книги / Новые конструкционные материалы низкоуглеродистые мартенситные и порошковые стали

В 3 %-м растворе NaCl при +20 °С стали имеют следуюпще скорости

Все эти данные получены для образцов, закаленных и отпущенных с целью обеспечения предела текучести 650-700 МПа. Критическая темпе­ ратура хрупкости образцов Т^ = -70 °С.

4.2. Технологические данные

Метод выплавки. НМС выплавляют в открытых дуговых и индукци­ онных печах и в мартеновских печах совмещенным процессом.

Обработка давлением. Стали хорошо деформируются в горячем со­ стоянии, а после отжига - в холодном состоянии. Температурный интервал деформации 1180-800 °С. Рекомендуется совмещение горячего формооб­ разования с закалкой на воздухе или в штампе без подачи жидкой среды, температурный интервал 1100-800 °С.

Механические свойства стали 07ХЗГНМЮА указаны в табл. 4.5. Таблица 4.5

Механические свойства стали 07ХЗГНМЮА при высоких температурах

_____________ (полуфабрикат - прутки горячекатаные)______________

Термическая обработка. Стали позволяют применять бездеформационную закалку заготовок деталей и крупных сварных сборок, что исключа­ ет правку, совмещать формообразование (штамповку, ковку, прокатку и т.п.) с закалкой на воздухе.

Рекомендуемые режимы термообработки:

1.Закалка охлаждением на воздухе с температуры (910±10) °С и от­ пуск при 300-500 °С (оо,2 —800 МПа).

2.Закалка с охлаждением в масле с температуры (910 ±10) °С и от­

пуск при 200-300 °С (оо,2 —Ю00 МПа2).

Для улучшения обрабатываемости резанием рекомендуется отпуск при температуре 650-700 °С.

Прокаливаемость на воздухе стали 08Х2Г2Ф в сечениях - до 100 мм, стали 07ХЗГНМЮА - до 200 мм, стали 12Х2Г2НМФТ - до 400 мм. Склонность к деформации при закалке на мартенсит у этих сталей в 5- 10 раз меньше, чем сталей 38ХМ, 38ХН1М.

Химико-термическая обработка. Стали подвергаются химико­ термической обработке:

1. Цементации при 900-930 °С, охлаждению с печью до 860°С, далее на воздухе; закалке с (850±10) °С в масле, отпуску при 180-200 °С. При необходимости механической обработки перед закалкой детали отпускают при (650±10) °С. Рекомендуется предварительная термообработка перед цементацией в случае наличия разнозернистости в исходной структуре бо­ лее двух баллов по ГОСТ 5639-82: закалка на воздухе с температуры (910±10) °С. Свойства цементованной детали: глубина слоя - 1,0-2,5 мм (выдержка 8-22 ч), твердость слоя - не менее 59 HRC, твердость сердцеви­ ны - не менее 36 HRC, концентрация углерода - 1,1-1,8 %.

2. Азотированию на глубину до 0,7 мм при 560 °С. Твердость поверх­ ности Hv = 1000-1100 МПа, сердцевины -27-28 HRC.

Свариваемость. Стали хорошо свариваются ручной и полуавтомати­ ческой электродуговой сваркой неплавящимся электродом в среде аргона, плавящимся электродом св.ЮГСМТ и св.08Г2С в среде углекислого газа, ручной электродуговой сваркой электродами 48Н-1,48Н-2, УОНИ 13/55.

При изготовлении простых конструкций из термоупрочненных эле­ ментов отпуск после сварки не требуется, для сложных конструкций необ­ ходим отпуск 300-520 °С при прочности оо,2 > 800 МПа и с 580-620 °С при оод = 650 МПа. При сварке отожженных (высокоотпущенных) деталей проводится термическое упрочнение собранной детали.

Контрольные вопросы к главе 4

1.Промышленные марки сталей.

2.Эффективность применения.

3.Состояние поставки.

4.Химико-термическая обработка.

5.Свариваемость.

ЧАСТЬ 2. ПОРОШКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

5.ПРОИЗВОДСТВО КОНСТРУКЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДАМИ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Технологический цикл порошковой металлургии (ПМ) включает в се­ бя следующие основные операции: производство порошков, приготовле­ ние смесей, прессование, спекание, маслопропитку, калибровку, термиче­ скую обработку, допропитку маслом. Некоторые операции могут или не производиться, или повторяться дважды; например, с целью повышения плотности часто вводят двойное прессование и спекание.

