Содержание
- 2. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металллургия, 1986. - 542 с. Арзамасов Б.И. Материаловедение.
- 3. Модификации Fe от Температуры Структура и свойства сталей Рис. 1.
- 4. Диаграмма Fe-C Структура и свойства сталей Рис. 2.
- 5. Рис. 3. Структура и свойства сталей
- 6. Рис. 4. Структура и свойства сталей
- 7. Классификация стали Стали различают по структурному признаку, химическому составу, свойствам. Кроме того, они отличаются по назначению,
- 8. 1.1 Структура стали По структурному признаку стали различаются на следующие классы: Сталь перлитного класса (перлитная сталь)
- 9. 1.2 Химический состав стали По химическому составу сталь разделяется на углеродистый и легированный материал. Углеродистая сталь
- 10. Маркировка сталей Маркировка сталей выполняется с соблюдением следующих особенностей. Углеродистая сталь обыкновенного качества имеет буквенно-цифровое обозначение:
- 11. Структура и свойства сталей Таблица 1 - Условные обозначения химических элементов в марках стали
- 12. Маркировка сталей Буква «А» в конце марки означает, что сталь улучшена по содержанию вредных примесей (16ГНМА);
- 13. Химические элементы, влияющие на свойства стали Химические элементы оказывает заметное влияние на структуру и свойства сталей.
- 14. Химические элементы, влияющие на свойства стали Хром Cr вводится в низколегированную сталь для повышения устойчивости карбидной
- 15. Химические элементы, влияющие на свойства стали Ванадий V измельчает размер зерна и образует устойчивые высокодисперсные карбиды.
- 16. Химические элементы, влияющие на свойства стали Редкоземельные металлы (РЗМ), к которым относят цирконий, церий, селен, лантан,
- 17. Химические элементы, влияющие на свойства стали Редкоземельные металлы (РЗМ), к которым относят цирконий, церий, селен, лантан,
- 19. Деление марок сталей, применяющихся в теплоэнергетике, на типы и классы
- 20. Свойства сталей Свойства сталей представляют собой комплексную характеристику сталей, которая включает механические, технологические, специальные и физические
- 21. 4.1 Механические свойства Хрупкость – способность сталей разрушаться без заметной пластической деформации. Переход из пластического состояния
- 22. 4.2 Технологические свойства Технологические свойства – способность сталей без разрушения и образования трещин подвергаться различным технологическим
- 23. 5 Обработка стали На свойства сталей оказывает влияние химический состав и термическая обработка; дополнительно на свойства
- 24. 5 Обработка стали 5.1 Термическая обработка Термическая обработка элементов проводится с целью получения необходимой структуры и
- 25. 5 Обработка стали 5.1 Термическая обработка Термическая обработка трубных элементов из низколегированных сталей включает нормализацию с
- 26. 6 Метод выплавки стали Метод выплавки существенно влияет на чистоту материала и ее свойства []. Применяемые
- 28. Скачать презентацию
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металллургия, 1986. - 542
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металллургия, 1986. - 542
Арзамасов Б.И. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 1986.
Лахтин Ю.М., Леонтьева Б.П. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 1990. - 493 с.
Основы материаловедения. Под ред. И.И.Сидорина. - М.: Машиностроение, 1976.
Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. - М.: Металлургия, 1983.
Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. - М.: Металлургия, 1984. 359 с.
Модификации Fe от Температуры
Структура и свойства сталей
Рис. 1.
Модификации Fe от Температуры
Структура и свойства сталей
Рис. 1.
Диаграмма Fe-C
Структура и свойства сталей
Рис. 2.
Диаграмма Fe-C
Структура и свойства сталей
Рис. 2.
Рис. 3.
Структура и свойства сталей
Рис. 3.
Структура и свойства сталей
Рис. 4.
Структура и свойства сталей
Рис. 4.
Структура и свойства сталей
Классификация стали
Стали различают по структурному признаку, химическому составу, свойствам. Кроме того,
Классификация стали
Стали различают по структурному признаку, химическому составу, свойствам. Кроме того,
Примечание. Согласно ГОСТ 4543-71 легированные конструкционные стали классифицируются:
на группы: качественную, высококачественную – А и особовысококачественную – Ш (сталь электрошлакового переплава) в зависимости от химического состава и свойств материала;
на группы: хромистая, хромомолибденовая и хромомолибденованадиевая, хромоникелевая и другие в зависимости от основных легирующих элементов;
на горячекатаную и кованую сталь по видам обработки;
на подгруппы: а) для горячей обработки давлением и холодного волочения; б) для холодной механической обработки по всей поверхности в зависимости от назначения стали.
