Технология сварки

Общая характеристика физического процесса сварки и сферы ее применения. Виды и особенности использования контактной электрической сварки. Классификация по содержанию легирующих элементов. Применение цементируемых легируемых сталей в автомобилестроении.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 04.12.2018
Размер файла 1,6 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

электрический сварка легируемый сталь

1. Электрическая сварка. Виды сварки. Область применения

2. Начертите диаграмму состояния сплавов «железо-цементит». По диаграмме «железо-цементит» опишите все структурные превращения, которые происходят в стали, содержание углевода 0,35%, при медленном ее нагревании от t C = +25 до tC = 1400. Определите температуры начала и конца аллотропического превращения для данной стали

3. Выберите марку сплава для изготовления поршневого кольца автомобиля, подвергаемого закалке с индукционным нагревом (нагрев ТВЧ). Выбор марки обоснуйте и расшифруйте состав в соответствии с ГОСТ

4. Легированные стали. Классификация по содержанию легирующих элементов. Цементируемые легируемые стали. Применение данных сталей в автомобилестроении

Список литературы

1. Электрическая сварка. Виды сварки. Область применения

Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения материалов путем местного нагрева свариваемых кромок деталей до пластического или расплавленного состояния.

Электрическая сварка: общая характеристика физического процесса и сферы применения.

Соединение металлических заготовок и конструкций посредством их сварки на основе применения электричества представляет собой одну из нескольких известных на сегодняшний день сварочных технологий.

Она характеризуется использованием электрической дуги, которая нагревает металл до расплавленного состояния.

В таком полужидком состоянии металлические элементы скрепляются друг с другом. Поскольку температура электрической дуги достигает 5000°С, превышая тем самым пороги расплавления практически всех известных на данный момент металлов, в месте сварки образуется соединение на межмолекулярном и межатомном уровне.

Электрическая сварка: общая характеристика физического процесса и сферы применения

Соединение металлических заготовок и конструкций посредством их сварки на основе применения электричества представляет собой одну из нескольких известных на сегодняшний день сварочных технологий.Она характеризуется использованием электрической дуги, которая нагревает металл до расплавленного состояния.

В таком полужидком состоянии металлические элементы скрепляются друг с другом. Поскольку температура электрической дуги достигает 5000°С, превышая тем самым пороги расплавления практически всех известных на данный момент металлов, в месте сварки образуется соединение на межмолекулярном и межатомном уровне.

Благодаря указанному фактору неразъемное сварное соединение при соблюдении всех правил технологии получается буквально монолитным, очень прочным и надежным. Современное развитие производства металлов позволяет осуществлять сварочные работы в самых разных условиях, как в стационарных, промышленных, так и в полевых.

Электрическая сварка в настоящее время очень активно применяется на суше, в открытом море, при проведении подводных монтажных операций и даже в космическом пространстве.

Сварочная технология на основе электричества, в свою очередь, разделяется на несколько подвидов. В зависимости от использования принципа, в соответствии с которым электрическая энергия трансформируется в тепловую, электросварка может быть дуговой, контактной, электрошлаковой, индукционной и электронно-лучевой.

Рассмотрим далее самые распространенные виды электросварки: контактную и дуговую.

Контактная электрическая сварка: разновидности и особенности использования

Данный тип сварочной операции является одним из наиболее эффективных, автоматизированных, экономичных способов термической обработки металлов. Благодаря использованию контактного варианта на строительной площадке или в заводском цеху можно добиться высокой прочности металлоконструкции, качественного и надежного соединения деталей.

По этой причине указанный вид электросварки широко применяют в строительной сфере для устройства стальной арматуры, при прокладке трубопроводов, железнодорожных путей и т. д. Практически незаменимой оказалась контактная сварка в сфере автомобилестроения при производстве дорогих и сложных по конфигурации узлов автомобилей.

В частности, без «продвинутого» контактного способа невозможно создание оригинальных силуэтов современных легковых и грузовых автомашин. Кроме того, многие штампованные заготовки из листового металлопроката для различных отраслей машиностроения изготавливаются исключительно при помощи контактной сварки.

Контактная сварка имеет следующие разновидности:

Стыковая сварка. При использовании данного варианта тщательно зачищенные торцы соединяемых заготовок очень плотно соприкасаются друг с другом, после чего через них пропускают электрический заряд. Сваривание металла обоих элементов осуществляется благодаря тому, что заготовки в месте соприкосновения раскаляются до пластичного состояния. Таким способом можно сваривать различные металлические детали, сечение которых достигает 300 мм2, в том числе стальные пруты арматуры, различные фланцы, трубы, рельсы, металлические швеллеры.

