'Качество стали'
1.
Êà÷åñòâî
ñòàëè
îïðåäåëÿåòñÿ
ñîäåðæàíèåì
âðåäíûõ
ïðèìåñåé..
Îñíîâíûå
âðåäíûå
ïðèìåñè - ýòî
ñåðà è ôîñôîð.
Òàê æå ê
âðåäíûì
ïðèìåñÿì
îòíîñÿòñÿ ãàçû
( àçîò,
êèñëîðîä,
âîäîðîä ).
Ñåðà - âðåäíàÿ
ïðèìåñü -
ïîïàäàåò â
ñòàëü ãëàâíûì
îáðàçîì ñ
èñõîä- íûì
ñûðü¸ì -
÷óãóíîì.
ñåðà
íåðàñòâîðèìà
â æåëåçå, îíà
îáðàçóåò ñ
íèì ñîåäèíåíèå
FeS - ñóëüôèä
æåëåçà. ïðè
âçàèìîäåéñòâèåì
ñ æåëåçîì
îáðàçó- åòñÿ
ýâòåêòèêà ( Fe + FeS
) ñ òåìïåðàòóðîé
ïëàâåíèÿ 9880
Ñ. Ïîýòîìó
ïðè íàãðåâå
ñòàëüíûõ
çàãîòîâîê
äëÿ
ïëàñòè÷åñêîé
äåîðìàöèè
âûøå 9000 Ñ
ñòà- ëü
ñòàíîâèòñÿ
õðóïêîé. Ïðè
ãîðÿ÷åé ïëàñòè÷åñêîé
äåôîðìàöèè
çàãîòîâêà
ðàçðóøàåòñÿ.
Ýòî ÿâëåíèå
íàçûâàåòñÿ
êðàñíîëîìêîñòüþ.
Îäíèì èç
ñïîñîáîâ
óìåíüøåíèÿ
âëèÿíèÿ ñåðû
ÿâëÿåòñÿ
ââåäåíèå
ìàðãàíöà.
Ñîåäèíåíèå Mns
ïëàâèòñÿ
ïðè 16200 Ñ, ýòè
âêëþ÷åíèÿ
ïëàñòè÷íû è
íå âûçûâàþò êðàñíîëîì-
êîñòè.
Ñîäåðæàíèå
ñåðû â
ñòàëÿõ
äîïóñêàåòñÿ
íå áîëåå 0.06%.
Ôîñôîð
ïîïàäàåò â
ñòàëü
ãëàâíûì
îáðàçîì òàêæå
ñ èñõîäíûì
÷óãóíîì,
èñïîëüçóåìûì
òàêæå äëÿ
âûïëàâêè
ñòàëè. Äî 1.2%
ôîñôîð
ðàñòâîðÿåòñÿ
â
ôåððèòå,
óìåíüøàÿ
åãî
ïëàñòè÷íîñòü.
Ôîñôîð
îáëàäàåò
áîëüøîé
ñêëîííîñ-
òüþ
ê ëèêâàöèè,
ïîýòîìó
äàæå ïðè
íåçíà÷èòåëüíîì
ñðåäíåì
êîëè÷åñòâå
ôîñôîðà
â îòëèâêå
âñåãäà
ìîãóò
îáðàçîâàòüñÿ
ó÷àñòêè,
áîãàòûå
ôîñôîðîì.
Ðàñïîëîæåííûé
âáëèçè
ãðàíèö
ôîñôîð ïîâûøàåò
òåìïåðàòóðó
ïåðåõîäà â
õðóïêîå
ñîñòîÿíèå (
õëàäíîëîìêîñòü
). Ïîýòîìó
ôîñôîð, êàê è
ñåðà, ÿâëÿ-
åòñÿ âðåäíîé
ïðèìåñüþ,
ñîäåðæàíèå
åãî â
óãëåðîäèñòîé
ñòàëè
äîïóñêàåòñÿ
äî 0.050%.
