Видалення шкідливих домішок. Вплив домішок на структуру та властивості сталі Вплив шкідливих домішок на властивості сталі

При виробництві сталі сучасна металургія використовує величезну кількість домішок і добавок. Пропорції та кількість легуючих елементів, як ще називають добавки, зазвичай становлять комерційну таємницю металургійної компанії.

Вуглець - невід'ємна частина будь-якої сталі, оскільки сталь це сплав вуглецю із залізом. Відсотковий вміст вуглецю визначає механічні властивості сталі. Зі збільшенням вмісту вуглецю у складі сталі, твердість, міцність і пружність сталі збільшуються, але пластичність та опір удару знижуються, а оброблюваність та зварюваність погіршується.

Кремній - незначне його зміст у складі сталі особливого впливу її властивості не надає. При підвищенні вмісту кремнію значно покращуються пружні властивості, магнітопроникність, опір корозії та стійкість до окислення за високих температур.

Марганець - у вуглецевій сталі міститься в невеликій кількості та особливого впливу на її властивості не надає. Однак він утворює із залізом тверду сполуку, що підвищує твердість і міцність сталі, дещо зменшуючи її пластичність. Марганець зв'язує сірку з'єднання MnS, перешкоджаючи утворенню шкідливого з'єднання FeS. Крім того, марганець розкислює сталь. Сталь до складу якої входить велика кількість марганцю набуває істотної твердості та опору зносу.

Сірка - є шкідливою домішкою у складі сталі, де вона перебуває переважно у вигляді FeS. Це з'єднання надає сталі крихкості за високих температур - червоноломкості. Сірка підвищує стирання сталі, знижує опір втоми і зменшує корозійну стійкість.
У вуглецевій сталі допустимий вміст сірки - трохи більше 0,07%.

Фосфор - також є шкідливою домішкою у складі сталі. Він утворює із залізом з'єднання Fe 3 P. Кристали цієї сполуки дуже крихкі, внаслідок чого сталь набуває високої крихкості в холодному стані - холодноламкість. Негативний вплив фосфору найбільше позначається при високому вмісті вуглецю.

Легуючі компоненти у складі сталі та їх вплив на властивості:

Алюміній - сталь, склад якої доповнений цим елементом, набуває підвищеної жаростійкості та окалиностійкості.

Кремній - Збільшує пружність, кислостійкість, окалиностійкість сталі.

Марганець - Збільшує твердість, зносостійкість, стійкість проти ударних навантажень при цьому не зменшує пластичності.

Мідь - Покращує корозійностійкі властивості сталі.

Хром - підвищує твердість та міцність сталі, незначно зменшуючи пластичність, збільшує корозійностійкість. Зміст великих кількостей хрому у складі сталі надає їй нержавіючі властивості.

Нікель - як і хром надає сталі корозійну стійкість, а також збільшує міцність і пластичність.

Вольфрам - входячи до складу сталі, утворює дуже тверді хімічні сполуки - карбіди, що різко збільшують твердість та червоностійкість. Вольфрам перешкоджає розширенню сталі під час нагрівання, сприяє усуненню крихкості при відпустці.

Ванадій - підвищує твердість та міцність сталі, збільшує щільність сталі. Ванадій є гарним розкислювачем.

Кобальт - Підвищує жароміцність, магнітні властивості, збільшує стійкість проти ударних навантажень.

Молібден - збільшує червоностійкість, пружність, межу міцності на розтяг, покращує антикорозійні властивості сталі та опір окисленню при високих температурах.

Титан - підвищує міцність і щільність сталі, є хорошим розкислювачем, покращує оброблюваність та збільшує корозійностійкість.

Все вищесказане про вплив атмосферних забруднень на людей, тваринний світ та рослинність може бути підтверджено кількома прикладами. Як відомо, окремі нафтопереробні заводи та підприємства США використовують як паливо багатосірчисту нафту. В одному зі штатів, де розташовані такі заводи та підприємства, було проведено широке медичне обстеження населення. Результати обстеження показали, що в осіб, які скаржилися на неприємні запахи, є різні хворобливі явища загального характеру: головний біль, безсоння, ядуха, подразнення верхніх дихальних шляхів. Всі ці явища періодично виникали у зв'язку із надходженням до атмосфери шкідливих домішок. Всі описані явища нерідко призводили до підвищеної стомлюваності, зниження працездатності та функціональних порушень з боку нервової системи. При обстеженні стану здоров'я 1322 молодших учнів (Інститут загальної та комунальної Гігієни АМН СРСР), які проживають в районі викидів потужної теплоелектроцентралі, у багатьох практично здорових дітей були виявлені початкові фіброзні зміни легень, а самі діти скаржилися на часті головні болі, оболонок очей, швидку стомлюваність та інших. Аналогічні скарги були в населення, що у районі віскозного заводу Білорусії, де було забруднення атмосферного повітря сірковуглецем і сірчистим ангідридом.

Про несприятливий вплив атмосферних забруднень на рогату худобу можна судити за таким фактом, зареєстрованим поблизу одного із західнонімецьких заводів: велике стадо рогатої худоби, що належало населенню заводського селища, було повністю знищено. Крім того, населення цього селища відзначило різке зменшення кількості бджіл, загибель окремих видів диких тварин та пошкодження рослинності навіть на відстані 5 км від заводу. Безперечну роль у цьому відіграло забруднення повітря сірчистим ангідридом і пилом, що містить миш'як, окис заліза, сурму та ін. Є численні повідомлення про загибель крон і знищення листя на деревах поблизу хімічних комбінатів. До шкідливого впливу атмосферних забруднень слід віднести також погіршення житлово-побутових умов населення: внаслідок неприємних запахів багато хто позбавлений можливості відкривати вікна та провітрювати приміщення, має місце забруднення сажею та кіптявою зовнішнього оздоблення будівель. Деякі промислові викиди надають руйнівну дію на металеву покрівлю житлових та громадських будівель.

Особливо слід звернути увагу на те, що у складі вугільної смоли та пилу виявляються деякі канцерогенні продукти. Ці речовини конденсуються на частинках золи та сажі, що надходять у вигляді димових газів в атмосферне повітря. Про це слід пам'ятати, оскільки деякі види палива, що містять канцерогенні сполуки, утворюють при неправильному спалюванні дуже багато димових газів. Джерелами такого забруднення атмосферного повітря в містах можуть бути також асфальтобетонні, тольові, руберойдні та сланцеперегінні підприємства. Порівняльні дані розповсюдження раку легенів серед мешканців різних населених місць показали, що це захворювання частіше вражає осіб, які довго проживають у промислових містах, повітряний басейн яких характеризується вмістом великих кількостей атмосферних забруднень.