Структура и свойства сталей
1.1 Структура стали
По структурному признаку стали различаются на следующие классы:
Сталь перлитного
1.1 Структура стали
По структурному признаку стали различаются на следующие классы:
Сталь перлитного
Сталь мартенситного класса (мартенситная сталь) – легированная сталь при охлаждении на воздухе имеет структуру мартенсита.
Сталь карбидного класса – легированная сталь, структура которой, полученная после охлаждения на воздухе, содержит значительное количество карбидов; в зависимости от химического состава может быть сорбитной, мартенситной или аустенитной.
Сталь аустенитного класса (аустенитная сталь) – легированная сталь, сохраняющая при обычной температуре после охлаждения на воздухе структуру аустенита.
Сталь ферритного класса (ферритная сталь) – легированная сталь, в отожженном состоянии со структурой феррита с небольшим количеством цементита.
Сталь аустенитно-ферритная – легированная сталь, имеет после охлаждения на воздухе и сохраняет при обычных температурах структуру аустенита с небольшим количеством феррита.
Сталь феррито-перлитная – после охлаждения на воздухе имеет структуру феррита и перлита в различных сочетаниях.
Структура и свойства сталей
1.2 Химический состав стали
По химическому составу сталь разделяется на углеродистый и
1.2 Химический состав стали
По химическому составу сталь разделяется на углеродистый и
Углеродистая сталь по содержанию углерода делится на низкоуглеродистый (до 0,25% C), среднеуглеродистый (0,25–0,6% C) и высокоуглеродистый (0,6–2% C) материал. Другие постоянные элементы в сталях: марганец (не более 1%) и кремний (менее 0,5%); постоянные примеси – сера и фосфор (до 0,05% каждого).
Легированная сталь разделяется на низколегированный (суммарное содержание легирующих элементов до 3,5%); среднелегированный (3,5–10%) и высоколегированный (более 10%) материал. Легирующие элементы: марганец (более 1%), кремний (более 0,5%), хром, никель, молибден, ванадий и другие (условные обозначения элементов указаны в таблице 1).
1.3 Назначение стали
По назначению сталь делится на строительную, конструкционную (машиностроительную), инструментальную и сталь с особыми свойствами (коррозионно-стойкую, жаропрочную, жаростойкую, радиационно-стойкую и др.).
1.4 Способ производства стали
По способу производства она разделяется на мартеновскую, конверторную и электропечную сталь, выплавляемую в дуговых или индукционных печах (высокочастотных вакуумно-дугового переплава) и других.
1.5 Способ придания формы стали
По способу придания формы различается литая, кованая, прокатная, штампованная сталь.
Структура и свойства сталей
Маркировка сталей
Маркировка сталей выполняется с соблюдением следующих особенностей.
Углеродистая сталь обыкновенного качества
Маркировка сталей
Маркировка сталей выполняется с соблюдением следующих особенностей.
Углеродистая сталь обыкновенного качества
Углеродистая качественная конструкционная сталь обозначается двумя цифрами, указывающими на среднее содержание углерода в сотых долях процента (10, 20); для котельных сталей в обозначение вводится буква «К» (15К, 22К).
Легированная сталь имеет буквенно-цифровое обозначение. Первые две цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента; цифра за буквой – среднее содержание легирующего элемента более 1%.
Например, сталь 12Х1МФ содержит в среднем 0,12% углерода, 1% хрома; менее 1% как молибдена, так и ванадия. Сталь 12Х18Н12Т содержит в среднем 0,12% углерода, 18% хрома, 12% никеля и менее 1% титана.
Структура и свойства сталей
Структура и свойства сталей
Таблица 1 - Условные обозначения химических элементов в
Структура и свойства сталей
Таблица 1 - Условные обозначения химических элементов в
Маркировка сталей
Буква «А» в конце марки означает, что сталь улучшена по
Маркировка сталей
Буква «А» в конце марки означает, что сталь улучшена по
Буква «А» в середине марки означает наличие азота как легирующего элемента в сталях (07Х21ГАН5, 16Г2АФ).
