Реферат: Латунь. Легированные стали
Содержание
Введение 3
1.<span Times New Roman"">
Латунь 42.<span Times New Roman"">
Легтрованные стали 63.<span Times New Roman"">
Конструкционные (машиностроительные)улучшаемые легированные стали 10Заключение 13
Списокиспользованной литературы 14
Введение
Металлы находят широкоеприменение в современной технике благодарякак химическим, так, в особенности, и физическим их свойствам. Общность физических свойств металлов(высокая электрическая проводимость,теплопроводность, ковкость, пластичность)объясняется общностью строения их кристаллических решеток.
Латуни благодаря своим качествам нашли широкое применение в машиностроении,химической промышленности, в производстве бытовых товаров.
В конструкционных сталях легированиеосуществляется с целью улучшения механических свойств (прочности,пластичности). Кроме того меняются физические, химические, эксплуатационныесвойства.
Легирующие элементы повышаютстоимость стали, поэтому их использование должно быть строго обоснованно.
1. Латунь
Сплавы меди с цинком с содержанием цинка до 50% носят название латунь. Латунь«60» содержит, например,60 весовых частей меди и 40 весовых частей цинка.Для литья цинка под давлением применяют сплав,содержащий около94% цинка,4% алюминия и2% меди. Это дешевые сплавы, обладают хорошими механическими свойствами,легко обрабатываются. Латуни благодаря своим качествам нашли широкое применениев машиностроении, химической промышленности, в производстве бытовых товаров.Для придания латуням особых свойств в них часто добавляют алюминий, никель,кремний, марганец и другие металлы. Из латуней изготавливают трубы длярадиаторов автомашин, трубопроводы, патронные гильзы, памятные медали, атакже части технологических аппаратов для получения различных веществ.
По химическому составуразличают латуни простые и сложные, а по структуре — однофазные и двухфазные.Простые латуни легируются одним компонентом: цинком.
Однофазные простые латуниимеют высокую пластичность; она наибольшая у латуней с 30-32% цинка (латуни Л70, Л67). Латуни с более низким содержанием цинка (томпаки и полутомпаки)уступают латуням Л68 и Л70 в пластичности, но превосходят их в электро- итеплопроводности. Они поставляются в прокате и поковках.
Двухфазные простые латуниимеют хорошие ковкость (но главным образом при нагреве) и повышенные литейныесвойства и используются не только в видепроката, но и в отливках. Пластичность их ниже чем у однофазных латуней, а прочность и износостойкость вышеза счет влияния более твердых частиц второй фазы.
Прочность простых латуней30-35 кгс/мм^2 при однофазной структуре и 40-45 кгс/мм^2 при двухфазной.Прочность однофазной латуни может быть значительно повышена холоднойпластической деформацией. Эти латуни имеют достаточную стойкость в атмосфереводы и пара (при условии снятиянапряжений, создаваемых холодной деформацией).
Когда требуется высокая пластичность, повышенная теплоотводностьприменяют латуни с высоким содержанием меди (Л06 и Л90). Латуни Л62, Л60, Л59 сбольшим содержанием цинка обладают более высокой прочностью, лучшеобрабатываются резанием, дешевле, но хуже сопротивляются коррозии.
Латунь ЛЦ40С — sв=215МПа, d=12%, 70НВ.
2. Легированные стали
Элементы, специально вводимые в стальв определенных концентрациях с целью изменения ее строения и свойств,называются легирующими элементами, а стали – легированными.
Cодержание легируюшихх элементовможет изменяться в очень широких пределах: хром или никель – 1% и болеепроцентов; ванадий, молибден, титан, ниобий – 0,1… 0,5%; также кремний имарганец – более 1 %. При содержании легирующих элементов до 0,1 % –микролегирование.
В конструкционных сталях легированиеосуществляется с целью улучшения механических свойств (прочности,пластичности). Кроме того меняются физические, химические, эксплуатационныесвойства.
Легирующие элементы повышаютстоимость стали, поэтому их использование должно быть строго обоснованно.
Достоинства легированных сталей:
1. особенности обнаруживаются в термически обработанномсостоянии, поэтому изготовляются детали, подвергаемые термической обработке;
2. улучшенные легированные стали обнаруживают более высокиепоказатели сопротивления пластическим деформациям ;
3. легирующие элементы стабилизируют аустенит, поэтомупрокаливаемость легированных сталей выше;
4. возможно использование более «мягких» охладителей(снижается брак по закалочным трещинам и короблению), так как тормозится распадаустенита;
5. повышаются запас вязкости и сопротивление хладоломкости,что приводит к повышению надежности деталей машин.
