1 зварників 19.11.21 матеріалознавство № 40
1 зварників. 19.11.21 Матеріалознавство
Урок № 40
Тема уроку. Зносостійкі сталі і сплави
Зносостійкі́
матеріа́ли — матеріали, що вирізняються
підвищеною зносостійкістю при роботі в певних
умовах зовнішнього впливу. Зносостійкість
матеріалу є характеристикою його здатності опору до зношування в заданих умовах, що оцінюється величиною, зворотною до
швидкості (інтенсивності) зношування. Слід зазначити, що матеріал, зносостійкий
при роботі в одних умовах (наприклад, у парі тертя), може не мати доброї
зносостійкості в інших середовищах (наприклад, абразивних).
Основні
принципи забезпечення зносостійкості
Розроблено
низку основних принципів забезпечення високої зносостійкості. Так, структура
матеріалу повинна бути істотно гетерогенною і складатися з твердих зерен,
рівномірно розподілених у пружнопластичній металевій матриці (правило Шарпі).
Структура поверхневих шарів зносостійких матеріалів істотно не змінюється в
процесі тертя або перебудовується у структуру, вигідну з точки зору тертя й
зношування. Поверхні матеріалів, що труться, повинні мати меншу міцність, ніж
нижчерозташовані шари (правило позитивного градієнта). Необхідна умова надійної
роботи зносостійких матеріалів — висока міцність адгезійного зв'язку між
його твердими включеннями та матрицею.
Зносостійкі
матеріали одержують, як правило, методом лиття (ливарні
сплави) або із застосуванням технології порошкової металургії (спечені
порошкові матеріали).
Зносостійкі
сталі
Зносостійкі
сталі — конструкційні сталі з
особливими властивостями, що здатні чинити підвищений опір зношуванню і
об'єднують, зазвичай, групи високомарганцевих, графітизованих та, інколи, підшипникових й інструментальних сталей.
Деталі,
що працюють в умовах абразивного зношування у поєднанні з ударними
навантаженнями й високими тисками (траки гусеничних машин, щоки дробарок,
хрестовини залізничних і трамвайних колій), виготовляють з високомарганцевої
ливарної сталі 110Г13Л (сталь Гадфільда;
0, 9…1,3 % C, 11,5…14,5 % Mn і
0,3…1,0 % Si). Твердість сталі для
виробництва деталей, які експлуатують в умовах значних тисків і ударних
навантажень, підвищують наклепуванням.
Саме тому сталь 110Г13Л складно обробляти різанням.
Графітизована
сталь (марки ЭИ293, ЭИ336, ЭИ366) може містити у своєму складі 1,5…2,0% С і до
2% Si. Після графітування
(короткочасного відпалу, в результаті якого у структурі сталі виділяється
вільний графіт відпалу) сталь поєднує у собі властивості загартованої сталі та
чавуну. Графіт у такій сталі
виконує функції змащувальної фази, що дає змогу їх використовувати як
замінник бронзи та для
виготовлення тонкостінних деталей, що працюють в умовах ударних навантажень.
Такі сталі використовують для виготовлення поршневих кілець, поршнів, колінчастих валів та
інших виливків деталей, що призначені для експлуатації в умовах тертя.
Серед
високоефективних видів ливарних зносостійких матеріалів — ливарні
композити на основі заліза — сплави
систем Fe–TiB2,
Fe–ZrB2, Fe–HfB2, а також
литі композиційні матеріали на основі мідних сплавів, армованих твердими
сталевими гранулами.
З
підшипникових сталей найвищою зносостійкістю характеризуються марки ШХ15, ШХ20,
які використовують для виготовлення кульок і роликів підшипників. За хімічним
складом і структурою ці сталі належать до легованих конструкційних сталей,
хімічний склад та сортамент яких регламентується міждержавним стандартом ГОСТ
801-78[3].
Для
виготовлення штампового та різального інструменту застосовують інструментальні сталі.
За хімічним складом, призначенням і
властивостями розрізняють:
·
нетеплостійкі,
·
напівтеплостійкі
·
теплостійкі інструментальні сталі.
Нетеплостійкі
сталі (вуглецеві з вмістом вуглецю 0,8…1,35 % або низьколеговані з
вмістом легувальних елементів до 3…5 %) після відповідного
термічного оброблення отримують високу твердість, міцність і зносостійкість
(однак вони ці властивості зберігають лише при температурах до 250…300 °С).
Напівтеплостійкі сталі — (зазвичай) високохромисті
(3…18 % Cr) і високовуглецеві (понад
1,0…1,5 % С) — зберігають підвищені і
властивості при температурах до 400…500 °С.
До теплостійких інструментальних сталей відносять
високолеговані штампові сталі для гарячого деформування та швидкорізальні сталі
з вмістом легувальних елементів (вольфраму, молібдену, ванадію, кобальту, хрому) 4…25 %. Максимальні температури експлуатації останніх — 500…720°С.
Домашнє завдання. Вивчити
матеріал та створити конспект.
Викладач Максимова Т. В.
Комментарии
Отправить комментарий