Нарешті, пил та дим у повітряному басейні населених місць знижують прозорість атмосфери, зумовлюючи зменшення загальної освітленості та, що особливо важливо, викликають значне ослаблення інтенсивності ультрафіолетової частини сонячної радіації. Вимірювання освітленості розсіяним світлом у промисловому районі Москви та на відстані 8-10 км від центру встановили, що в межах міста освітленість на 40-50% нижча. Порівняно з околицями напруженість сонячної радіації у Парижі нижча на 25-30%, у Балтіморі – на 50%, а у Берліні – на 67%.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru

Вступ

Матеріалознавство - це наука, що вивчає склад, способи отримання, фізичні, хімічні та механічні властивості, способи термічної їх хіміко-термічної обробки матеріалів, а також їх призначення.

Основи цієї науки було закладено у 30-х роках ХІХ ст., коли було складено загальне уявлення про будову металів та сплавів, розроблено промислові методи отримання сталі та основи термічної обробки. З цього часу металознавство починає набувати все більшого значення при вирішенні питань придатності металів для тих чи інших цілей, виробництва сплавів з певними властивостями, надання їм необхідних властивостей за допомогою термічної та хіміко-термічної обробки тощо.

Основи теорії та науково обґрунтованої технології термічної обробки сталі були закладені в роботах Д. К. Чернова (1839-1921) з металографії заліза та сталі, які завоювали міжнародне визнання. Він також розвинув вчення про кристалізацію, створив один з найбільш прогресивних методів загартування - ізотермічний, вказав на переваги кристалізації під тиском і відцентрового лиття.

Найбільшим відкриттям ХІХ ст. став періодичний закон Д. І. Менделєєва (1834-1907), що дозволяє встановити зв'язок між властивостями, складом і будовою металів і передбачити зміну і фізико-хімічних та механічних властивостей. Подальші успіхи металознавства нерозривно пов'язані з іменами радянських вчених Н. А. Мінкевича, С. С. Штейнберга, Н. Т. Гудцова, Н. С. Курнакова, А. А. Байкова, А. А. Бочвара, Г. В. Курдюмова та багатьох ін.

В даний час у народному господарстві повсюдно використовують пластмаси та інші неметалічні матеріали, створення яких стало можливим завдяки роботам А. М. Бутлерова з теорії хімічної будови органічних сполук; С. В. Лебедєва, який обґрунтував промислове виробництво синтетичного каучуку; В. А. Каргіна, який виконав структурні дослідження полімерних матеріалів, та ін.

У суднобудуванні застосовують різноманітні матеріали, кількість яких з кожним роком зростає.

Матеріал вибирають залежно від вимог, які пред'являються до судна, конструкції чи деталі (механічна міцність, довговічність, економічність, надійність тощо). Завдяки правильному вибору можна підвищити надійність та довговічність судна, збільшити його швидкість та вантажопідйомність, знизити масу, скоротити експлуатаційні витрати, знизити вартість та підвищити продуктивність праці під час будівництва.

Вирішити питання про придатність матеріалу для тих чи інших цілей допоможе, оволодіння матеріалознавством.

В умовах науково-технічного прогресу особливо важливий розвиток

визначальних його галузей науки, техніки та виробництва. Практично немає жодної галузі машинобудування, приладобудування та будівництва, в якій не застосовувалися б зварювання та різання металів. За допомогою зварювання отримують нероз'ємні з'єднання багатьох металів і сплавів різної товщини - від сотих часток міліметра до декількох метрів.

Вплив шкідливих домішок сірки, фосфору та неметалічних включень на якість сталі

Сталь - це метал заліза з вуглецем, де вуглецю до 2,14%. У сталі завжди присутні й інші елементи - домішки, що потрапляють у сплав із природних сполук, і з металобрухту, у процесі розкислення: марганець, кремній, сірка, фосфор, нікель, мідь, хром, миш'як та інші.

Домішки стали поділяються на постійні, випадкові і шкідливі. Якість сталі визначається змістом шкідливих домішок.

Основні шкідливі домішки - це сірка та фосфор. "Сірка та фосфор є тими головними ворогами, з якими металургам чорних металів доводиться мати справу" (А.А. Байков).

Так само до шкідливих домішок відносяться неметалеві включення - гази (азот, кисень, водень), крім миш'яку, є у всіх сталях. Шкідливими ці домішки насамперед тому, що підвищення змісту знижує опір прокату тендітним руйнуванням різної природи, особливо шкідливо ці домішки впливають властивості сталей, експлуатованих при низьких температурах. Одне з найважливіших завдань сучасної металургії - зведення їх змісту до розумного мінімуму.

Сірка (S) потрапляє в сталі з чавуну (із попелу та руди).

S – 0,035 – 0,06% (0,018% S – якісна сталь). Сірка нерозчинна в залозі, вона утворює із залізом сполуку FeS. Цю сполуку утворюють із залізом легкоплавку евтектику з температурою плавлення - Тпл = 988?С.

Наявність евтектики викликає червоноламкість, тобто. крихкість за високих температур. При нагріванні до 1000-1200 ° С евтектика, що має в своєму розпорядженні по межах зерен, розплавляється і при деформації (ОМД) в сталі виникають надриви і тріщини. Сірка утворює з ним

Евтемктика ( грец.йutektos - легкоплавний) - рідка система ( розчинабо розплав), що знаходиться при даному тиску в рівновазі з твердими фазами, число яких дорівнює числу компонентів системи.

Тому при нагріванні сталевих заготовок для пластичної деформації сталь стає крихкою. При гарячій пластичній деформації заготівля

руйнується. Це явище називається червоноламкістю. Одним із способів

Зменшення впливу сірки є введенням марганцю. Ці включення пластичні і не викликають червоноламкості.

Вивозять сірку із сталі за допомогою марганцю. Марганець має більшу спорідненість до сірки, ніж залізо, і утворює з'єднання MnS з високою температурою плавлення Тпл = 1620?С:

FeS+Mn > MnS+Fe.

Сірка та її з'єднання при кімнатних і знижених температурах сприяє зниженню ударної в'язкості сталі, тому що руйнування металу йде по сульфідним включенням (тому ударна в'язкість металу (KCU) знижується) (рис. 5).

Рисунок 5. Вплив сірки на в'язкі властивості сталі

Також сірка знижує пластичність – д, ш%.

Сірчисті включення погіршують зварюваність та корозійну стійкість. Сірка полегшує оброблюваність різанням.

Фосфор (Р) міститься в межах 0,025-0,045% Р. Попадає в сталь у процесі виробництва з руди, палива, флюсів.

Фосфор займає особливе місце серед інших елементів, присутність яких негативно впливає на якість сталі. З одного боку, фосфор є легуючим елементом, що сильно зміцнює ферит і підвищує корозійну стійкість прокату в атмосферних умовах; з іншого боку, підвищений вміст фосфору в сталі обумовлює появу крихкості, зниження ударної в'язкості та опору крихкому руйнуванню, а також збільшення схильності до утворення тріщин при зварюванні.

