартенсита ("мартенсит замещения"). Сталь Н18К9М5Т закаливают на воздухе от 820 - 8500С, в результате которого получается безуглеродистый реечный мартенсит, имеющий наряду с низкой прочностью хорошие пластичность и вязкость. Таблица 27
Механические свойства сталей Н18К9М5Т
, МПа |
2 , МПа |
,% |
,% |
KCU, МДж/м2 |
1100-1200 |
950-1000 |
18-20 |
70-80 |
2,0-2,5 |
Они хорошо обрабатываются давлением , резанием и хорошо свариваются. Старение при 480-5200С повышает прочность, но снижает пластичность и вязкость Таблица 28
Механические свойства сталей Н18К9М5Т
, МПа |
2 , МПа |
,% |
,% |
KCU, МДж/м2 |
НRC |
1900-2100 |
1800-2000 |
8-12 |
40-60 |
0,4-0,6 |
52 |
Кроме стали Н18К9М5Т нашли применение менее легированные мартенситно-стареющие стали Н12К8М3Г2, Н10Х11М2Т (=1400-1500МПа) Н12К8М4Г2, Н9Х12Д2ТБ ( =1600-1800 МПа). У МС сталей порог хладноломкости на 60-800С ниже, чем у углеродистых высокопрочных сталей, а работа распространения трещин, вязкость разрушения КСТ значительно выше. Также они имеют высокий предел упругости (0002 = 1500 МПа) и поэтому могут применятся для изготовления пружин. При понижении температуры прочность возрастает, но при сохранении повышенной пластичности и вязкости. Они относятся к коррозионно-стойким (03Н10Х11М2Т). Они применяются в авиационной промышленности, в ракетной технике, в судостроении, в приборостроении для упругих элементов, в криогенной технике. Эти стали дорогостоящие.