Ответы на экзаменационные вопросы № 1-30 дисциплины "Материаловедение" (Кристаллическая структура металлов и сплавов: основные типы кристаллических решёток, примеры Ме, имеющих ОЦК и ГЦК. Композиционные материалы), страница 8

Легированные стали элементами повышающими температуру кристаллизации повышают жаропрочность. Структура должна состоять из твёрдого раствора в вкраплении в соединение по границам зёрен корбидов. Термообработка: закалка и последующее старение. Для повышения жаропрочности до 950 градусов используется сплав на основе железа и меди, до 1300 – на основе молибдена. В сталях обычное содержание углерода не превышает (0,08-0.12)% т.к. при большем содержании углерода ухудшается свариваемость стали. Используются стали перлитные 12ХМ, 12Х1М, для которых термообработка состоит в нормализации. Мартенситные 15Х5М

Жаропрочные: мартенситные, ферритные Ф08Х13, аустенитные 12Х18Н9Т.

22. Нержавеющие стали.

Сталь, стойкая к электрохимической коррозии наз. нержавеющей, к газовой коррозии – окалиностойкой.

Коррозионная стойкость зависит:

1. От электрохимического потенциала (он должен быть положительным);

2. От качества поверхности (чем выше качество, тем выше коррозионная стойкость);

3. От структуры: однофазные структуры коррозионностойкие; чем крупнее зерно, тем выше коррозионная стойкость.

Введение хрома в сталь повышает электрохимический потенциал и при его количестве 13% сталь становится нержавеющей. Термообработка зависит от назначения детали или инструмента, то есть  может быть закалка с высоким отпуском для деталей машин, закалка с низким отпуском  для инструментов, но температура нагрева под термообработку выше, чем у углеродистых сталей на 300 – 350 градусов. По хим. составу стали различают на: а) хромистые (08Х13, 10Х13, 40Х13, 15Х25Т), б) хромоникелиевые ( 12Х18Н9, 12Х18Н10Т). Титан улучшает свариваемость.

 Жаростойкими наз. стали стойкие к газовой коррозии выше темп-ры-550град, работающих в ненагруженном или слабонагруженном состоянии. Жаростойкость повышается введением легирующих элементов, образующих на поверхности пленку, а также повышающих электрохимический потенциал. Al, Cr, Si образуют на поверхности защитные пленки оксидов(Cr, Fe)2О3.

 Окалиностойкость сталей содержащих 5-8%Cr - 700-900 град., а Cr 15-18% до 1000град., а Cr-25% + Al-5%, то окалиностойкость повышается до1300. Окалиностойкость зависит от состава, а структура значительного влияния не оказывает, т.е. стали с аустенитной или ферритной структурой при одинаковом количестве Cr имеют приблизительно одинаковую окалиностойкость. Применяются для изготовления газовых турбин, печей.

 23. Твердые сплавы и современные сверхтвердые материалы.

Для обработки материалов повышенной и высокой  твердости используются твердые сплавы, состоящие из карбидов тугоплавких металлов, которые связываются кобальтом, наиболее распространенные твердые материалы – металлокерамика.

Для обработки чугунов, цветных металлов, неметаллов рекомендуется однокарбидный сплав: ВК6, ВК8, ВК10.

Для  чистовой и не чистовой обработки сталей применяются двухкарбидные сплавы: Т15К6, Т5К10.

Для обработки жаропрочных, нержавеющих сталей, фасонных отливок или слитков – трехкарбидный ТТ7К12.

В последнее время используются без вольфрамовые карбидные сплавы: КНТ12, КНТ20.

Высокая твердость обеспечивается карбонитридами, теплостойкость твердых сплавов от 800 до 1000 градусов, в качестве инструмента применяются также чисто керамические материалы: белая и черная керамика (Al2O3).

Недостаток: низкая теплопроводность и высокая хрупкость.

24.Износостойкие конструкционные стали.

Для изготовления деталей работающих в условиях трения и износа с динамическими нагрузками и ударах применяются высоко – маргонцовистые стали: 11ОГ13Л С-1,1%, Mn-1,3%, которые после литья имеют структуру – аустенит + марганцовистый карбид. Поэтому для этих сталей назначается закалка в воде при температуре 1100 градусов. В результате образуется структура однородного аустенита, которая хорошо деформируется при ударе. При этом происходит упрочнение за счёт бар-ия ε- мартенсита с ГПУ кристаллической решёткой. Т.е. эта сталь обладает износостойкостью только при наличии удара. Для изготовления деталей работающих при циклическом контактно – ударном нагружении используют стали дополнительно содержащие хром 60Х5Г10Л. Лопасти газовых турбин и насосов, судовые винты изготавливаются из 30Х10Г10. Износостойкостью обладают и графитизированные стали – это стали содержащие повышенное содержание углерода (до 1,75%) , которые подвергаются длительному отжигу. При температуре 720-800 градусов -5 часов, охлаждение до 700-720 градусов, ещё 5-15 часов, потом охлаждение вместе с печью до 600 градусов, а потом на воздухе. В результате образуется структура перлита с округлым перлитом, образовавшийся графит играет роль смазки. Применяется для изготовления литых коленчатых валов.