Буква «Л» в конце марки означает литую сталь (15Х1М1ФЛ). Буквы «ЦЛ» свидетельствует центробежно-литую сталь (15Х1М1Ф-ЦЛ); без дополнительных букв – сталь, деформированную путем проката, ковки, штамповки (15Х1М1Ф).
Буквы (индексы) «Ш», «ВД», «ВИ» указывают на сталь, улучшенную соответственно электрошлаковым, вакуумно-дуговым и вакуумно-индукционным методами переплава и выплавки (12Х18Н10Т-Ш, 10Х9МФБ-Ш).
Буквы «ПВ» в конце марки указывают на прямое восстановление сталей при выплавке в электрических и мартеновских печах согласно ТУ 14-ЗР-55-2001 (20-ПВ, 12Х1МФ-ПВ).
В литературных источниках и на практике можно встретить устаревшую маркировку легированных сталей с буквами «ЭИ» – электросталь исследовательская, «ЭП» – электросталь пробная, «ЭФ» – электросталь жаропрочная и следующим за ними порядковым номером (ЭИ257, ЭП 184).
Структура и свойства сталей
Химические элементы, влияющие на свойства стали
Химические элементы оказывает заметное влияние на
Химические элементы, влияющие на свойства стали
Химические элементы оказывает заметное влияние на
Углерод C повышает прочностные свойства и снижает пластичность и ударную вязкость стали. С повышением содержания углерода более 0,25% образуются при сварке структуры закалки, и ухудшается свариваемость сталей.
Кремний Si является активным раскислителем сталей. В кипящих сталях его содержание не превышает 0,07%. Характерным является наличие в таком материале – стали, ликвационных зон в виде сульфидных прослоек с повышенным содержанием серы и фосфора, и, кроме того, скопление газовых пор, что ухудшает ее свариваемость. В спокойной (хорошо раскисленной) стали содержится 0,17–0,37% кремния, что способствует заметному повышению ее прочности и улучшению свариваемости.
Марганец Mn является активным раскислителем и десульфуратором (очистителем от серы) стали и свариваемого металла. Считается, что оптимальным является содержание марганца 0,3–0,8%. Это способствует обеспечению необходимых прочностных и технологических свойств стали и минимальному разбрызгиванию расплавленного металла при сварке. При содержании марганца 1,8–2,5% заметно повышается прокаливаемость конструкционных сталей, и возникает опасность появления трещин при сварке. В аустенитных сталях марганец может вводиться как аустенизатор в количестве до 10–14% в виде заменителя никеля.
Структура и свойства сталей
Химические элементы, влияющие на свойства стали
Хром Cr вводится в низколегированную сталь
Химические элементы, влияющие на свойства стали
Хром Cr вводится в низколегированную сталь
При сварке происходят структурные изменения в зонах высокотемпературного нагрева, в которых хром образует карбиды. Это ухудшает коррозионную стойкость и резко повышает твердость металла в ЗТВ соединений.
Никель Ni увеличивает пластические и прочностные свойства сталей, не ухудшая ее свариваемость. В конструкционной стали содержится 1–5% никеля, в легированной – около 8–35%.
Молибден Mo является элементом, который благоприятно влияет на жаропрочность сталей своим присутствием в твердом растворе. Молибден уменьшает диффузионную подвижность атомов, снижая переползание дислокаций и их скорость перемещения, одновременно усиливая связи узлов кристаллической решетки. В низколегированных сталях его содержание ограничивается в пределах 0,15–1,2%. Молибден увеличивает ударную вязкость и статическую прочность сталей при высокой температуре, однако при сварке активно окисляется и снижает трещиностойкость ЗТВ соединений.
Структура и свойства сталей
Химические элементы, влияющие на свойства стали
Ванадий V измельчает размер зерна и
Химические элементы, влияющие на свойства стали
Ванадий V измельчает размер зерна и
Вольфрам W вводится в легированную сталь в количестве до 1–2% для повышения ее жаропрочности. При сварке вольфрам вызывает определенные трудности ввиду сильной окисляемости.
Титан Ti и ниобий Nb присутствуют в коррозионностойких и жаропрочных сталях в количестве 0,5–1% для повышения коррозионных свойств, в том числе стойкости против межкристаллитной коррозии (МКК). Микролегирование этими элементами в небольших количествах проводится для снижения склонности низколегированных сталей к охрупчиванию.