Розчиняючись у ферриті, фосфор сильно спотворює грати та збільшує межі міцності та плинності, але зменшує пластичність та в'язкість. Сильне зміцнюючу дію фосфору пояснюється тим, що у ферриті він замінює атоми заліза, а оскільки його атом більше атомів заліза, то це призводить до суттєвого зміцнення, але також і до крихкості. Крім того, фосфор перешкоджає поперечному мікроковзанню, збільшуючи тим самим схильність до мікроплоського ковзання, при цьому зменшується кількість площин ковзання, особливо з пониженням температури, а також збільшується схильність заліза до двійкування.

Зниження в'язкості тим значніше, що більше сталі фосфору.

Фосфор значно підвищує поріг холодноламкості.

Кожна 0,01% Р підвищує поріг холодноламкості сталі на 20 - 25?С (для вуглецю такий же вплив має кожна 0,1%).

Фосфор має велику схильність до ліквації (неоднорідність розподілу). Фосфор накопичується в серединних шарах зливка, по межах насіння, сильно знижуючи ударну в'язкість.

Фосфор (Р) - посилює ковалентний (тендітний) зв'язок і послаблює металевий. Зі зниженням температури крихкість металу збільшується (холодноламкість) (рис. 6). Фосфор полегшує оброблюваність сталі різальним інструментом (створюючи крихкість). Спільна присутність у сталі фосфору та міді (Р+Сu) – підвищує опір корозії.

Малюнок 6. Вплив фосфору на холодноламкість сталі (0,2%, 1% Mn)

Приховані домішки:

Так називають присутні у сталі гази – азот, кисень, водень – через складність визначення їх кількості. Гази потрапляють у сталь за її виплавці.

У твердій сталі вони можуть бути присутніми, або розчиняючись у ферриті, або утворюючи хімічну сполуку (нітриди, оксиди). Гази можуть бути і у вільному стані у різних несплошностях.

Навіть у дуже малих кількостях азот, кисень та водень сильно погіршують пластичні властивості сталі. Зміст їх у сталі допускається

0,2 – 0,4 %. В результаті вакуумування стали їх вміст зменшується, поліпшуються властивості.

Кисень (О2): утворює неметалеві включення оксиди - FeO, MnO, Al2O3, SiO2.

Азот (N2): утворює нітриди - Fe4N, Fe2N, AlN.

Кисень і азот у вільному вигляді розташовуються в раковинах, тріщинах та ін. Ці включення значно зменшують ударну в'язкість, підвищують поріг холодноламкості та зменшують пластичність, при цьому підвищується міцність сталі (рис. 7).

Рисунок 7. Вплив домішок впровадження кисню (а) та азоту (б) на в'язкі властивості заліза

Водень (Н2): при твердінні частина водню в атомарному стані залишається у сталі. При переході атомарного водню до молекулярного підвищується тиск до 150 МПа, утворюючи еліпсоподібні западини - флокени, які є невиправним шлюбом. Флокени сприяють сильному крихтенню сталі.

Частково видалити водень з поверхневого шару можна шляхом нагрівання до 150-180 ° С, найкраще у вакуумі ~ 10-2 - 10-3 мм. рт. ст. або нагрівання до 800 ° С і витримці, водень йде і залишається чистий метал.

Обробка стали синтетичним шлаком

Технологія застосовується на великотоннажних печах ємністю 60-200 т у цехах, що мають спеціальну піч для виплавки синтетичного шлаку. Обробка сталі синтетичним шлаком полягає в наступному. У розливний ківш перед випуском сталі з плавильного агрегату наливають 3...5 % до маси сталі рідкого шлаку, що містить 55 % СаО, 42 % Al2O3, до 3 % SiO2 і 1 % FeO. У завалку вводять до 25% чавуну, вапно (1.5-3.5%) та залізну руду (2-3%). Після розплавлення проводять продування ванни киснем. Окислювальний шлак зливають, в метал водять феромарганець, розраховуючи на нижню межу вмісту марганцю в сталі, що виплавляється, і феросиліцій з розрахунку введення 0.15-0.20% кремнію. Далі наводять невелику кількість (~ 1% від маси металу) вапняного шлаку добавками вапна, шамоту, плавикового шпату. Відновлювальний період, як такий, відсутній, замість нього проводитися короткочасне (~ 30 хв) доведення, протягом якого сталь доводять до заданих температури та складу, вводячи необхідні легуючі добавки. Розкислення шлаку не виробляють.

Перед випуском сталі із печі зливають 80-90% шлаку. Далі випускають сталь у ківш із залитим туди синтетичним шлаком, який забезпечує рафінування металу від сірки та неметалевих включень. Під час випуску в ківш вводять феросиліцій і при необхідності феротитан та ферованадій. Зазвичай застосовують синтетичний вапняно-глиноземистий шлак (~55% CaO та 45% Al2O3), який заливають у ківш у кількості 4-6%.

Потім у ківш по можливості з більшої висоти потужним струменем випускають виплавлену сталь. В результаті інтенсивного перемішування сталі та шлаку поверхня їх взаємодії збільшується в сотні разів у порівнянні з тією, що є в печі. Тому процеси рафінування різко прискорюються і їх протікання потрібно вже не 1,5...2 год, зазвичай у печі, а приблизно стільки, скільки йде на випуск плавки.

Рафінована синтетичним шлаком сталь відрізняється низьким вмістом кисню, сірки та неметалевих включень, що забезпечує їй високу пластичність та ударну в'язкість.

До рафінуючих переплавів відносяться: електрошлаковий, вакуумно-дуговий, плазмово-дуговий, електронно-променевий та ін.

2. За ескізом деталі (рис. 7) розробіть ескіз виливки з модельно-ливарними вказівками, наведіть ескізи моделі, стрижневого ящика та зібраної ливарної форми (у розрізі). Опишіть послідовність виготовлення форми методом ручного формування.

Матеріал деталі - сталь 45Л

Вид поставки виливки ГОСТ 977-75.

Замінник сталі: 35Л, 55Л, 50Л, 40Л.