Недостатки:
1. подвержены обратимой отпускной хрупкости II рода;
2. в высоколегированных сталях после закалки остаетсяаустенит остаточный, который снижает твердость и сопротивляемость усталости,поэтому требуется дополнительная обработка;
3. склонны к дендритной ликвации, так как скорость диффузиилегирующих элементов в железе мала. Дендриты обедняются, а границы –междендритный материал – обогащаются легирующим элементом. Образуетсястрочечная структура после ковки и прокатки, неоднородность свойств вдоль ипоперек деформирования, поэтому необходим диффузионный отжиг.
4. склонны к образованию флокенов.
Флокены – светлые пятна в изломе в поперечном сечении –мелкие трещины с различной ориентацией. Причина их появления – выделениеводорода, растворенного в стали.
При быстром охлаждении от 200oводород остается в стали, выделяясь из твердого раствора, вызывает большоевнутреннее давление, приводящее к образованию флокенов.
Меры борьбы: уменьшение содержанияводорода при выплавке и снижение скорости охлаждения в интервалефлокенообразования.
Легированные конструкционные стали
Легированные стали широко применяют втракторном и сельскохозяйственном машиностроении, в автомобильнойпромышленности, тяжелом и транспортном машиностроении в меньшей степени встанкостроении, инструментальной и других видах промышленности. Это сталиприменяют для тяжело нагруженных металлоконструкций.
Стали, в которых суммарное количествосодержание легирующих элементов не превышает 2.5%, относятся к низколегированным,содержащие 2.5-10% — к легированным, и более 10% к высоколегированным(содержание железа более 45%).
Наиболее широкое применение встроительстве получили низколегированные стали, а в машиностроении — легированные стали.
Легированные конструкционные сталимаркируют цифрами и буквами. Двухзначные цифры, приводимые в начале марки,указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы справа отцифры обозначают легирующий элемент. Пример, сталь 12Х2Н4А содержит 0.12% С, 2%Cr, 4% Ni и относится к высококачественным, на что указыКонструкционные(машиностроительные) цементируемые (нитроцементуемые) легированные стали
Для изготовления деталей, упрочняемыхцементацией, применяют низкоуглеродистые (0.15-0.25% С) стали. Содержаниелегирующих элементов в сталях не должно быть слишком высоким, но должнообеспечить требуемую прокаливаемость поверхностного слоя и сердцевины.
Хромистые стали 15Х, 20Хпредназначены для изготовления небольших изделий простой формы, цементируемыхна глубину 1.0-1.5мм. Хромистые стали по сравнению с углеродистыми обладаютболее высокими прочностными свойствами при некоторой меньшей пластичности всердцевине и лучшей прочности в цементируемом слое., чувствительна к перегреву,прокаливаемость невелика.
Сталь 20Х — sв=800МПа, s0.2=650МПа, d=11%, y=40%.
Хромованадиевые стали. Легированиехромистой стали ванадием (0.1-0.2%) улучшает механические свойства (сталь20ХФ). Кроме того, хромованадиевые стали менее склонны к перегреву. Используюттолько для изготовления сравнительно небольших деталей.
Хромоникелевые стали применяются длякрупных деталей ответственного значения, испытывающих при эксплуатации значительныединамические нагрузки. Повышенная прочность, пластичность и вязкость сердцевиныи цементированного слоя. Стали малочувствительны к перегреву при длительнойцементации и не склонны к перенасыщению поверхностных слоев углеродом
Сталь 12Х2Н4А — sв=1150МПа, s0.2=950МПа, d=10%, y=50%.
Хромомарганцевые стали применяют вомногих случаях вместо дорогих хромоникелевых. Однако они менее устойчивы кперегреву и имеют меньшую вязкость по сравнению с хромоникелевыми.
В автомобильной и тракторнойпромышленности, в станкостроении применяют стали 18ХГТ и 25ХГТ.
Сталь 25ХГМ — sв=1200МПв, s0.2=1100МПа, d=10%, y=45%.
Хромомарганцевоникелевые стали.Повышение прокаливаемости и прочности хромомарганцевых сталей достигаетсядополнительным легированием их никелем.
На ВАЗе широко применяют стали20ХГНМ, 19ХГН и 14ХГН.
После цементации эти стали имеютвысокие механические свойства.
Сталь 15ХГН2ТА — sв=950МПа, s0.2=750МПа, d=11%, y=55%.
Стали, легированные бором. Борувеличивает прокаливаемость стали, делает сталь чувствительной к перегреву.
В промышленности для деталей,работающих в условиях износа при трении, применяют сталь 20ХГР, а также сталь20ХГНР.
Сталь 20ХГНР — sв=1300МПа, s0.2=1200МПа, d=10%, y=09%.
