Термическая обработка стали 110Г13Л

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина

Кафедра металловедения и неметаллических соединений

Курсовая работа

по курсу: «Материаловедение»

Термическая обработка стали 110Г13Л

Выполнил:

студент группы МА-11-07

Самохвалов А.С.

Проверила:

проф. Бакаева Раиса Дмитриевна

Москва 2013

Содержание

сталь легирующий инструмент термический

Введение

1. Задание

2. Сталь 110Г13Л

3. Влияние легирующих элементов на механические свойства стали

4. Легирование марганцем

5. Применение

Вывод

Список литературы

Введение

Цель работы.

Целью курсовой работы по технологии конструкционных материалов является освоение выбора конструктивных материалов для деталей машин и инструмента, зная состав, строение материалов и методы придания материалам заданных свойств.

1. Задание

Для изготовления зубьев ковша экскаватора применяется сталь 110Г13Л. Расшифруйте состав и определите группу стали по назначению; объясните назначение введения Mn в эту сталь; назначьте режим термической обработки и опишите структуру после термообработки.

2. Сталь 110Г13Л

Сталь 110Г13Л (Сталь Гадфильда) относится к износостойким (с высоким сопротивлением износу при больших давлениях или ударных нагрузках) литейным сталям аустенитного класса. Предложена в 1882 году английским металлургом Р. Гадфильдом. Обозначение марки стали в соответствии с ГОСТ 2176--77 (ГОСТ 977-88) -- 110Г13Л. Сталь Гадфильда сильно наклёпывается при ударных нагрузках. Отливки из стали редко подвергаются дополнительной обработке, так как она плохо обрабатывается резанием из-за наклепа поверхности в процессе резания.

Химический состав (ГОСТ 2167)

Механические свойства

Буква Л в конце стали обозначает, что она литейная.

3. Влияние легирующих элементов на механические свойства стали

Все элементы, которые растворяются в железе, влияют на температурный интервал существования его аллотропических модификаций, т. е. сдвигают точки А3 и А4 по температурной шкале. Большинство элементов или повышают точку А4 и снижают точку А3, расширяя тем самым область существования г-модификации или понижают А4 и повышают А3, сужая область существования г-модификации.

Схема диаграмм состояния железо - легирующий элемент [Гуляев А.П. Металловедение стр. 342]

Таблица 1

4. Легирование марганцем

Легированные стали применяются очень широко. Их использование обусловлено, как правило, теми свойствами, которые им придают специально добавленные легирующие элементы. Легированные стали, в зависимости от примесей и их количества, имеют различную структуру, определяющую не только их свойства, но также и классификацию легированной стали на различные структурные классы.

По мере увеличения содержания легирующих элементов устойчивость аустенита в перлитной области возрастает, а температурная область мартенситного превращения снижается. Легированные стали аустенитного класса имеют пониженную температуру распада аустенита - он сохраняется даже при комнатной температуре. Для них увеличение содержания углерода и легирующих элементов обеспечивает сдвиг вправо область перлитного распада, а также снижает мартенситную точку, переводя ее в область отрицательных температур (рис. 1).

Рис. 1. Диаграмма изотермического распада аустенита

Марганец вводят в стали как технологическую добавку для повышения степени их раскисления и устранения вредного влияния серы. Марганец считается технологической примесью, если его содержание, не превышает 0,8% и существенного влияния на свойства стали не оказывает. Если марганца более 1%, то он рассматривается как легирующий элемент.

Высокомарганцовистая аустенитная сталь 110Г13Л, или стали Гадфильда, является наиболее распространенной износостойкой сталью. Выбор марганца обусловлен тем, что марганец увеличивает ударную вязкость, расширяет аустенитную область, способствует раскислению и т.д. Введение его в сталь, дает возможность образования марганцевого аустенита, который обладает высокой способностью к наклепу в процессе холодной пластической деформации. Как правило, отношение Мn:С должно быть не менее 10. Благодаря высокому содержанию углерода и марганца сталь 110Г13Л обладает относительно устойчивой аустенитной структурой. Высокая износостойкость стали 110Г13Л объясняется тем, что в процессе наклепа аустенит в верхнем слое превращается в мартенсит. По мере износа этого слоя, мартенсит образуется в следующем слое и т.д.

Главным достоинством стали 110Г13Л является то, что в ней износостойкость при ударном нагружении сочетается с высокой пластичностью и вязкостью, свойственной аустениту.

Аустенит* - одна из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов, твёрдый раствор углерода (до 2%)и легирующих элементов в г- железе. А. получил название по имени английского учёного У. Робертса-Остена (1843--1902). Кристаллическая решётка -- куб с центрированными гранями (Рис. 2). А. немагнитен, плотность его больше, чем других структурных составляющих стали. В углеродистых сталях и чугунах А. устойчив выше 723°C. В процессе охлаждения стали А. превращается в другие структурные составляющие. В железоуглеродистых сплавах, содержащих никель, марганец, хром в значительных количествах, А. может полностью сохраниться после охлаждения до комнатной температуры (например, нержавеющие хромоникелевые стали). В зависимости от состава стали и условий охлаждения А. может сохраниться частично в углеродистых или легированных сталях.

Рис. 2. Гранецентрированная кубическая решетка аустенита

5. Применение

Сталь 110Г13Л применяется для изготовления зубьев ковшей экскаватора и других деталей, работающих при больших давлениях и ударных нагрузках, например: траки гусениц танков, тракторов, машин, щёки дробилок, рельсовые крестовины, стрелочные переводы, работающие в условиях ударных нагрузок и истирания, а также - оконные решетки в тюрьмах, которые невозможно перепилить.

Вывод

Для получения необходимого комплекса свойств, отливки из стали 110Г13Л подвергают закалке. Производится нагрев до 1050--1100 °С с последующим охлаждением в воде. При этом фиксируется структура аустенита и предотвращается выделение карбидов.

Цель закалки - перевести карбиды в твердый раствор и получить чисто аустенитную структуру, тем самым устранив охрупчивание стали. Перегрев при термической обработке ведет к укрупнению зерна, что понижает вязкость и износостойкость стали. (Рис. 3)

Рис. 3. Схемы структур стали 110Г13Л: а) - после литья - аустенит и карбиды (светлые включения по границам аустенитных зерен); б) - после закалки - аустенит

В исходном состоянии после закалки сталь 110Г13Л (сталь Гадфильда) имеет аустенитную структуру с твердостью 250НВ и высокой вязкостью. Под воздействием динамических нагрузок, под влиянием холодной деформации происходит самоупрочнение стали 110Г13Л до 600НВ.

Закалка* -- вид термической обработки материалов, заключающийся в их нагреве выше критической температуры, с последующим быстрым охлаждением.

Список литературы

1. Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева «Материаловедение»

2. А.П. Гуляев «Металловедение»

3. В.Г. Сорокин «Марочник сталей и сплавов».

Размещено на Allbest.ru