домішка сталь формування виливок

Таблиця 1 Хімічний склад сталь 45Л

Основні складові та позначення

Умовні позначення у марці сталі

Позначення елемента за таблицею Менделєєва

Склад у матеріалі %

Інші складові

марганець

Не більше 0.3

Не більше 0.3

Не більше 0.3

Не більше 0.045

Не більше 0.04

обробка металевої заготовки тиском шляхом обтиснення між валками, що обертаються, прокатного стану для зменшення перерізу злитка або заготовки і надання їм потрібної форми. На металургійних підприємствах здійснюється у два етапи. Спочатку зливки нагрівають і прокочують на обтискних станах заготовку. Розміри і форма заготівлі залежать від її призначення: для прокатки листового та смугового металу застосовують заготовки прямокутного перерізу шириною 400-2500 мм і товщиною 75-600 мм, звані слябами; для сортового металу - заготовки квадратного перерізу розміром від 600 5 600 мм до 400 5 400 мм, а для цільнокатаних труб - круглого перерізу діаметром 80-350 мм. Потім отриману заготовку прокочують у товарний сталевий прокат на станах трьох основних видів: листових, сортових та трубних. Сталеві листи завтовшки від 4 до 50 мм і плити завтовшки до 350 мм прокочують на товстолистових або броньових станах, а листи завтовшки від 1.2 до 20 мм - на безперервних станах, звідки вони виходять у вигляді довгих (більше 500 м) смуг, які змотуються в рулони. Листи завтовшки менше 1.5-3 мм прокочують у холодному стані. Прокатка сортового металу здійснюється з нагріванням до 1100-1250 °C послідовно кілька прийомів для поступового наближення перерізу вихідної заготовки до перерізу готового профілю. Прокатка труб проводиться, як правило, у гарячому стані та включає три основні операції. Перша операція (прошивка) - утворення отвору в заготівлі або злитку; в результаті виходить товстостінна труба, яка називається гільзою. Операція виконується на т.з. прошивних станах гвинтової прокатки. Друга операція (розкочування) - подовження гільзи та зменшення товщини її стінки; виконується на різних прокатних станах: безперервних, пілігримових, гвинтової прокатки та ін. Третя операція - калібрування (або редукування) труб після розкочування; здійснюється на калібрувальних станах. З метою зменшення товщини стінки та діаметра труби, отримання більш високих механічних властивостей, гладкої поверхні та точних розмірів труби після гарячої прокатки піддаються холодній прокатці на спеціальних станах. Після завершення прокатки одержані вироби розрізають на частини необхідної довжини, піддають термічній обробці, напр. відпалу (при необхідності), і перевіряють їхню якість.

Із сірий. 20 ст. прокатка сталевих заготовок замінюється безперервним литтям (розливом) на спеціальних розливальних машинах. Завдяки застосуванню безперервного розливання сталі скасовуються слябінги та блюмінги, підвищується якість прокату, усуваються втрати, пов'язані з обробкою злитків, що досягають 15-20 %.

За ескізом готової деталі (рис. 21) розробіть схему технологічного процесу її виготовлення методом гарячого об'ємного штампування на пароповітряному молоті. За виконання роботи слід:

1) описати сутність процесу гарячого об'ємного штампування та вказати область її застосування;

2) зобразити схему молота та описати його роботу;

3) встановити температурний інтервал штампування та спосіб нагрівання заготовки;

4) скласти креслення поковки та визначити її масу;

5) перерахувати всі технологічні відходи визначити обсяг і довжину заготівлі вихідної заготівлі;

6) вибрати переходи штампування і навести ескіз інструменту,

7) перерахувати операції технологічного процесу, необхідні для отримання даної поковки,

8) описати механізм технологічного процесу штампування

1. Гарячим об'ємним штампуванням називається процес гарячого деформування, при якому перебіг металу обмежений порожниною струмка штампу.

Перебіг металу відбувається внаслідок силового впливу машини-зброї через штамп на заготівлю. При будь-якому способі гарячого об'ємного штампування інструментом є штамп. Штамп складається завжди із двох або більше частин. Поверхні, якими частини штампу стикаються друг з одним, називаються площинами роз'єму. На площинах роз'єму розташовуються порожнини, що є ніби відбитком майбутнього поковки, які називаються струмками. Нагріта до пластичного стану заготовка закладається в струмок, коли штамп розімкнуто. При зближенні частин штампу метал заготовки починає текти, заповнює струмок і набуває форми поковки. Поковки, отримані способом об'ємного гарячого штампування, мають форму готової деталі з невеликими припусками на поверхнях, що підлягають механічній обробці. Гаряче об'ємне штампування вигідне в умовах великосерійного та масового виробництва і виробляється в ковальських цехах. Цей спосіб широко застосовується для отримання поковок різної форми масою від 0,5 до 350 кг, а на спеціалізованому устаткуванні можна отримати поковки масою до 1 т.

Переваги гарячого об'ємного штампування наступні:

однорідність і точність поковок,

висока продуктивність,

можливість одержання поковок складної конфігурації.

Головним недоліком процесу є висока вартість штампу. Спосібом гарячого об'ємного штампування можна отримувати поковки з усіх металів і сплавів, що мають пластичність в гарячому стані.

Даними способами отримують дуже різноманітні за формою та розмірами вироби з металу, пластмас та інших матеріалів з різними ступенем точності розмірів, механічними та іншими характеристиками та якістю поверхні. Тому кувально-штампувальне виробництво знаходить широке застосування у машинобудуванні та приладобудуванні, у виробництві предметів народного споживання та інших галузях народного господарства. Отримання виробів куванням та штампуванням дозволяє максимально наблизити вихідну форму заготовки до форми та розмірів готової деталі і тим самим зменшити або повністю виключити дорогі операції із втратою металу у стружку.

2. Основними типами молотів для кування є приводні-пароповітряні та пневматичні.

Основним типом молотів є пароповітряні штампувальні молоти. У молотах односторонньої дії (рис. 9) пара (стиснене повітря) служить лише підйому падаючих частин у верхнє положення. Робочий хід (хід вниз) відбувається у цих молотах лише під впливом ваги падаючих частин.

Мал. 9. Схема пароповітряного молота односторонньої дії: 1 - отвір для проходу повітря, 2 - робочий циліндр, поршень, 3-шток, 4-баба, 5 - верхній бойок (штамп), 7-нижній бойок (штамп), 8 - штампова подушка, 9 - шабот
Мал. 10. Схема пароповітряного молота двосторонньої дії:
1 - поршень, 2 - шток, 3 - баба, 4 - верхній бойок (штамп), 5 - нижній бойок (штамп). 6 - Шабот

У молотах двосторонньої дії (рис. 10) пара або стиснене повітря не тільки піднімає частини у верхнє положення, а й тисне зверху на поршень при робочому ході. Тим самим він збільшує силу удару, розганяючи падаючі частини до вищої швидкості.

У молотах односторонньої дії робочий цикл починається з подачі пари або стисненого повітря із магістралі в нижню порожнину робочого циліндра 2 (див. рис. 9). Діючи на поршень 3, енергоносій змушує рухатися вгору. З поршнем 3 пов'язаний шток 4, до нижнього кінця якого кріпиться баба 5. На бабі 5 встановлюється верхній бойок 6. Таким чином, при впускі пари або стисненого повітря всі падаючі частини піднімаються вгору.