3. Конструкционные(машиностроительные) улучшаемые легированные стали
Стали имеют высокий предел текучести,малую чувствительность к концентраторам напряжений, в изделиях, работающих примногократном приложении нагрузок, высокий предел выносливости и достаточныйзапас вязкости. Кроме того, улучшаемые стали обладают хорошей прокаливаемостьюи малой чувствительностью к отпускной хрупкости.
При полной прокаливаемости стальимеет лучшие механические свойства, особенно сопротивление хрупкому разрушению- низкий порог хладноломкости, высокое значение работы развития трещины КСТ ивязкость разрушения К1с.
Хромистые стали 30Х, 38Х, 40Х и 50Хприменяют для средненагруженных деталей небольших размеров. С увеличениемсодержания углерода возрастает прочность, но снижаются пластичность и вязкость.Прокаливаемость хромистых сталей невелика.
Сталь 30Х — sв=900МПа, s0.2=700МПа, d=12%, y=45%.
Хромомарганцевые стали. Совместноелегирование хромом (0.9-1.2%) и марганцем (0.9-1.2%) позволяет получить стали сдостаточно высокой прочностью и прокаливаемостью (40ХГ). Однако хромомарганцевыестали имеют пониженную вязкость, повышенный порог хладноломкости (от 20 до-60°С), склонность к отпускной хрупкости и росту зерна аустенита при нагреве.
Сталь 40ХГТР — sв=1000МПа, s0.2=800МПа, d=11%, y=45%.
Хромокремнемарганцевые стали. Высокимкомплексом свойств обладают хромокремнемарганцевые стали (хромансил). Стали20ХГС, 25ХГС и 30ХГС обладают высокой прочностью и хорошей свариваемостью.Стали хромансил применяют также в виде листов и труб для ответственных сварныхконструкций (самолетостроение). Стали хромансил склонны к обратимой отпускнойхрупкости и обезуглероживанию при нагреве.
Сталь 30ХГС — sв=1100МПа, s0.2=850МПа, d=10%, y=45%.
Хромоникелевые стали обладают высокойпрокаливаемостью, хорошей прочностью и вязкостью. Они применяются для изготовлениякрупных изделий сложной конфигурации, работающих при динамических ивибрационных нагрузках.
Сталь 40ХН — sв=1000МПа, s0.2=800МПа, d=11%, y=45%.
Хромоникелемолибденовые стали.Хромоникелевые стали обладают склонностью к обратимой отпускной хрупкостью, дляустранения которой многие детали небольших размеров из этих сталей охлаждаютпосле высокого отпуска в масле, а более крупные детали в воде для устраненияэтого дефекта стали дополнительно легируют молибденом (40ХН2МА) или вольфрамом.
Сталь 40ХН2МА — sв=1100МПа, s0.2=950МПа, d=12%, y=50%.
Хромоникелемолибденованадиевые сталиобладают высокой прочностью, пластичностью и вязкостью и низким порогомхладноломкости. Этому способствует высокое содержание никеля. Недостаткамисталей являются трудность их обработки резанием и большая склонность кобразованию флокенов. Стали применяют для изготовления наиболее ответственныхдеталей турбин и компрессорных машин.
Сталь 38ХН3МФА — sв=1200МПа, s0.2=1100МПа, d=12%, y=50%.
Заключение
Все металлы и сплавы, применяемые внастоящее время в технике, можно разделить на две основные группы. К первой изних относят черные металлы — железо и все его сплавы, в которых оно составляетосновную часть. Этими сплавами являются чугуны и стали. Ко второй группеотносят цветные металлы и их сплавы. Они получили такое название потому, чтоимеют различную окраску.
Однакоболее широкое применение имеют сплавы металлов. К сплавам относятся системы, состоящие из двух илинескольких металлов, а также из металлов инеметаллов, обладающие свойствами, присущимиметаллическому состоянию.
Сплавы чащевсего обладают более ценными свойствами, чем чистые металлы. Большое значение имеют различные виды сталей (с глав железа с углеродом): используя легирующиеэлементы (хром, никель, ванадий,молибден, вольфрам, титан, марганец и др.), можно получать сплавы с заданнымисвойствами.
Список использованной литературы.
1.Матюнин В.М. Карпман М.Г., Фетисов Г.П. Материаловедение и технология металлов- Высшая школа Год: 2002
2. Фетисов Г.П. Материаловедениеи технология металлов — Высшая школа, 2000
3. Ю.М.Лахтин, В.П.Леонтьева«Материаловедение» «Технология металлов и материаловедение» под редакциейк.т.н. Л.Ф.Усовой.
4. ГуляевА.П. Металловедение.
5. ЛахтинЮ.М. Материаловедение.