Бор B вводится в сталь в малом количестве (0,002–0,005%) для повышения прочности при высоких температурах, но при этом ухудшается свариваемость сталей.
Алюминий Al повышает окалиностойкость сталей, но ухудшает их свариваемость вследствие образования тугоплавких окислов и повышения хладноломкости сварных соединений углеродистой и низколегированной стали. Алюминий как раскислитель используется при выплавке таких сталей.
Медь Cu вводится в сталь для повышения коррозионной стойкости. Одновременно медь ухудшает свариваемость сталей.
Структура и свойства сталей
Химические элементы, влияющие на свойства стали
Редкоземельные металлы (РЗМ), к которым относят
Химические элементы, влияющие на свойства стали
Редкоземельные металлы (РЗМ), к которым относят
Сера S и фосфор P относятся к вредным примесям, способствующим повышению чувствительности стали к отпускной хрупкости и хладноломкости (влияние фосфора) и к образованию при сварке горячих (кристаллизационных) трещин. Их содержание в сталях ограничивается до 0,02–0,05% каждого. К вредным примесям также относятся: кислород (O2), азот (N2), водород (H2). Они влияют на снижение трещиностойкости и пластичности сталей. Снижение содержания вредных примесей достигается применением специальных способов производства сталей.
Структура и свойства сталей
Химические элементы, влияющие на свойства стали
Редкоземельные металлы (РЗМ), к которым относят
Химические элементы, влияющие на свойства стали
Редкоземельные металлы (РЗМ), к которым относят
Сера S и фосфор P относятся к вредным примесям, способствующим повышению чувствительности стали к отпускной хрупкости и хладноломкости (влияние фосфора) и к образованию при сварке горячих (кристаллизационных) трещин. Их содержание в сталях ограничивается до 0,02–0,05% каждого. К вредным примесям также относятся: кислород (O2), азот (N2), водород (H2). Они влияют на снижение трещиностойкости и пластичности сталей. Снижение содержания вредных примесей достигается применением специальных способов производства сталей.
Структура и свойства сталей
Деление марок сталей, применяющихся в теплоэнергетике, на типы и классы
Деление марок сталей, применяющихся в теплоэнергетике, на типы и классы
Свойства сталей
Свойства сталей представляют собой комплексную характеристику сталей, которая включает механические,
Свойства сталей
Свойства сталей представляют собой комплексную характеристику сталей, которая включает механические,
4.1 Механические свойства – способность сталей сопротивляться деформированию (изменению формы) и разрушению под действием механических сил. К механическим свойствам относятся: прочность, пластичность, вязкость, упругость; также сопротивление усталости и ползучести, чувствительность к надрезу (концентратору напряжений) и др.
Прочность – свойство сталей сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. К показателям прочности относятся: временное сопротивление разрыву σв; предел текучести σ0,2; твердость HRC (шкала C), HB, HV; предел длительной прочности στ/t; циклическая прочность σа, N и др.
Пластичность – свойство сталей необратимо изменять, не разрушаясь, свою форму и размеры. К показателям пластичности относятся относительное удлинение δ и сужение ψ.
Вязкость (в твердом состоянии) – свойство сталей, не разрушаясь, поглощать при пластическом деформировании механическую энергию в заметных количествах. В зависимости от характера нагрузки различают вязкость: статическую – при медленном приложении нагрузки; ударную – при быстром (ударном, динамичном) приложении нагрузки (KCV и KCU – на образцах с концентратором соответственно вида V и U); циклическую – при многократно повторяющемся приложении нагрузки. В технике вязкость сталей обычно отождествляют с ударной вязкостью и противопоставляют хрупкости.
Показатели статической вязкости (деформационной способности): угол изгиба (градус); просвет между стенками труб при сплющивании; работа или удельная энергия. Показатели ударной вязкости – работа или удельная энергия при ударном изгибе.
Структура и свойства сталей
4.1 Механические свойства
Хрупкость – способность сталей разрушаться без заметной пластической
4.1 Механические свойства
Хрупкость – способность сталей разрушаться без заметной пластической
Хладноломкость – свойство сталей значительно снижать вязкость при пониженных температурах. Температура перехода в хрупкое состояние называется порогом хладноломкости, а критерием оценки служит критическая температура хрупкости tко, которая определяется по 50%-ной хрупкой (или вязкой) составляющей в изломе ударных образцов или по допускаемому значению ударной вязкости.