Точечная сварка. Подразделяется на одноточечную двухстороннюю, двухточечную одностороннюю и одностороннюю многоточечную. Суть ее сводится к тому, что при сжатии металлических заготовок и включении сварочного трансформатора нагрев металла происходит только в зоне непосредственного контакта, что приводит к формированию ядра (точки) расплавленного металла. Такая операция применяется в основном для прочного соединения листовых металлоконструкций и скрепления арматурных стержней в точках их пересечения в процессе изготовления железобетонных объектов. Данный способ применим, если общая толщина металлических листов составляет не более 10-12 мм.

Шовная сварка. Используется в случаях, когда надо получить прочные и надежные герметичные швы. Обычно подобным способом варят тонкостенные трубы и тонкие металлические листы толщиной от 0,3 до 3 мм.

Электрическая дуговая сварка: классификация и назначение

Дуговой называется такой вид электросварки, при котором образуется сварочная электрическая дуга, являющаяся мощным и достаточно длительным зарядом электричества, который возникает в газовой среде и характеризуется образованием большого количества тепловой и световой энергии.

В момент возникновения дуги температура в ней достигает отметки в 6000°C, при этом рабочая температура в месте непосредственной сварки равняется 3500°C. На температурный уровень влияет сила тока, и чем она больше, тем больше образуется тепловой энергии. С максимальными показателями температуры можно работать с толстыми металлическими заготовками, используя электроды большого диаметра.

Назначение электрической дуги -- локальное расплавление фрагментов соединяемых металлических изделий. Расплавленный металл с электрода, который при сближении с изделием производит сильное искрение, заполняет сварочный соединительный шов и тем самым образует надежное скрепление отдельных металлических заготовок.

Электрическая дуговая сварка подразделяется на несколько групп по разным признакам. В частности, по характеру механизации процесса и манипуляции электродом она имеет следующее разделение:

дуговая ручная;

дуговая полуавтоматическая;

автоматическая.

При ручном варианте работы производятся сварщиком вручную. Полуавтоматическая сварка отличается механической подачей электрода к месту сварки и ручным выполнением работы. При полностью автоматическом способе возбуждение дуги и ее перемещение вдоль линии шва происходит в механическом режиме.

В зависимости от рода тока дуга может питаться:

постоянным током с прямой полярностью (на электроде -- минус);

постоянным током с обратной полярностью (на электроде -- плюс);

переменным током.

2. Начертите диаграмму состояния сплавов «железо-цементит». По диаграмме «железо-цементит» опишите все структурные превращения, которые происходят в стали, содержание углевода 0,35%, при медленном ее нагревании от t C = +25 до tC = 1400. Определите температуры начала и конца аллотропического превращения для данной стали

По химическому составу различают стали углеродистые и легированные. Углеродистые стали по содержанию в них углерода подразделяют на низкоуглеродистые (до 0,25 % С), средне-углеродистые (0,25......0,6 % С) и высокоуглеродистые (более 0,6 % С).

Для железоуглеродистых сплавов могут быть построены две диаграммы состояния: железо --цементит (карбид железа -- химическое соединение железа с углеродом) Fe--FезС и железо -- графит Fe--С. Диаграмма состояния Fe--FезС характеризует фазовый состав и превращения в сплавах от чистого железа до цементита (рис. 1.40).

По вертикальной оси диаграммы откладывается температура, по горизонтальной оси--содержание (в %) углерода и цементита. Точка А на диаграмме соответствует температуре плавления чистого железа 1539 °С, точка D -- температуре плавления цементита 1550 °С.

Линия ABCD -- линия ликвидуса; она соответствует температурам начала затвердевания сплавов. Выше линии ликвидуса сплавы находятся только в жидком состоянии.

Линия AHJECF -- линия солидуса; она соответствует концу затвердевания сплава. В области между линиями ликвидуса и солидуса находится только смесь из жидкости и твердых кристаллов. Ниже линии солидуса сплав находится в твердом состоянии. Вследствие перехода железа из одной аллотропической формы в другую, в железоуглеродистых сплавах происходят превращения и в твердом состоянии.

Сплавы железа с углеродом разделяют на две группы: стали» содержащие до 2,14 % С, и чугуны, в которых более 2,14 % С.

Рис. 1 Диаграмма состояния железо-углеродистьых сплавов (сплошные линии - система Fe -Fe3C, пунктирные линии система Fe -C)

В зависимости от температуры и содержания углерода сплавы системы железо -- углерод могут иметь следующие структурные составляющие: феррит, перлит, аустенит, цементит, ледебурит и графит. При охлаждении сплавов, содержащих до ~0,7 % С, из жидкого сплава выделяется феррит. На линии HJB при 1499 °С происходит перитектическое превращение, при котором кристаллы феррита взаимодействуют с жидкой фазой и образуют кристаллы аустенита. Левее точки J образуется структура феррита и аустенита, правее -- жидкий сплав и аустенит. Затвердевание сплавов, содержащих до 2,14 % углерода, заканчивается на линии AHJE. Ниже линии NJE сплавы представляют собой аустенит. При охлаждении сплавов, содержащих от ~0,7 до 4,3 % С, по линии ВС выделяются кристаллы аустенита. В сплавах, содержащих от 4,3 до 6,67 % С, по линии CD начинают выделяться кристаллы первичного цементита. Так как цементит выделяется из жидкого сплава, его называют первичным. Линия GS представляет собой температуру (с 911°С до 727 °С) начала выделения феррита из аустенита. Феррит, который выделяется из аустенита при охлаждении, содержит не более 0,02 % С. В зоне GPSсплав состоит из феррита и аустенита. В точке S на линии PSK аустенит переходит в перлит. В результате превращений сплавы, содержащие менее 0,8 % углерода, имеют структуру феррита и перлита. При медленном охлаждении сплава, содержащего 0,8 % С, при температуре 727° С в результате одновременного выпадения из аустенита частиц феррита и цементита образуется эвтектоид (перлит). Сталь, содержащую 0,8 % углерода, называют эвтектоидной, менее 0,8 % углерода -- доэвтектоидной, более 0,8 % углерода -- заэвтектоидной.

Правее линии SE находятся в равновесии две структурные составляющие-- аустенит и цементит (вторичный).

Линия ECF называется эвтектической, так как в любой точке этой линии происходит образование эвтектики.

Сплав (чугун), содержащий 4,3 % углерода, при температуре 1147 °С переходит в твердое кристаллическое состояние с образованием эвтектики (ледебурита -- аустенита + цементита). Этот сплав называют эвтектическим.

Чугун, содержащий менее 4,3 % углерода, называют до эвтектическим, более 4,3 % углерода -- заэвтектическим.

В зоне ниже линии ЕС сплав состоит из аустенита, вторичного цементита и ледебурита, в зоне ниже линии CF -- из первичного цементита и ледебурита.

Линия PSK соответствует температуре 727 °С, при которой завершаются процессы вторичной кристаллизации в сталях и чугунах. Все структурные составляющие, полученные при температурах линии РSK, сохраняются при комнатной температуре, и их можно наблюдать под микроскопом.

Описанные изменения структуры сплавов при охлаждении обратимы, т. е. при нагревании сплава наблюдаются обратные явления. Для выбора температурного режима термической обработки сталей и чугунов наиболее важное значение имеют линииGS, ES, PSK, характеризующие процессы вторичной кристаллизации.

Рассмотрим «стальной» участок диаграммы. В качестве примера рассмотрим наиболее характерные сплавы: доэвтектоидный I, эвтектоидный II и заэвтектоидный III (рис. 2). При нагреве от комнатной температуры до 727 °С в сплаве I фазовых превращений не происходит. При температуре 727 °С перлит превращается в аустенит (точка а). Такую температуру называютнижней критической точкой и обозначают Ac1, а при охлаждении -- Ar1. Буквы с и r указывают, происходят ли превращения при нагреве или охлаждении стали, а цифра 1 означает критическую точку на линии PSK.

Рис. 2 Стальной участок диаграммы «железо-цементит»

При дальнейшем нагреве в сплаве I зерна феррита растворяются в аустените. Растворение заканчивается в точке a1, лежащей на линии GS, которую называют верхней критической точкой, и обозначают при нагреве Ac3, при охлаждении -- Ar3. При нагреве эвтектоидного сплава II перлит в точке S (линия PSK) при 727 °Спревращается в аустенит. Критические точки Ac1и Асзпри этом совпадают. При нагреве сплава III в точке b при 727° С перлит превращается в аустенит (точка Ac1). Дальнейший нагрев вызывает растворение цементита в аустените и в точке b1, лежащей на линии SE, этот процесс заканчивается. Эту точку обозначают Acm.

Таким образом, критические точки, образующие линию PSK, обозначаются Ac1 (при нагреве) и Ar1 (при охлаждении), линию GS--Ac3 (при нагреве) и Аrз (при охлаждении), линии SE--Acm (при нагреве) и Arm (при охлаждении).