Прежде всего надо отметить, что при изготовлении деталей методами порошковой металлургии не следует копировать требования, предъявляе­ мые к изделиям, получаемым по традиционным технологиям. Задача про­ изводства - наибольшее использование преимуществ технологии. Эти пре­ имущества сводятся к снижению энергетических затрат, материалоемкости и трудоемкости производства. Так, на машиностроительных предприятиях коэффициент использования металла (КИМ) составляет 0,71-0,72, порош­ ковая металлургия позволяет довести КИМ до 0,9-0,98 [1]. Одновременно предоставляется возможность исключения ряда операций, но внедрению ПМ должен предшествовать анализ факторов, влияющих на экономиче­ ские и технические показатели изделия.

Другое направление ПМ - получение материалов, которые традици­ онными методами создать невозможно или экономически нецелесообраз­ но. К ним относятся псевдосплавы, дисперсионно-упрочненные материа­ лы, наноматериалы, некоторые магнитные и электротехнические сплавы.

5.1. Основные методы производства металлических порошков

Основными промышленными методами получения металлических по­ рошков являются: восстановление оксидов твердыми восстановителями и газами; распыление жидких металлов с помощью воздуха, газов, центро­ бежных сил, ударных воздействий с последующим низкотемпературным восстановлением; электролиз водных растворов или расплавленных сред; диффузионное насыщение из точечных источников; синтез из элементов; метод обменных химических процессов; диссоциация карбонилов; метод испарения и конденсации. Другие методы не нашли широкого применения.

Восстановление металлов из их оксидов - один из наиболее распро­ страненных методов получения металлических порошков. Этим методом производят порошки железа, меди, никеля, вольфрама и других металлов, а также порошки сталей, металлических сплавов —легированных и нержа­ веющих сталей, нихрома, инвара и др.

Методы восстановления оксидов классифицируют по применяемому восстановителю и агрегатам, виду шихты и методу ее подачи в зону вос­ становления, давлению восстановительных газов и температуре процесса. Характеристики основных промышленных методов производства порош­ ков приведены в табл. 5 .1 [2], где Me - металл, Г - газ, Тв - твердое веще­ ство.

Основную массу порошков железа производят методами распыления и восстановления из окалины. Порошки маркируются следующим образом.

Маркировка основных марок порошков железа включает в себя сле­ дующие обозначения: ПЖ порошок железа; РВ - распыление водой высо­ кого давления; Р - распыление сжатым воздухом; В - порошок железа вос­ становленный.

В качестве примера рассмотрим порошковое железо марки ПЖР 3.200.28. ПЖР - порошок железа, распыленного воздухом; 3 - группа но химическому составу от 0 до 8, меньшее число соответствует меньшей концентрации примесей; 200 - максимальная крупность в микрометрах, т.е. порошок просеян через сито с размером ячейки 200 мкм; 28 - насыпная плотность 2,8 г/см3

Карбонильные порошки для радиотехнической промышленности про­ изводят в основном трех марок: Р10, Р20 и ПС. Марка порошка означает группу по размеру и химическому составу.

Существует еще несколько типов порошков железа: содовое (восста­ новленное содой), особо чистое, электролитическое и т.д. Эти порошки производят по техническим условиям и часто по заказам конкретных по­ требителей.

Железо составляет основу основу современной ПМ, на него прихо­ дится более 90 % всего объема производства. Вторым по масштабам про­ изводства является порошок меди, затем следуют порошки никеля и хрома. В России доля порошков меди в несколько раз превышает средний миро­ вой показатель. Кроме того, существует несколько исключительно важных для промышленности порошков металлов и сплавов, которые изготовляют в относительно небольшом количестве, например порошки алюминия, олова, твердых сплавов, тугоплавких соединений и металлов.

5.2.Приготовление смесей и их прессование

Вподавляющем большинстве технологических процессов используют поликомпонентные шихты, поэтому операции прессования предшествуют размол, восстановление, просеивание и смешивание.

Для рассева порошков и разделения частиц по размерам используют грохоты и сита. Порошки, смешанные с пластификатором, протирают че­ рез сито с помощью специального протирочного приспособления - лопа-

Таблица 5.1

Характеристики основных методов получения металлических порошков

повторяющихся реакций: