Класса марки Э42. Феррит х 600

 

Электротехническая сталь имеет по ГОСТу специальную марки­ровку. Первая цифра за буквой Э показывает примерное содержание крем­ния в %. Вторая цифра характеризует уровень электротехнических и магнитных свойств (чем цифра больше, тем свойства выше). Кремний, растворяясь в феррите, резко увеличивает электросопротивление и тем самым снижает потери на вихревые токи и гистерезис.

При высоком содержании хрома, кремния и алюминия стали ферритного класса являются жаростойкими (окалиностойкими), так как эти элементы способны образовывать на поверхности детали плотные пленки окислов, препятствующие проникновению кислорода и образова­нию окалины. К жаростойким относятся стали марок Х17, ОХ17Т, Х25Т, Х28, 1Х12СЮ, Х18СЮ и другие. Стали ферритного класса в качестве жа­ропрочных не применяются, так как феррит имеет более низкую плот­ность упаковки атомов в решетке, чем аустенит. Благодаря ферритной структуре эти стали обладают ферромагнитными с войствами.

 

Микроструктура легированных сталей после охлаждения на

Воздухе, из аустенитного состояния

 

1. Сталь перлитного класса имеют сравнительно малое содержа­ние легирующих элементов, вследствие чего их критическая скорость закалки оказывается выше скорости охлаждения на воздухе. Поэтому при охлаждении на воздухе происходит распад аустенита диффузионным путем с образованием перлитных структур (перлит, сорбит или троостит), которые отличаются друг от друга различной дисперсностью пластин карбидов и легированного феррита.

К сталям перлитного класса относится большинство конструкци­онных и инструментальных сталей: 20Х, 40Х, 30ХГСА, X, ХГ, ХВГ, 9ХС и другие. На рис.8,1б показана микроструктура стали 30ХГСА в нормализованном состоянии. При ускоренном охлаждении на воздухе весь феррит не успевает выделиться из аустенита, который превращается в сорбит. Поэтому после нормализации зерен феррита значительно меньше, чем после полного отжига.

2. Стали мартенситного класса содержат больше легирующих элементов по сравнению со сталями перлитного класса. Легирующие элементы, повышая устойчивость переохлажденного аустенита к распаду, настолько снижают критическую скорость закалки, что она оказывается меньше скорости охлаждения на воздухе.

 

Рис. 8.7. Схема микроструктуры легированной стали мартенситного класса марки 20X13 после нормализации от 1050°С. Мартенсит и

Остаточный аустенит, х 600.

 

Поэтому при охлаждении на воздухе сталь закаливается на мартенситную структуру (рис.8.7). К мартенситному классу относятся стали марок 20Х2Н4А, 20X13, 30X13, 50X13, Р9, Р6М5, Р18 и другие.

3. Стали аустенитного класса содержат большое количество легирующих элементов, которые снижают температуру начала мартенситного превращения в область отрицательных температур и настолько повышают устойчивость аустенита, что он после охлаждения на воздухе совершенно не распадается при комнатной температуре. К аустенитному классу относятся стали марок 12Х18Н9Т, Г13, 45Х14Н14В2М и другие (см. рис.8.5).

4. Для сталей карбидного класса условным признаком является уже не основная структура образца диаметром 15-20 мм, охлажденного на воздухе от аустенитного состояния, а присутствие значительного ко­личества карбидов, которые образуются при наличии в стали большого количества углерода и карбидообразующих легирующих алиментов.

Легирующие элементы, растворяясь в цементите, способны об­разовывать легированный цементит, например, (Fe,Mo)₃C, (Fe,Cr)₃C, (Fe,W)₃C. Легированный цементит и специальные карбиды типа М₆С, М₇С₃, М₂₃Сб (где М - карбидообразующие элементы), например, Fe₃Mo₃C, Сг_;С₃, Сг₂₃С6, имеющие сложную кристаллическую решетку, построенную из закономерно расположенных атомов металла и углерода, относятся к карбидам первой группы.

Металлы, для которых отношение атомного радиуса углерода (0,079 нм) к их собственному радиусу меньше 0,59, способны образовывать специальные карбиды типа М₂С и МС (М0₂С, W₂C, WC, VC, TIC и дру­гие), являющиеся фазами внедрения. Эти карбиды имеют сравнительно простую кубическую или гексагональную решетку, построенную из атомов металла, а атомы углерода внедрены в нее. Карбиды, представляющие фазы внедрения, относятся ко второй группе.

Однако в чистом виде перечисленные карбиды в сталях не суще­ствуют. Все они растворяют железо, а при наличии нескольких карбидо­образующих элементов и эти элементы. Так, в хромомарганцовистой стали вместо специального карбида хрома Сг₂₃С₆ образуется сложный карбид (Сг,Мп,Fе)₂₃С₆, содержащий в твердом растворе железо и марганец.