Рис. 3 Влияние углерода на механические свойства отожженных сталей

3. Выберите марку сплава для изготовления поршневого кольца автомобиля, подвергаемого закалке с индукционным нагревом (нагрев ТВЧ). Выбор марки обоснуйте и расшифруйте состав в соответствии с ГОСТ

Поршневые кольца предотвращают утечку газов из камеры сгорания в картер через зазор между поршнем и гильзой, обеспечивают необходимое сжатие воздуха в цилиндре, отводят тепло от поршня, устраняют попадание масла в камеру сгорания. Они должны хорошо прилегать к стенкам цилиндра, сохранять упругие свойства при нагреве и обладать хорошими антифрикционными свойствами и износостойкостью.

Наиболее распространены в практике поверхностная закалка с индукционным нагревом токами высокой частоты (ТВЧ) и газопламенная. После закалки проводят низкий отпуск при 150...200 °С. Поверхностной закалке с нагревом ТВЧ и последующему низкому отпуску подвергают коленчатые валы, распределительные валики, шестерни и другие детали машин, изготавливаемые из углеродистых и легированных сталей, содержащих 0,4...0,6 %С (стали 40, 45, 50,35Х, 45Х, 40ХН, 40ХНМ и др.). Получаемая в закаленном слое микроструктура мелкоигольчатого мартенсита отпуска обеспечивает его высокие твердость (55...62 HRC)и износостойкость. Рассматриваемый технологический процесс высокопроизводителен, успешно применяется в массовом и серийном производстве в машиностроении, характеризуется высоким уровнем автоматизации.

Сталь 40Х

Закалка в масле, отпуск 34…42 HRC

Сильно нагруженные шпиндели и валы, работающие в подшипниках качения, клапаны, шаровые опоры, храповые колеса

Закалка в масле, отпуск 45…50 HRC

Детали, работающие при средних окружных скоростях, высоких давлениях и небольших ударных нагрузках: зубчатые колеса, шпиндели, втулки, кольца, рейки, роторы гидронасосов

Закалка с нагревом ТВЧ с глубиной закаленного слоя 1,8…2,2мм; отпуск 50…54 HRC

Детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и повышенной износоустойчивости: зубчатые колеса, валы, оси. При требовании повышенной прочности сердцевины изделия материалы должны быть улучшены перед закалкой с нагревом ТВЧ

Деталь входит в цилиндро-поршневую группу. Эксплуатируется в сложных напряженных условиях, испытывает высокие динамические нагрузки. Материал должен обладать высокой поверхностной твердостью, в сочетании с мягкой сердцевиной. Такими свойствами обладает сталь 40Х. Сталь 40Х - конструкционная легированная улучшаемая сталь. Данная марка стали обладает повышенной прочностью и ее применяют деталей ответственного назначения.

Закалка ТВЧ - токами высокой частоты (индукционная закалка). Разогрев детали производится за счет наведения в ней токов высокой частоты. Деталь помещается внутрь индуктора, подключенного к истокам токов высокой частоты. Достоинство способа - высокая производительность. Структура после закалки: на поверхности мелкоигольчатый мартенсит, а сердцевина остается вязкой и пластичной (сорбит отпуска). Состояние закаленных деталей отличаются очень сильной неравновесностью структуры. Это обусловлено повышенной концентрацией углерода в твердом растворе, высокой плотностью дефектов кристаллического строения, а также внутренними напряжениями. Поэтому всегда закаливание детали подвергается дополнительной термообработке - отпуску. Отпуск стали смягчает действие закалки, уменьшает или снимает остаточные напряжения. В данном случае применяем низкий отпуск. Низкий отпуск применяется для деталей, которые должны иметь высокую твердость и прочность. При низком отпуске мартенсит закалки превращается в мартенсит отпуска. Мартенсит отпуска отличается от мартенсита закалки отсутствием внутренних напряжений за счет выделения из него избытка углеводорода в виде мельчайших карбидов. Твердость мартенсита отпуска такая же или немного меньше, чем у мартенсита закалки (58 - 62 HRC).