Ñêðûòûå
ïðèìåñè:
Òàê
íàçûâàþò
ïðèñóòñòâóþùèå
â ñòàëè ãàçû
- àçîò,
êèñëîðîä,
âîäîðîä -
ââèäó
ñëîæíîñòè
îïðåäåëåíèÿ
èõ
êîëè÷åñòâà.
Ãàçû ïîïàäàþò
â ñòàëü ïðè å¸
âûïëàâêè. Â
òâ¸ðäîé
ñòàëè îíè
ìîãóò
ïðèñóòñòâîâàòü,
ëèáî
ðàñòâîðÿÿñü
â ôåððèòå,
ëèáî
îáðàçóÿ
õèìè÷åñêîå
ñîåäèíåíèå
(íèòðèäû,
îêñèäû ). Ãàçû
ìîãóò íàõîäèòüñÿ
è â
ñâîáîäíîì ñîñòîÿíèè
â ðàçëè÷íûõ
íåñïëîøíîñòÿõ.
Äàæå
â î÷åíü
ìàëûõ
êîëè÷åñòâàõ
àçîò, êèñëîðîä
è âîäîðîä
ñèëüíî
óõóäøàþò
ïëàñòè÷åñêèå
ñâîéñòâà
ñòàëè.
Ñîäåðæàíèå
èõ â ñòàëè
äîïóñêàåòñÿ
10-2 -
10-4 %. Â
ðåçóëüòàòå
âàêóóìèðîâàíèÿ
ñòàëè èõ ñîäåðæàíèå
óìåíüøàåò-
ñÿ, ñâîéñòâà
óëó÷øàþòñÿ.
Óãëåðîäèñòûå
èíñòðóìåíòàëüíûå
ñòàëè áûâàþò
äâóõ âèäîâ:
êà÷åñòâåííûå
è
âûñîêîêà÷åñòâåííûå.
“ Ó “ (
óãëåðîäèñòàÿ
); ñëåäóþùàÿ
çà íåé öèôðà ( Ó7,
Ó8, Ó10 è ò.ä ) ïîêà-
çûâàåò
ñðåäíåå
ñîäåðæàíèå
óãëåðîäà â
äåñÿòûõ
äîëÿõ
ïðîöåíòà.
Âûñîêîêêà÷åñòâåííûå
ñòàëè äîïîëíèòåëüíî
ìàðêèðóþòñÿ
áóêâîé “ À “ â
êîíöå ( Ó10À ).
Èíñòðóìåíòàëüíûå
óãëåðîäèñòûå
ñòàëè:
Îáëàäàþò
âûñîêîé
òâ¸ðäîñòüþ ( 60-65
HRC ), ïðî÷íîñòüþ
è
èçíîñîñòîé-
êîñòüþ è
ïðèìåíÿþòñÿ
äëÿ èçãîòîâëåíèÿ
ðàçëè÷íîãî
èíñòðóìåíòà.
Óãëåðîäèñòûå
èíñòðóìåíòàëüíûå
ñòàëè Ó8 (Ó8À),
Ó10 (Ó10À), Ó11 (Ó11À),
Ó12
(Ó12À) è Ó13 (Ó13À)
âñëåäñòâèå
ìàëîé
óñòîé÷èâîñòè
ïåðåîõëàæäåííîãî
àóñòåíèòà
èìåþò
íåáîëüøóþ
ïðîêàëèâîåìîñòü,
è ïîýòîìó
ýòè ñòàëè
ïðèìå- íÿþò
äëÿ èíñòðóìåíòîâ
íåáîëüøèõ
ðàçìåðîâ.