Поблизу верхньої кришки по колу циліндра розташовані отвори Л, через які повітря, що знаходиться над поршнем, виходить в атмосферу.
Коли поршень 3, піднімаючись нагору, доходить до отворів 1 і перекриває їх, над поршнем виявляється замкнутий простір. При подальшому ході поршня вгору повітря, що знаходиться в цьому просторі, стискатиметься. Таким чином, створюється повітряна подушка, яка забезпечує плавне гальмування поршня у верхньому положенні.

Коли баба піднімається на висоту, паророзподільний механізм припиняє подачу енергоносія в циліндр і повітря з-під поршня випускається в атмосферу. Тиск у циліндрі різко зменшується. Під дією власної ваги рухливі частини падають вниз і бійок 6 вдаряє по заготівлі, що укладається на нижній бійок 7 (штамп). Він зміцнюється в подушці штампової 8, що лежить на шаботі 9.

Молоти односторонньої дії мають простий пристрій та надійні у роботі. Однак вони мають недоліки: велика витрата енергоносія, важко регулювати швидкість руху баби, а значить, і силу удару, нарешті, для завдання удару такої ж сили, як у молота двосторонньої дії, маса рухливих частин молота односторонньої дії повинна бути значно більшою. Тому молоти односторонньої дії останнім часом витісняються досконалішими молотами двосторонньої дії. Пневматичний молот. Найбільш поширена конструкція такого молота дана на наступній схемі. У літній станині 10 розташовані два циліндри - компресорний 9 і робочий 5, порожнини яких повідомляються через золотники 7 і 6. Поршень 8 компресорного циліндра переміщається шатуном 14 від кривошипа 15, що обертається електродвигуном 13 через шестерні 11 і 1. При переміщенні поршня в компресорному циліндрі повітря по черзі стискається у верхній та нижній порожнинах. Повітря, стиснене до 0,2-0,3 МН/м, при натисканні на педаль або рукоятку, що відкриває золотники 7 і 6, надходить через них у робочий циліндр 5. Тут він впливає на поршень 4 робочого циліндра. Поршень 4, виконаний за одне ціле з масивним штоком, є одночасно бабою молота, до якої кріплять верхній бойок 3. У результаті падаючі частини 3 і 4 періодично переміщаються вниз - вгору і наносять удари по заготівлі, покладеної на нижній бойок 2, який нерухомо закріплений на масивному шаботе 1. Залежно від становища органів управління молот може завдавати одиничні та автоматичні удари регульованої енергії, працювати на холостому ходу, здійснювати силовий притиск поковки до нижнього бойка і тримати бабу на вазі.

Пневматичні молоти застосовують для кування дрібних поковок (приблизно до 20 кг) і виготовляють з масою частин 50-1000 кг, що падають.

Схема пневматичного молота.

3. При гарячій деформації пластичність металу вища, а опір деформуванню нижчий, тому вона супроводжується меншими енергетичними витратами. Нагрівання металу при ЗМД впливає на якість та вартість продукції. Основні вимоги до нагрівання: необхідний рівномірний прогрів заготовки по перерізу та довжині до відповідної температури за мінімальний час з найменшою втратою металу в окалину та економною витратою палива. Неправильне нагрівання викликає різні дефекти: тріщини, обезуглерожування, підвищене окислення, перегрів та перепал.

При повільному нагріванні знижується продуктивність, збільшується окислення та знеуглерожування поверхні заготівлі. При перегріві (нагрів вище оптимального інтервалу ЗМД) відбувається зростання зерна, що знижує механічні властивості. Він виправляється нормальним відпалом шляхом нагрівання до оптимальної температури, витримки та подальшого повільного охолодження разом із піччю. При перепалі, тобто. при нагріванні до температури близької температури плавлення, відбувається оплавлення кордонів зерен і поява тріщин, що є невиправним шлюбом.

Кожен метал і сплав мають певний температурний інтервал гарячої обробки тиском, який вибирається по таблицях залежно від марки сплаву. Так, наприклад, для вуглецевих сталей температуру початку гарячого деформування вибирають по діаграмі стану залізо-цементит на 100 - 200 ?З нижче температури плавлення сталі заданого хімічного складу, а температуру кінця деформування приймають на 50 - 100 ?З вище температури рекристалізації.

Заготівлі та злитки перед обробкою тиском нагрівають у горнах або печах. Гірниці відрізняються від нагрівальних печей невеликими розмірами, опалюються кам'яним вугіллям, коксом або мазутом, метал нагрівається в них за безпосереднього контакту з паливом. Їх використовують для нагрівання дрібних заготовок при ручному куванні. Печі для нагріву заготовок поділяються на полум'яні та електричні, а за розподілом температури - на камерні та методичні. У камерних печах – печах періодичного нагріву – температура однакова по всьому робочому простору. Методичні печі з температурою робочого простору, що постійно підвищується, від місця завантаження заготовок до місця їх вивантаження є печами безперервної дії.

Механічні властивості при Т = 20 ° С для 45Л

Фізичні властивості для 45Л

Вт/(м·град)

Дж/(кг·град)

Технологічні властивості для 45Л

Ливарно-технологічні властивості для 45Л

Хімічний склад % для 45Л

Сталь для виливків звичайна використовується для виробництва станин, зубчастих коліс та вінців, гальмівних дисків, муфт, кожухів, опорних ковзанок, зірочок і т.п. - деталі, до яких пред'являються вимоги підвищеної міцності та високого опору зносу та працюючі під дією статичних та динамічних навантажень.

Важко зварювана - для отримання якісних зварних з'єднань потрібні додаткові операції: підігрів до 200-300 ° С при зварюванні, термообробка після зварювання - відпал

Замінник: 35Л, 55Л, 50Л, 40Л

Механічні властивості у перерізах до 100 мм (ГОСТ 977-75)

Таблиця 26 Температура плавлення та заливання ливарних сплавів

Для отримання виливків високої якості заливку форм виробляють

дотриманням певних вимог, показниками яких є:

а) температура розплаву;

б) тривалість заливання форми;

в) характер надходження розплаву у форму;

г) ступінь заповнення литникової чаші розплавом;

д) висота струменя;

е) своєчасність заливання форми; попередження попадання у форму шлаку та неметалевих включень.

Температура заливки розплаву у форму визначається головним чином конструкцією виливків. Чим менше товщина стінок і більше габаритні розміри виливки, тим вище повинна бути температура розплаву, що заливається. Заливку масивних виливків з метою зменшення усадки роблять розплавом з нижчою температурою.

3. Єдині принципи стандартизації систем допусків та посадок

Системою допусків та посадок називають сукупність рядів допусків та посадок, закономірно побудованих на основі досвіду, теоретичних та експериментальних досліджень та оформлених у вигляді стандартів.

Система призначена для вибору мінімально необхідних, але достатніх для практики варіантів допусків та посадок типових з'єднань деталей машин, дає можливість стандартизувати ріжучі інструменти та калібри, полегшує конструювання, виробництво та досягнення взаємозамінності виробів та їх частин, а також зумовлює підвищення їхньої якості.

В даний час більшість країн світу застосовує системи допусків та посадок ІСО. Системи ІСО створені для уніфікації національних систем допусків та посадок з метою полегшення міжнародних технічних зв'язків у металообробній промисловості. Включення міжнародних рекомендацій ISO в національні стандарти створює умови для забезпечення взаємозамінності однотипних деталей, складових частин та виробів, виготовлених у різних країнах. Радянський Союз вступив у ISO в 1977 році, а потім перейшов на єдину систему допусків і посадок (ЕСДП) та основні корми взаємозамінності, які базуються на стандартах та рекомендаціях ISO.

Основні норми взаємозамінності включають системи допусків і посадок на циліндричні деталі, конуса, шпонки, різьблення, зубчасті передачі, та ін.

систему утворення посадок та видів сполучення;

систему основних відхилень;

рівні точності;

одиницю допуску;

кращі поля допусків та посадок;

діапазони та інтервали номінальних розмірів;

нормальну температуру.

Система утворення посадок та видів сполучень передбачає посадки в системі отвору (СА) та в системі валу (СВ).

Посадки у системі отвори - це посадки, у яких різні зазори і натяги виходять з'єднанням різних валів з отвором (рис. 3.1, а).

Посадки у системі валу - це посадки, у яких різні зазори і натяги виходять з'єднанням різних отворів із основним валом (рис. 3.1, б).

Мал. 3.1. Приклади розташування полів допусків для посадок: а – у системі отвору; б - у системі валу

Для всіх посадок в системі отвору нижнє відхилення отвору EI = 0, тобто нижня межа поля допуску основного отвору завжди збігається з нульовою лінією. Для всіх посадок у системі валу верхнє відхилення основного валу es = 0, тобто верхня межа поля допуску валу завжди збігається з нульовою лінією.

Поле допуску основного отвору відкладають нагору, поле допуску основного валу - вниз від нульової лінії, тобто в матеріал деталі.

Система основних відхилень є рядом основних відхилень валів в СА і отворів в СВ, що позначаються відповідно малими і великими літерами латинського алфавіту, наприклад a, b, …, zb, zc; A, B, …, ZB, ZC.

Значення основного відхилення визначається відповідною літерою та залежить від номінального розміру.

У системах допусків та посадок різних типів деталей встановлено різну кількість основних відхилень, найбільша їх кількість міститься в системі допусків та посадок гладких циліндричних деталей.

Рівні точності можуть називатися по-різному: квалітети точності - для гладких деталей, ступеня точності - для різьбових деталей і зубчастих коліс або класи точності - для підшипників кочення, але в будь-якому випадку вони визначають необхідний рівень точності деталей для виконання своїх функцій. Позначаються рівні точності, зазвичай, арабськими цифрами, що менше цифра, то вище рівень точності, тобто. точніше, деталь.

Одиниця допуску - це залежність допуску від номінального розміру, яка є мірою точності, що відображає вплив технологічних, конструктивних та метрологічних факторів. Одиниці допуску в системах допусків та посадок встановлені на підставі досліджень точності механічної обробки деталей. Значення допуску можна розрахувати за формулою T = a i, де a - число одиниць допуску, що залежить від рівня точності (квалітету або ступінь точності); i – одиниця допуску.

Переважні поля допусків і посадок є сукупністю відібраних з числа найбільш часто застосовуваних у виробництві полів допусків і складаються з їх числа посадок або видів сполучення. Ці поля допусків і посадок складають ряди кращих і рекомендованих і повинні використовуватися в першу чергу при проектуванні виробів.

Діапазони та інтервали номінальних розмірів враховують вплив масштабного фактора на значення одиниці допуску. У межах діапазону розмірів залежність одиниці допуску від номінального розміру - постійна. Наприклад, в системі допусків і посадок гладких деталей для діапазону розмірів від 1 до 500 мм одиниця допуску дорівнює;

Для побудови рядів допусків кожен із діапазонів розмірів, своєю чергою, поділено кілька інтервалів. Оскільки призначати допуск кожного номінального розміру економічно недоцільно всім розмірів, об'єднаних за один інтервал, значення допусків прийняті однаковими. У формулах одиниць допусків у системі ІСО та ЕСДП як розміри підставляють середнє геометричне крайніх розмірів кожного інтервалу.

Розміри інтервалів розподілені так, щоб допуски, підраховані за крайніми значеннями в кожному інтервалі, відрізнялися від допусків, підрахованих за середнім значенням діаметра в тому ж інтервалі, не більше ніж на 5-8%.

Нормальна температура, за якої визначено допуски та відхилення, що встановлюються стандартами, прийнята рівною + 20 °С (ГОСТ 9249-59). Така температура близька до температури робочих приміщень виробничих приміщень. Градуювання та атестацію всіх лінійних та кутових заходів та вимірювальних приладів, а також точні вимірювання слід виконувати за нормальної температури, відступи від неї не повинні перевищувати допустимих значень, що містяться в ГОСТ 8.050-73 (Державна система вимірювань).

Температура деталі та вимірювального засобу в момент контролю має бути однаковою, що може бути досягнуто спільною витримкою деталі та вимірювального засобу в однакових умовах (наприклад, на чавунній плиті). Якщо температура повітря у виробничому приміщенні, контрольованої деталі та вимірювального засобу стабілізовані та дорівнюють 20 °С, температурна похибка вимірювання відсутня за будь-якої різниці температурних коефіцієнтів лінійного розширення. Таким чином, для усунення температурних похибок необхідно дотримуватись нормального температурного режиму в приміщеннях вимірювальних лабораторій, інструментальних, механічних та складальних цехів.

Розміщено на www.allbest.

...

Подібні документи

    Вимірювання та запис твердості за Віккерсом: переваги та недоліки способу. Порівняльна характеристика способів розливання сталі. Розробка ескізу виливки з модельно-ливарними вказівками. Технологія, обладнання та сфера застосування вільного кування.

    контрольна робота , доданий 20.01.2012

    Вуглецеві сталі як основна продукція чорної металургії, характеристика їх складу та компоненти. Вплив концентрації вуглецю, кремнію та марганцю, сірки та фосфору у сплаві на властивості сталі. Роль азоту, кисню та водню, домішок у металі.

    контрольна робота , доданий 17.08.2009

    Вплив неметалевих включень на надійність та довговічність машин та механізмів. Класифікація неметалевих включень. Вплив на забрудненість стали рафінуючих переплавів. Основні металографічні ознаки неметалевих включень.