Cталь 40Х

Характеристика материала сталь 40Х

Марка стали

сталь 40Х

Заменитель стали

сталь 45Х, сталь 38ХА, сталь 40ХН,
сталь 40ХС, сталь 40ХФ, сталь 40ХР

Классификация стали

Сталь конструкционная легированная ГОСТ 4543-71

Применение стали 40Х

оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

Химический состав в % материала сталь 40Х

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

0.36 - 0.44

0.17 - 0.37

0.5 - 0.8

до 0.3

до 0.035

до 0.035

0.8 - 1.1

до 0.3

Температура критических точек материала сталь 40Х

Ac1 = 743, Ac3(Acm) = 782, Ar3(Arcm) = 730, Ar1 = 693

Механические свойства при Т=20oС материала сталь 40Х

Сортамент

Размер

Напр.

sT

d5

y

KCU

Термообр.

-

мм

-

МПа

МПа

%

%

кДж / м2

-

Диск

Танг.

570

320

17

35

400

Пруток

Ж 28 - 55

Прод.

940

800

13

55

850

Пруток

Ж 25

980

785

10

45

590

Закалка 860oC, масло, Отпуск 500oC, вода,

Твердость материала сталь 40Х после отжига,

HB 10 -1 = 217 МПа

Физические свойства материала сталь 40Х

T

E 10- 5

a 10 6

l

r

C

R 10 9

Град

МПа

1/Град

Вт/(м·град)

кг/м3

Дж/(кг·град)

Ом·м

20

2.14

7820

210

100

2.11

11.9

46

7800

466

285

200

2.06

12.5

42.7

7770

508

346

300

2.03

13.2

42.3

7740

529

425

400

1.85

13.8

38.5

7700

563

528

500

1.76

14.1

35.6

7670

592

642

600

1.64

14.4

31.9

7630

622

780

700

1.43

14.6

28.8

7590

634

936

800

1.32

26

7610

664

1100

900

26.7

7560

1140

1000

28

7510

1170

1100

28.8

7470

120

1200

7430

1230

T

E 10- 5

a 10 6

l

r

C

R 10 9

Технологические свойства материала сталь 40Х

Свариваемость:

трудносвариваемая.

Флокеночувствительность:

чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости:

склонна.

Обозначения

Механические свойства:

- Предел кратковременной прочности, [МПа]

?T

- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

?5

- Относительное удлинение при разрыве, [ % ]

?

- Относительное сужение, [ % ]

KCU

- Ударная вязкость, [ кДж / м2]

HB

- Твердость по Бринеллю, [МПа]

Физические свойства:

T

- Температура, при которой получены данные свойства, [Град]

E

- Модуль упругости первого рода, [МПа]

?

- Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), [1/Град]

?

- Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]

?

- Плотность материала, [кг/м3]

C

- Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]

R

- Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Свариваемость:

без ограничений

- сварка производится без подогрева и без последующей термообработки

ограниченно свариваемая

- сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке

трудносвариваемая

- для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг

4. Легированные стали. Классификация по содержанию легирующих элементов. Цементируемые легируемые стали. Применение данных сталей в автомобилестроении

Элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях с целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами, а стали - легированными. Легирующие элементы изменяют механические (прочность, пластичность), физические, эксплуатационные и химические свойства стали. В конструкционных сталях, которые мы будем рассматривать далее, легирование осуществляют с целью улучшения механических свойств - прочности, пластичности и т.д. Нужный комплекс свойств достигается не только легированием, но и рациональной термической обработкой, в результате которой получается необходимая структура.

Легирующими элементами называют химические элементы, специально введенные в сталь для получения требуемых строения, структуры, физико-химических и механических свойств.

Основными легирующими элементами в сталях являются Мn, Si, Сг, Ni, Мо W, Со, Сu, Тi, V, Zr, Nb, Аl, В. В некоторых сталях легирующими элементами могут быть также Р, S, N, Se, Те, Рb, Се, Lа и др. Перечисленные элементы, а также Н, О, Sn, Sb, Аs, Вi могут быть также примесями в стали. Содержание легирующих элементов в стали может колебаться от тысячных долей процента до десятков процентов.

Примесями называют химические элементы, перешедшие в состав стали в процессе ее производства как технологические добавки или как составляющие шихтовых материалов. Содержание примесей в стали обычно ограничивается следующими пределами: Мn Ј 0,8 %, Si Ј 0,4 %, Сг Ј 0,3 %, Ni Ј 0,3 %, Сu Ј 0,3 %, Мо Ј 0,10 %, W Ј 0,2 %, Р Ј 0,025-0,040 %, S Ј 0,015-0,050 %.

Легированные стали - это сплавы на основе железа, в химический состав которых специально введены легирующие элементы, обеспечивающие при определенных способах производства и обработки требуемую структуру и свойства.

Некоторые легирующие элементы (V, Nb, Тi, Zr, В) могут оказывать существенное влияние на структуру и свойства стали при содержании их в сотых долях процента (В - в тысячных долях процента). Такие стали иногда называют микролегированными.

Из приведенных определений видно, что понятие специальные стали более широкое, чем понятие легированные стали, так как к специальным сталям, кроме легированных, могут относиться и углеродистые стали, если им приданы специальные свойства посредством определенных способов производства и обработки. Так, к специальным сталям относятся следующие углеродистые стали определенного назначения и качества: качественные конструкционные, инструментальные, термически упрочненные, для холодной штамповки и др.

Классификация легирующих элементов

Согласно общепринятой классификации железо и сплавы на его основе относятся к черным металлам, а все остальные металлы и сплавы на их основе - к цветным. Легирующие элементы - металлы можно условно разделить на следующие группы:

Металлы железной группы. К ним относятся металлы кобальт, никель, а также близкий к ним по свойствам марганец.

Тугоплавкие металлы. К ним относятся металлы, имеющие температуру плавления выше, чем у железа, т. е. выше 1539 °С. Из тугоплавких металлов, наиболее часто используемых в качестве легирующих элементов в стали, можно отметить вольфрам, молибден, ниобий, а также, ванадий и хром.

Легкие металлы. Из этой группы легирующих элементов наиболее часто применяют титан и алюминий.

Редкоземельные металлы (РЗМ). К этой группе относятся лантан, церий, неодим, а также близкие к ним по свойствам иттрий и скандий. Редкоземельные металлы часто используют в виде так называемого мишметалла, содержащего 40-45 % церия и 45-50 % всех других редкоземельных металлов.

В сплавах железо - углерод классификацию легирующих элементов можно проводить по степени сродства легирующих элементов к углероду по сравнению со сродством к нему железа. По этому признаку различают карбидообразующие и некарбидообразующие легирующие элементы. Карбидообразующие легирующие элементы (Тi, Zr, V, Nb, Та, Сr, Мо, W, Мn), а также железо могут образовывать в стали карбиды. Некарбидообразующие элементы (Сu, Ni, Со, Si, Аl) карбидов в стали не образуют. Склонность к карбидообразованию у легирующих элементов тем сильнее, чем менее достроена d-оболочка у металлического атома.

Легирующие элементы изменяют температуру полиморфных превращений в железе, т. е. точки А3 и А4, тем самым, влияя на вид диаграмм железо - элемент.

По влиянию легирующих элементов на диаграмму состояния их можно разделить на две группы, каждая из которых в свою очередь делится на две подгруппы. На рис. 4 приведена схема, иллюстрирующая классификацию легирующих элементов по их влиянию на полиморфизм железа.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

а - открытая; б - расширенная; в - закрытая; в - суженная

Рис. 4 Влияние легирующих элементов на вид g-области диаграммы железо - легирующий элемент

К первой группе относятся легирующие элементы, расширяющие g-область (рис. 4а, б). Расширение g-области будет происходить в том случае, если легирующий элемент повышает точку А4 и понижает точку А3. При этом возможно существование g-фазы во всем интервале концентраций (открытая g-область) и ограничение области существования g-фазы вследствие появления новых фаз и образования гетерогенных областей (расширенная g-область).

Таким образом, легирующие элементы первой группы можно еще разделить на элементы, образующие с железом сплавы со структурой неограниченного гомогенного твердого раствора (рис. 4а), к ним относятся никель, марганец, кобальт, палладий, платина, и на элементы, образующие сплавы, в которых гомогенная область ограничивается гетерогенной вследствие образования новых фаз (рис. 4 б). К таким элементам относятся: углерод, азот, медь, цинк.

Ко второй группе относятся элементы, сужающие g-область (рис.1.1в, г). Сужение g-области будет происходить в том случае, если легирующий элемент понижает точку А4 и повышает точку А3. При определенной концентрации легирующего элемента может происходить полное замыкание g-области. В этой группе различают также двойные системы с замкнутой g-областью и гомогенной a-областью (закрытая g-область, рис. 4б) и системы, в которых g-область ограничена областью гетерогенных структур (суженная - g-область, рис. 4г).

Таким образом, легирующие элементы второй группы разделяют на элементы, образующие с железом сплавы с полностью замкнутой g-областью и образованием гомогенной a-области (Be, Al, Si, V, Cr, Mo, W, Ti, As, Sn, Sb), и элементы, образующие с железом сплав с суженной g-областью, ограниченной гетерогенной областью (Re).

Цементуемые стали относятся к низкоуглеродистым сталям, содержание легирующих элементов в которых, как правило не превышает 5%. Функциональное назначение таких сталей -- цементуемые детали (зубчатые колеса, кулачки, оси, рычаги переключений и т.п.), работающие в условиях трения. После насыщения поверхности углеродом, закалки и низкого отпуска низкоуглеродистые стали наряду с твердой поверхностью (58-63 НК.С) имеют достаточно прочную и вязкую сердцевину, устойчивую к воздействию циклических и ударных нагрузок.

Хромистые стали 15Х, 20Х, а также содержащие дополнительно ванадий (15ХФ) или бор (20ХР), образуют группу дешевых сталей нормальной прочности. Для уменьшения коробления их закаливают в масле. В результате они приобретают структуру троостита или бейнита. Стали этой группы применяют для небольших деталей (сечением не более 25 мм), работающих при средних нагрузках.

Хромоникелевые стали 12ХНЗА, 20ХНЗА, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А применяют для крупных деталей ответственного назначения. После закалки в масле эти стали в сечениях до 100 мм имеют структуру низкоуглеродистого мартенсита в смеси с нижним бейнитом, которая обеспечивает сочетание высокой прочности и вязкости.

Хромоникельмолибденовая (хромоникельвольфрамовая) сталь 18Х2Н4МА (18Х2Н4ВА) наиболее высоколегирована и имеет высокие механические свойства. В этой стали отсутствует перлитное превращение, а температурный интервал бейнитного превращения практически сливается с мартенситным, поэтому при любом, даже очень медленном охлаждении получается структура мартенсита (или смеси мартенсита и бейнита). В качестве смягчающей операции проводят высокий отпуск на сорбит.

В автомобилестроении цементуемые легированные стали целесообразно применять для крупных и тяжело нагруженных деталей, которым необходимо иметь, кроме высокой твердости поверхности, достаточно прочную сердцевину.

Список литературы

1. Адаскин, А.М. Материаловедение (металлообработка): Учебное пособие для начального профессионального образования / А.М. Адаскин, В.М. Зуев.. М.: ИЦ Академия, 2012. 288 c.

2. Адаскин, А.М. Материаловедение и технология материалов: Учебное пособие / А.М. Адаскин, В.М. Зуев.. М.: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2013. 336 c.

3. Батышев, А.И. Материаловедение и технология материалов: Учебное пособие / А.И. Батышев, А.А. Смолькин. М.: ИНФРА-М, 2012. 288 c.

4. Безпалько, В.И. Материаловедение и технология материалов: Учебное пособие / Под ред. А.И. Батышев, А.А. Смолькин. М.: НИЦ ИНФРА-М, 2013. 288 c.

5. Оськин, В.А. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Кн 1 / В.А. Оськин, В.В Евсиков. М.: КолосС, 2008. 447 c.

6. Сеферов, Г.Г. Материаловедение.: Учебник / Г.Г. Сеферов, Г.Г. Сеферов, А.Л. Фоменко; Под ред. В.Т. Батиенкова. М.: НИЦ ИНФРА-М, 2013. 150 c.

7. Черепахин, А.А. Материаловедение: Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования / В.Б. Арзамасов, А.А. Черепахин. М.: ИЦ Академия, 2013. 176 c.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Основные виды контактной сварки. Конструктивные элементы машин для контактной сварки. Классификация и обозначение контактных машин, предназначенных для сварки деталей. Система охлаждения многоэлектродных машин. Расчет режима точечной сварки стали 09Г2С.

    контрольная работа [1,1 M], добавлен 05.09.2012

  • Принцип контактной электрической сварки. Основные виды электрической контактной сварки: стыковая сопротивлением и точечная; последовательность операций. Технология электрической контактной сварки и подготовка заготовок. Получение стыкового соединения.

    контрольная работа [499,4 K], добавлен 25.11.2012

  • Повышение механических свойств стали путем введения в нее легирующих элементов. Классификация стали в зависимости от химического состава. Особенности сварки углеродистых и легированных сталей. Причины возникновения трещин. Типы применяемых электродов.

    курсовая работа [33,2 K], добавлен 06.04.2012

  • Классификация электрической сварки плавлением в зависимости от степени механизации процесса сварки, рода тока, полярности, свойств электрода, вида защиты зоны сварки от атмосферного воздуха. Особенности дуговой сварки под флюсом и в среде защитных газов.

    презентация [524,2 K], добавлен 09.01.2015

  • Технология производства сварки. История развития сварочного производства. Специфика аргонно-дуговой сварки и сфера её использования. Применение, преимущества и недостатки аргонно-дуговой сварки. Сравнительная характеристика оборудования этого вида сварки.