Äëÿ ðåæóùåãî
èíñòóìåíòà
( ôðåçû,
çåíêåðû, ñâ¸ðëà,
ñïèðàëüíûå
ïèëû, øà- áåðû,
íîæîâêè ðó÷íûå,
íàïèëüíèêè,
áðèòâû,
îñòðûé
õèðóðãè÷åñêèé
èíñòðó- ìåíò
è ò.ä ) îáû÷íî
ïðèìåíÿþò
çàýâòåêòîèäíûå
ñòàëè ( Ó10, Ó11, Ó12
è Ó13 ),
ó
êîòîðûõ
ïîñëå
òåðìè÷åñêîé
îáðàáîòêè ñòðóêòóðà
- ìàðòåíñèò è
êàðáèäû.
Äåðåâîîáðàáàòûâàþùèé
èíñòðóìåíò,
çóáèëà,
êåðíåðû,
áîðîäêè,
îòâ¸ðòêè,
òîïîðû
èçãîòîâëÿþò
èç ñòàëåé Ó7
è Ó8, èìåþùèõ
ïîñëå
òåðìè÷åñêîé
îáðà- áîòêè
òðîîñòèòíóþ
ñòðóêòóðó.
Óãëåðîäèñòûå
ñòàëè â
èñõîäíîì
(îòîææ¸ííîì)
ñîñòîÿíèè
èìåþò ñòðóê-
òóðó
çåðíèñòîãî
ïåðëèòà,
íèçêóþ
òâåðäîñòü ( HB 170-180 )
è õîðîøî îáðàáà-
òûâàþòñÿ
ðåçàíèåì.
Òåìïåðàòóðà
çàêàëêè óãëåðîäèñòûõ
èíñòðóìåíòàëüíûõ
ñòàëåé Ó10-Ó13
äîëæíà áûòü
760-780 0 Ñ, ò.å
íåñêîëüêî
âûøå Àñ1 , íî
íèæå
Àñò
äëÿ òîãî,
÷òîáû â
ðåçóëüòàòå
çàêàëêè
ñòàëè
ïîëó÷àëè
ìàðòåíñèòíóþ
ñòðóêòóðó è
ñîõðàíÿëè
ìåëêîå çåðíî
è
íåðàñòâîðáííûå
÷àñòèöû
âòîðè÷íîãî
öåìåíòèòà.
Çàêàëêó
ïðîâîäÿò â
âîäå èëè âîäíûõ
ðàñòâîðàõ
ñîëåé. Ìåëêèé
èíñòðóìåíò
èç ñòàëåé
Ó10-Ó12 äëÿ
óèåíüøåíèÿ
äåôîðìàöèé
îõëàæäàþò â
ãî-
ðÿ÷èõ
ñðåäàõ (
ñòóïåí÷àòàÿ
çàêàëêà ).
Îòïóñê
ïðîâîäÿò ïðè
150-1700 Ñ äëÿ
ñîõðàíåíèÿ
âûñîêîé
òâ¸ðäîñòè
( 62-63 HRC ).
Óãëåðîäèñòûå
ñòàëè ìîæíî
èñïîëüçîâàòü
â êà÷åñòâå
ðåæóùåòî
èíñòðó-
ìåíòà òîëüêî
äëÿ ðåçàíüÿ
ìàòåðèàëîâ
ñ ìàëîé
ñêîðîñòüþ,
òàê êàê èõ
âûñî-
êàÿ
òâ¸ðäîñòü
ñèëüíî
ñíèæàåòñÿ
ïðè íàãðåâå
âûøå 190-200 0 Ñ.
2.
Äèàãðàììà
ñîñòîÿíèÿ
æåëåçî-êàðáèä
æåëåçà.
Ñòàëè,
ñîäåðæàùèå
îò 0,8 äî 2.14 % Ñ,
íàçûâàþò
çàýâòåêòîèäíûìè.
Â
íà÷àëå
íàãðåâàíèÿ
çàýâòåêòîèäíûé
ñïëàâ èìååò
ñòðóêòóðó
ïåðëèòà è
âòîðè÷íîãî
öåìåíòèòà.