    практична робота , доданий 23.01.2012

    Граничні розміри, допуски, натяги або проміжки. Побудова схем полів допусків. Види та система посадок. Визначення допусків та посадок для гладких елементів деталей за ОСТ, ЕСДП РЕВ. Посадка з натягом у системі отвору. Допуск перехідної посадки.

    контрольна робота , доданий 26.02.2014

    Розрахунок та вибір посадок підшипників кочення. Вибір посадок для сполучення вузла та їх розрахунок. Побудова полів допусків та розрахунки розмірів робочих калібрів. Визначення та вибір посадки із зазором та з натягом. Розрахунок розмірного ланцюга імовірнісним методом.

    курсова робота , доданий 09.10.2011

    Вибір матеріалу деталі, опис ескізу та оцінка технологічності конструкції. Розробка технологічного процесу виготовлення сталевого виливка литтям у разові піщані форми. Точність виливки та визначення допусків на її розміри, формувальні ухили.

    курсова робота , доданий 26.02.2015

    Особливості вибору допуску та посадок для гладких циліндричних з'єднань, вибір полів допусків для деталей, що сполучаються з підшипниками кочення. Вибір допусків та посадок шпонкових, шліцевих з'єднань. Розрахунок допусків розмірів заданого розмірного кола.

    курсова робота , доданий 31.05.2010

    Розрахунок та вибір посадок гладких циліндричних з'єднань. Метод аналогії, розрахунок посадки із натягом. Вибір допусків та посадок складних з'єднань. Вимоги до точності розмірів, форми, розташування та шорсткості поверхонь на робочому кресленні.

    реферат, доданий 22.04.2013

    Визначення складових ланок та виконання ескізу розмірного ланцюга. Розрахунок розмірних ланцюгів методом максимуму-мінімуму: спосіб рівних допусків та одного квалітету. Метод групової взаємозамінності. Обґрунтування необхідних допусків для підшипників.

    курсова робота , доданий 24.09.2013

    Вивчення особливостей різних сполук деталей: з натягом, із зазором. Техніка виконання розрахунків для конструкцій підшипників, вибір необхідних стандартних допусків та посадок для більш точного виготовлення деталей. Здійснення контролю за розмірами.

Марганець, кремній, алюміній, сірку та фосфорвідносять до постійним домішкам. Алюміній разом з марганцем і кремнієм застосовується як розкислювач і тому в малих кількостях вони завжди є в розкислених сталях. Руди заліза, а також паливо і флюси завжди містять певну кількість фосфору та сірки, які залишаються в чавуні, а потім переходять і в сталь.

Азотназивають прихованоїдомішкою – він надходить у сталь переважно з повітря.

До випадковимдомішок відносять мідь, миш'як, олово, цинк, сурму, свинецьта інші елементи. Вони потрапляють у сталь із шихтою – із рудами з різних родовищ, а також із залізного брухту.

Усі домішки – постійні, приховані та випадкові – різною мірою є неминучими через технологію виробництва сталі. Так, спокійна сталь зазвичай містить ці домішки у межах: 0,3-0,7 % марганцю; 0,2-0,4% кремнію; 0,01-0,02% алюмінію; 0,01-0,05% фосфору, 0,01-0,04% сірки, 0,-0,2% міді. У цих кількостях ці елементи розглядають як домішки, а у більших кількостях, які вносять у стали навмисно, їх уже вважають легуючими елементами.

Вплив фосфору на властивості сталей

Фосфор (Р) сегрегує при затвердінні сталі, але меншою мірою, ніж вуглець і сірка. Фосфор розчиняється у ферриті і за рахунок цього підвищує міцність сталей. Зі збільшенням вмісту фосфору в сталях їх пластичність та ударна в'язкість знижується та підвищується схильність до холодноламкості.

Розчинність фосфору за високої температури досягає 1,2 %. Зі зниженням температури розчинність фосфору в залозі різко падає до 0,02-0,03%. Така кількість фосфору характерна для сталей, тобто весь фосфор зазвичай розчинений у .

Фосфор має сильну тенденцію сегрегувати на межах зерен, що призводить до відпускної крихкості легованих сталей, особливо в марганцевих, хромистих, магнієво-кремнієвих, хромонікелевих та хромомарганцевих сталях. Фосфор, крім того, збільшує зміцнюваність сталей і уповільнює, як кремній, розпад мартенситу в сталях.

Підвищений вміст фосфору часто задають низьколегованих сталях для поліпшення їх механічної обробки, особливо автоматичної.

У низьколегованих конструкційних сталях із вмістом вуглецю близько 0,1 % фосфор підвищує міцність та опір атмосферної корозії.

В аустенітних хромонікелевих сталях добавки фосфору сприяють підвищенню межі плинності. У сильних окислювачах наявність фосфору в аустенітних нержавіючих сталях може призводити до корозії по межах зерен. Це зумовлено явищем сегрегації фосфору.

Вплив сірки на властивості сталей

Сірка не розчиняється в залізі, тому будь-яка її кількість утворює із залізом сульфід заліза FeS. Цей сульфід входить до складу евтектики, що утворюється за 988 °С.

Підвищений вміст сірки в сталях призводить до їхньої червоноламкості через низькоплавкі сульфідні евтектики, які виникають по межах зерен. Явище червоноламкості відбувається за нормальної температури 800 °З, тобто за температури червоногорозжарювання сталі.

Сірка шкідливо впливає на пластичність, ударну в'язкість, зварюваність і якість поверхні сталей (особливо в сталях з низьким вмістом вуглецю та марганцю).

Сірка має дуже сильну схильність до сегрегації за межами зерен. Це призводить до зниження пластичності сталей у гарячому стані. Однак сірку в кількості від 0,08 до 0,33% навмисно додають сталі для автоматичної механічної обробки. Відомо, що присутність сірки підвищує міцність втоми підшипникових сталей.

Присутність у сталі марганцю зменшує шкідливий вплив сірки. У рідкій сталі протікає реакція утворення сульфіду марганцю. Цей сульфід плавиться при 1620 ° С - при температурах значно вищих, ніж температура гарячої обробки сталей. Сульфіди марганцю пластичні за температури гарячої обробки сталей (800-1200°С) і тому легко деформуються.

Вплив алюмінію на властивості сталей

Алюміній (Al) широко застосовується для розкислення рідкої сталі, а також подрібнення зерна сталевих злитків. До шкідливого впливу алюмінію відносять те, що він сприяє графітизації сталей. Хоча алюміній часто вважають домішкою, його активно застосовують як легуючий елемент. Оскільки алюміній утворює з азотом тверді нітриди, він зазвичай буває легуючим елементом азотованих сталях. Алюміній підвищує стійкість сталей до окалиноутворення, тому його додають в теплостійкі сталі і сплави. У нержавіючих сталях, що дисперсійно зміцнюються, алюміній застосовують як легуючий елемент, що прискорює реакцію дисперсійного виділення. Алюміній підвищує корозійну стійкість низьковуглецевих сталей. З усіх легуючих елементів алюміній є найефективнішим для контролю зростання зерна при нагріванні сталей під загартування.