Следует отметить, что фазы внедрения значительно труднее растворяются в аустените при нагревании, чем карбиды первой группы и тем более, чем простой цементит Fe₃C. Поэтому для растворения карбидов в аустените легированные стали, нагревают при термической обработке до более высоких температур, чем углеродистые стали.

Карбиды повышают износостойкость, твердость и режущие свой­ства легированных сталей. К карбидному классу относятся инструмен­тальные стали, например, марок Р9, Р18, Х12, Х12Ф1, ХВ5 и многие другие (см. рис.8.4).

5. Стали ферритного класса имеют минимальное содержание углерода при большом количестве легирующих элементов, расширяющих область α-железа (феррита). Такие стали, кристаллизуются с образованием структуры легированного феррита, который ни при охлаждении, ни при нагревании не превращается в аустенит (рис.8.6)

 

Методика выполнения работы

8.3.1. Уясните цель работы.

8.3.2. Изучите сущность легирования стали, классификацию легирующих элементов, особенности маркировки и принципы классификации легированной стали по составу, назначению, структуре в равновесном состоянии и после охлаждения на воздухе из аустенитного состояния.

8.3.3. Сопоставьте микроструктуру легированных сталей (альбом, с.22-24).

8.3.4. Изобразите схемы микроструктур различных классов легированной стали.

8.3.5. Выполните микроструктурный анализ различных классов легированной стали.

8.3.6. Составьте отчет о работе.

Содержание отчета

8.4.1. Цель работы.

8.4.2. Определение легированной стали.

8.4.3. Влияние легирующих элементов на свойства стали.

8.4.4. Классификация легирующих элементов.

8.4.5. Особенности маркировки легированных сталей.

8.4.6. Принципы классификации легированной стали по структуре в равновесном состоянии и после охлаждения на воздухе из аустенитного состояния.

8.4.7. Схемы микроструктур различных классов легированной стали.

8.4.8. Микроструктурный анализ различных классов легированной стали.

8.5. Контрольные вопросы

8.5.1. Какие стали, называются легированными?

8.5.2. Какие преимуществ и недостатки в легированных сталях по сравнению с углеродистыми.

8.5.3. Какие легирующие элементы влияют на свойства стали?

8.5.4. Как маркируют легированные стали?

8.5.5. По каким признакам классифицируют легированную сталь?

8.5.6. На какие группы подразделяются легированные стали по назначению?

8.5.7. На какие классы делятся легированные стали по структуре в равновесном состоянии?

8.5.8. Какие легирующие элементы содержат стали аустенитного и ферритного классов?

8.5.9. На какие классы делятся легированные стали по структуре после охлаждения на воздухе из аустенитного состояния?

8.5.10. Какие стали относят к ледебуритному классу?

8.5.11. Какие стали относятся к карбидному классу?

8.5.12. Что вводят в состав стали для повышения твердости, износостойкости, коррозионной стойкости?

8.5.13. Напишите марку легированной высококачественной стали, содержащей 0,6% углерода, 2% кремния,1,2% хрома,0,1% ванадия.

8.5.14. Напишите марки сталей аустенитного класса.

8.5.15. Сталь 30ХГСА по назначению является ….

8.5.16. Напишите марку сталей обладающих высокой сопротивляемостью к износу и контактным напряжениям.

 

 

Расшифруйте марки сплавов (вариант выбираем согласно номера в списке группы

 

Номер варианта	Марка сплава	Номер варианта	Марка сплава
	4Н2, 20ХН3А, 09Т7К12		50Л, О9Г2С, Р16К2
	40Х, 30ХГСА, 05Ф5К		У8А, 35ГС, Р6М5
	45С, Х6ВФ, 6ТБ		65Г, 38ХН3МА, ШХ6
	ХГС, 10ХСНД, 04Т5К6		35Г, 30ХГСА, У10А
	Сталь 30Л, 38ХН3МА, Р12		60А2Г4, Х18Н9Т, 2Н2А
	35Л, Х18Н9Т, А30		20С2Л, ХВГ, Р18
	65Г, Х12Ф1, 02АМ2		3С4НА, У8, 60С5
	А20С, 60С2Н2А,5АФ3		40Х,30Х13Н7С2, 12ХМ3А
	У7, ХВГ, Р2К6		80, 10ХВСЮ, ШХ-15
	У12А, 30Х13Н7С2, А12		60Г, У13А, Х13Ф1
	20С, 70С3А, Р5Ф4		40, 60С2ХФА, Р12Ф4К5
	38ХС, 50ХГФА, У11		20, 35НМ, О9Г2С
	40Х, 10Х13СЮ, Р15М6		45, ШХ4РП, У8ГА