    реферат [635,2 K], добавлен 18.05.2012

  • Особенности контактной точечной сварки, ее достоинства и недостатки, основные параметры. Изменение параметров во времени. Схема шунтирования тока через ранее сваренную точку. Режимы точечной сварки низкоуглеродистых сталей. Подготовка деталей к сварке.

    реферат [730,5 K], добавлен 22.04.2015

  • Физическая сущность процесса сварки, её классификация. Сущность основных способов сварки плавлением и область их рационального применения. Основные способы сварки давлением. Источники питания для сварки. Влияние сварочных процессов на свариваемый металл.

    курсовая работа [4,5 M], добавлен 16.07.2013

  • Применение сварки под слоем электропроводящего флюса для автоматической сварки. Преимущества метода сварки под флюсом, ограничения области применения. Типичные виды сварных швов. Автоматические установки для дуговой сварки и наплавки, режимы работы.

    книга [670,7 K], добавлен 06.03.2010

  • Сущность процесса и технология диффузионной сварки. Способы образования сварного шва. Схемы диффузионной сварки. Оборудование и вакуумные установки для осуществления диффузионной сварки. Преимущества и недостатки данной сварки, области ее применения.

    презентация [2,3 M], добавлен 16.12.2016

  • Основы теории и технологии контактной точечной сварки. Процессы, протекающие при контактной точечной сварке: деформирования свариваемых деталей; формирования механических и электрических контактов, электрической проводимости зоны сварки; нагрева металла.

    учебное пособие [8,4 M], добавлен 21.03.2008

  • История плазменной сварки, ее сущность и физические основы. Общая схема и технологические особенности плазменной сварки, Область применения, необходимое оборудование для производства сварочных швов. Преимущества и недостатки этого метода сварки.

    реферат [307,5 K], добавлен 14.09.2015

  • Классификация и обозначение покрытых электродов для ручной дуговой сварки. Устройство сварочного трансформатора и выпрямителя. Выбор режима сварки. Техника ручной дуговой сварки. Порядок проведения работы. Процесс зажигания и строение электрической дуги.

    лабораторная работа [1,1 M], добавлен 22.12.2009

  • Сущность, особенности и области применения сварки под флюсом. Оборудование и материалы для сварки под флюсом. Технология автоматической дуговой сварки, ее главные достоинства и недостатки. Техника безопасности при выполнении работ по дуговой сварке.

    реферат [897,7 K], добавлен 30.01.2011

  • Описание физической сущности ручной дуговой сварки покрытым электродом. Физическая сущность процесса сварки. Основные и вспомогательные материалы, вредные факторы. Влияние химических элементов на свариваемость. Расчет параметров режима процесса сварки.

    курсовая работа [530,4 K], добавлен 05.12.2011

  • Сущность и классификация методов контактной сварки по форме сварного соединения, роду сварочного тока и характеру протекания производственного процесса. Оценка преимуществ и недостатков контактной сварки, используемое в ней оборудование и материалы.

    презентация [1,0 M], добавлен 04.07.2014

  • Определение свариваемости применяемых материалов, подбор присадочных материалов и оборудования. Узел приварки верхнего днища и верхней обечайки. Расчет режима ручной дуговой сварки. Карта технологического процесса сварки узла А Ar-С17 по ГОСТ 14771-76.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 20.02.2013

  • Сварка как процесс получения неразборных соединений посредством установленных связей между свариваемыми деталями. Оборудование для электрической сварки. Правила устройств и применения электроустановок сварки с применением давления. Методы поиска дефектов.

    контрольная работа [294,6 K], добавлен 22.04.2011

  • Технологичность сварной конструкции. Оценка свариваемости металла. Расчёт параметров контура контактной машины. Технология сборки и сварки. Сварочные напряжения и деформации, меры борьбы с ними. Методы контроля качества. Планировка рабочего места.

    курсовая работа [8,1 M], добавлен 24.11.2013

  • Условия эксплуатации ручки к кастрюле. Технология контактной сварки. Оценка свариваемости материала конструкции. Выбор типа соединения, вида и способа сварки. Подготовка поверхности деталей. Расчет режима сварки, электродов и силового трансформатора.

    курсовая работа [585,5 K], добавлен 15.02.2013

  • История и основные этапы развития сварки в защитных газах, ее сущность и принципы реализации. Характеристика защитных газов, применяемых при сварке. Оценка преимуществ и недостатков, область применения и преимущества аргонодуговой и ручной сварки.

    реферат [26,9 K], добавлен 17.01.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.