Вплив азоту на властивості сталей

Шкідливий вплив азоту (N) у тому, що утворювані їм досить великі, тендітні неметалеві включення – нітриди – погіршують властивості стали. Позитивною властивістю азоту вважають те, що він здатний розширювати аустенітну область. Азот стабілізує та частково замінює нікель в аустенітних сталях. У низьколеговані сталі додають нітридоутворюючі елементи ванадій, ніобій та титан. При контрольованій гарячій обробці та охолодженні вони утворюють дрібні нітриди та карбонітриди, які значно підвищують міцність сталі.

Вплив міді на властивості сталей

Мідь (Cu) має помірну схильність до сегрегації. До шкідливого впливу міді відносять зниження холодноламкості сталі. При підвищеному вмісті міді вона негативно впливає на якість поверхні сталі при її гарячій обробці. Однак при вмісті більше 0,20% мідь підвищує її стійкість до атмосферної корозії, а також міцності легованих і низьколегованих сталей. Мідь у кількості понад 1% підвищує стійкість аустенітних нержавіючих сталей до дії сірчаної та соляної кислот, а також їх стійкість до корозії під напругою.

Вплив олова на властивості сталей

Олово (Sn) вже відносно малих кількостях є шкідливим для сталей. Воно має дуже сильну схильність сегрегувати до меж зерен та викликати відпускну крихкість у легованих сталях. Олово шкідливо впливає на якість поверхні безперервнолитих злитків, а також може знижувати гарячу пластичність сталей в аустенітно-феритній ділянці діаграми стану.

Вплив сурми на властивості сталей

Сурма (Sb) має сильну схильність сегрегувати при твердінні сталі і тому шкідливо впливає на якість поверхні безперервнолитих сталевих злитків. У твердому стані сталі сурма охоче сегрегує до кордонів зерен та викликає відпускну крихкість легованих сталей.

Джерела:
Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technologies, ed. G. E. Totten, 2006.
Гуляєв А. П. Металознавство, 1986.

У сталях завжди є домішки, які поділяються на чотири групи. 1. Постійні домішкиКабіна: кремній, марганець, сірка, фосфор.

Марганець і кремній вводяться в процесі виплавки сталі для розкислення, є технологічними домішками.

Зміст марганцю не перевищує 0,5…0,8 %. Марганець підвищує міцність, не знижуючи пластичності, і різко знижує червоноламкість сталі, спричинену впливом сірки. Він сприяє зменшенню вмісту сульфіду заліза FeS, так як утворює з сіркою сполуку сульфід марганцю MnS. Частинки сульфіду марганцю розташовуються у вигляді окремих включень, які деформуються та виявляються витягнутими вздовж напрямку прокатки.

Розташовуючись поблизу зерен, збільшує температуру переходу в тендітний стан, викликає холодоємність, зменшує роботу розповсюдження тріщин, Підвищення вмісту фосфору на кожну 0,01 % підвищує поріг охолодження на 20 ... 25 o С.

Фосфор має схильність до ліквації, тому в центрі зливка окремі ділянки мають різко знижену в'язкість.

Для деяких сталей можливе збільшення вмісту фосфору до 0,10…0,15 %, для покращення оброблюваності різанням.

S– зменшується пластичність, зварюваність та корозійна стійкість. Р-спотворює кристалічну решітку.

Вміст сірки у сталях становить 0,025…0,06 %. Сірка – шкідлива домішка, потрапляє у сталь із чавуну. При взаємодії із залізом утворює хімічну сполуку – сульфід сірки FeS, яке, у свою чергу, утворює із залізом легкоплавку евтектику з температурою плавлення 988 o С.При нагріванні під прокатку або кування евтектика плавиться, порушуються зв'язки між зернами. При деформації у місцях розташування евтектики виникають надриви та тріщини, заготівля руйнується – явище червоноламкості.

Червоноламкість –підвищення крихкості при високих температурах

Сірка знижує механічні властивості, особливо ударну в'язкість та пластичність.

(δі ψ), а також межа витривалості. Вона погіршує зварюваність і корозійну стійкість.

2. Приховані домішки- гази (азот, кисень, водень) – потрапляють у сталь під час виплавки.

Азот і кисень знаходяться у сталі у вигляді крихких неметалевих включень: оксидів ( FeO, SiO 2 , Al 2 O 3)нітридів ( Fe 2 N), у вигляді твердого розчину або у вільному стані, розташовуючись у дефектах (раковинах, тріщинах).

Домішки застосування (азот N, кисень Про) підвищують поріг охолодження і знижують опір крихкому руйнуванню. Неметалічні включення (окисли, нітриди), будучи концентраторами напруг, можуть значно знизити межу витривалості та в'язкість.

Дуже шкідливим є розчинений у сталі водень, який значно крихить сталь. Він призводить до утворення в катаних заготовках та поковках. флокінів.

Флокени- тонкі тріщини овальної або округлої форми, що мають у зламі вигляд плям - пластівців сріблястого кольору.

Метал з флокенами не можна використовувати в промисловості, при зварюванні утворюються холодні тріщини в наплавленому та основному металі.

Якщо водень знаходиться в поверхневому шарі, то він видаляється в результаті нагрівання при 150…180 краще у вакуумі ~10 -2 …10 -3 мм рт. ст.

Для видалення прихованих домішок використовують вакуумування.

3. Спеціальні домішки- Спеціально вводяться в сталь для отримання заданих властивостей. Домішки називаються легуючими елементами, а стали – леговані сталями.

Нагартована сталь

Широке застосування знайшли у господарстві дріт, тонкі листи. Ці види виробів одержують у металургії прокаткою, волочінням у холодному стані. В результаті такої обробки метал зміцнюється за рахунок явища, яке називається наклеп. За рахунок кімнатної температури зміцнення не знімається. Такий вид обробки називається нагартовкою.

Нагартовка сталі залежить від ступеня наклепу і від вмісту вуглецю (рис. 7).

Рекордні значення σв отримані для обтиснення до 90% сталі 1,2% З при ∅ дроту 0,1 мм.

Нагартовка – неминучий процес будь-якої пластичної деформації. Нагартовка (наклеп) супроводжується збільшенням міцності та твердості та суттєвим зниженням пластичності.

Тому після прокатки або волочіння в холодному стані листи, швелери, труби нагортовуються.

Найчастіше це бажана зміна властивостей. Буває, що небажане. Наприклад, карбування на нагартованому мідному аркуші не зробиш - порветься. Доводиться знімати наклеп термічною обробкою (відпалом).

Loading...Loading...