Ïðè
ïîâûøåíèè
òåìïåðàòóðû
äî 7270 Ñ ñïëàâ
ïðîñòî
íàãðåâàåòñÿ.
 ò.1
ïðîèñõîäèò
ýâòåêòîèäíîå
ïðåâðàùåíèå,
ïåðëèò
ïðåâðàùàåòñÿ
â àóñòåíèò.
Îò òî÷êè 1 äî
òî÷êè 2 ñïëàâû
èìåþò
ñòðóêòóðó
àóñòåíèò +
âòîðè÷íûé öåìåí-
òèò. Ïî ìåðå
ïðèáëèæåíèÿ ê
òî÷êè 2
êîíöåíòðàöèÿ
óãëåðîäà â àóñòåíèòå
óâåëè÷èâàåòñÿ
ñîãëàñíî ëèíèè
SE.
Ïðè
òåìïåðàòóðàõ,
ñîîòâåòñòâóþùèõ
ëèíèè SE ( ò.2 ),
àóñòåíèò
îêàçûâàåòñÿ
íàñûùåííûì óãëåðîäîì,
è ïðè
ïîâûøåíèè
òåìïåðàòóðû
ñïëàâ èìååò
ñòðóê- òóðó
òîëüêî àóñòåíèòà.
Äî òî÷êè 3 â
ñïëàâå íå ïðîèñõîäèò
íèêàêèõ
èçìåíå- íèé,
ïðîñòî
óâèëè÷èâàåòñÿ
òåìïåðàòóðà.
Ïðè
ïîâûøåíèè
òåìïåðàòóðû
â òî÷êè 3 òâ¸ðäûé
àóñòåíèò
íà÷èíàåò
ïëàâè- òüñÿ.
Ñòðóêòóðà
ñòàíîâèòñÿ
æèäêîñòü+àóñòåíèò.
Äî òî÷êè 4
ñïëàâ ïðîäîë- æàåò
ïëàâèòüñÿ.
Â
òî÷êå 4 ïîä
âëèÿíèåì
âûñîêîé
òåìïåðàòóðû
âåñü
àóñòåíèò
ðàñïëàâëÿ- åòñÿ.
Ñòðóêòóðà
ñòàíîâèòñÿ -
æèäêîñòü.
3.
Ïðè íàãðåâå
âûøå
òåìïåðàòóðû
7270 Ñ ÷èñëî
çàðîäûøåé
âñåãäà äîñòàòî-
÷íî âåëèêî è
íà÷àëüíîå
çàðíî
àóñòåíèòà
ìåëêîå. ×åì âûøå
ñêîðîñòü
íàãðå- âà, òåì
ìåíüøå
çåðíî
àóñòåíèòà,
òàê êàê ñêîðîñòü
îáðàçîâàíèÿ
çàðîäûøåé
âûøå, ÷åì
ñêîðîñòü èõ
ðîñòà.
Ïðè
äàëüíåéøåì
ïîâûøåíèè
òåìïåðàòóðû
èëè
óâåëè÷åíèè
äëèòåëüíîñòè
âûäåðæêè
ïðè äàííîé
òåìïåðàòóðå
ïðîèñõîäèò
ñîáèðàòåëüíàÿ
ðåêðèñòàë-
ëèçàöèÿ è çåðíî
óâåëè÷èàåòñÿ.
Ðîñò çåðíà,
îáðàçîâàâøåãîñÿ
ïðè íàãðåâå
äî
äàííîé
òåìïåðàòóðû,
åòåñòâåííî,
íå èçìåíÿåòñÿ
ïðè
ïîñëåäóþùèì
îõëàæäå- íèè
Ñïîñîáíîñòü
çåðíà
àóñòåíèòà ê
ðîñòó çåðíà
íåîäèíàêîâà
äàæå ó
ñòàëåé
îäíîãî ìàðî÷íîãî
ñîñòàâà
âñëåäñòâèå
âëèÿíèÿ óñëîâèé
èõ âûïëàâêè.