Жаропрочность – способность сталей противостоять механическим нагрузкам при высокой температуре под действием растягивающих напряжений. Основной показатель жаропрочности – предел длительной прочности (статическое напряжение растяжения, вызывающее разрушение через определенное время).
Жаростойкость (окалиностойкостъ) – сопротивляемость сталей окислению при высоких температурах; оценивается удельной потерей массы металла за определенное время.
Предельное состояние – напряженное состояние, начиная с которого обнаруживается резкое качественное изменение свойств металла (стали). Примером предельного состояния может служить наступление состояния текучести материала при механических испытаниях.
Трещиностойкость – способность сталей сопротивляться развитию трещин при механических нагрузках и других условиях, например, при сварке, термической обработке.
Усталость – процесс постепенного накопления повреждений металла под действием переменных напряжений и деформаций, приводящих к изменению свойств, образованию трещин и разрушению.
Структура и свойства сталей
4.2 Технологические свойства
Технологические свойства – способность сталей без разрушения и
4.2 Технологические свойства
Технологические свойства – способность сталей без разрушения и
литейным процедурам с получением качественных литых деталей и полуфабрикатов (трубных элементов) требуемой формы и размеров;
пластическим операциям (ковке, штамповке, прокатке, волочению и др.) для получения нужной формы и размеров деталей;
сварке для получения неразъемного соединения деталей требуемого качества (структуры, свойств);
термической обработке (отпуску, нормализации, аустенизации, закалке, отжигу) для получения необходимой структуры и свойств;
холодной механической обработке (фрезерованию, точению, сверлению, шлифованию и др.) для придания нужной формы, точности и чистоты деталей.
Свариваемость относится к одному из видов технологических свойств, что необходимо учитывать при выполнении сварных стальных конструкций.
4.3 Специальные свойства – способность сталей сопротивляться разрушению под действием рабочих сред, когда к металлу предъявляются требования жаропрочности, жаростойкости, коррозионной стойкости, усталости и др.
4.4 Физические свойства – способность сталей проводить электричество, передавать теплоту, расширяться при нагревании, намагничиваться. К физическим свойствам относятся: электропроводность, теплопроводность, термическое (линейное) расширение и др. (табл. 1.8). Материалы (стали) разного структурного класса заметно отличаются по физическим свойствам, что создает известные трудности при выполнении сварных конструкций из разных материалов.
Структура и свойства сталей
5 Обработка стали
На свойства сталей оказывает влияние химический состав и термическая
5 Обработка стали
На свойства сталей оказывает влияние химический состав и термическая
Структура и свойства сталей
Рис. 4 – Факторы, влияющие на структуру и свойства сталей. ЭШП – электрошлаковый переплав (выплавка); ВДП – вакуумно-дуговой переплав (выплавка). РЗМ – редкоземельные металлы-элементы (церий, лантан, неодим, тулий, скандий, иттрий), оказывающие на сталь рафинирующее и модифицирующее действие
5 Обработка стали
5.1 Термическая обработка
Термическая обработка элементов проводится с целью
5 Обработка стали
5.1 Термическая обработка
Термическая обработка элементов проводится с целью
Структура и свойства сталей
5 Обработка стали
5.1 Термическая обработка
Термическая обработка трубных элементов из низколегированных
5 Обработка стали
5.1 Термическая обработка
Термическая обработка трубных элементов из низколегированных
Нормализация проводится для получения закаленной структуры с необходимым количеством легирующих элементов в твердом растворе кристаллической решетки. Высокий отпуск необходим для получения требуемой пластичности и вязкости металла с нормативными прочностными свойствами (кратковременными, длительными) в результате протекания при отпуске процессов структурных превращений.
Термическая обработка труб из углеродистых сталей ограничивается проведением нормализации без отпуска.
Трубные элементы из высокохромистых сталей подвергаются термической обработке по режиму нормализации с высоким отпуском.
Трубы из высоколегированных хромоникелевых сталей подвергаются аустенизации (закалке на аустенит) с нагревом до температуры 1050–1100 °С, выдержке при этой температуре и последующему быстрому охлаждению с получением гомогенной (однородной) аустенитной структуры.
Структура и свойства сталей
6 Метод выплавки стали
Метод выплавки существенно влияет на чистоту материала и
6 Метод выплавки стали
Метод выплавки существенно влияет на чистоту материала и
Структура и свойства сталей