Ïî
ñêëîííîñòè
ê ðîñòó
çåðíà
ðàçëèàþò äâà
ïðåäåëüíûõ
òèïà ñòàëåé:
íàñëåäñòâåííî
ìåëêîçåðíèñòûå
è
íàñëåäñòâåííî
êðóïíîçåðíèñòûå.
Â
íàñëåäñòâåííî
ìåëêîçåðíèñòîé
ñòàëè ïðè
íàãðåâå äî
âûñîêèõ
òåìïåðà- òóð (
1000-10500 Ñ ) çåðíî
óâåëè÷èâàåòñÿ
íåçíà÷èòåëüíî,
îäíàêî ïðè
áîëåå
âûñîêîì
íàãðåâå
íàñòóïàåò
áóðíûé ðîñò
çåðíà. Â
íàñëåäñòâåííî
êðóïíîçåð-
íèñòîé
ñòàëè,
íàîáîðîò,
ñèëüíûé ðîñò
çåðíà
íàáëþäàåòñÿ
äàæå ïðè
íåçíà- ÷èòåëüíîì
ïåðåãðåâå
âûøå 7270 Ñ.
Ðàçëè÷íàÿ
ñêëîííîñòü
ê ðîñòó
çåðíà îï- ðåäåëÿåòñÿ
óñëîâèÿìè
ðàñêèñëåíèÿ
ñòàëè è å¸
ñîñòàâîì.
Ëåãèðóþùèå
ýëåìåíòû,
îñîáåííî
êàðáèäîîáðàçóþùèå
(
íèòðèäîîáðàçóþ-
ùèå ) çàäåðæèàþò
ðîñò çåðíà
àóñòåíèòà.
Íàèáîëåå
ñèëüíî
äåéñòâóþò Ti,
V, Nb, Zr, Al,
è N,
îáðàçóþùèå
òðóäíî
ðàñòâîðèìûå
â àóñòåíèòå
êàðáèäû
(
íèòðèäû ),
êîòîðûå
ñëóæàò
áàðüåðîì äëÿ
ðîñòà çåðíà.
×åì áîëüøå
îáú- ¸ìíàÿ
äîëÿ
êàðáèäîâ (
íèòðèäîâ ) è
âûøå èõ
äèñïåðñòíîñòü
( ìåíüøå ðàçìåð
), òåì ìåëü÷å
çåðíî
àóñòåíèòà.
Îäíîâðåìåííî
íåðàñòâîðèìûå
êàð- áèäû (
íàòðèäû ) îêàçûâàþò
çàðîäûøíîå
âëèÿíèå íà
îáðàçîâàíèå
íîâûõ ç¸ðåí
àóñòåíèòà,
÷òî òàêæå
ïðèâîäèò ê
ïîëó÷åíèþ
áîëåå
ìåëêîãî
çåðíà. Ìàðãàíåö
è ôîñôîð
ñïîñîáñòâóþò
ðîñòó çåðíà àóñòåíèòà.
Âñå
ìåòîäû,
âûçûâàþùèå
èçìåëü÷åíèå
çåðíà
àóñòåíèòà, -
ìèêðîëåãèðîâàíèå
( V, Ti, Nb è äð.), âûñîêèå
ñêîðîñòè
íàãðåâà è äð. -
ïîâûøàþò
êîíñòðóêöèîí-
íóþ
ïðî÷íîñòü ñòàëè.
Êðóïíîå
çåðíî
ñòðåìÿòñÿ
ïîëó÷èòü
òîëüêî â
ýëåêòðîòåõíè÷åñêèõ
( òðàíñ-
ôîðìàòîðíûõ
) ñòàëÿõ,
÷òîáû
óëó÷øèòü èõ
ìàãíèòíûå ñâîéñòâà.
.