Контрольная работа по "Металлургии"

Задание №4

Выбрать экономичную  сталь повышенной прочности (σ_в≥500 МПа) для сварных несущих конструкций грузовых автомобилей (поперечных рам, лонжероны). Материал должен обеспечить надежную работу конструкции в условиях низких температур. Привести марку стали, химический состав, назначение легирующих элементов. Описать механические и технологические свойства стали. Указать возможный режим термической обработки для улучшения эксплуатационных свойств стали.

Сталь 15ХСНД

Сталь 15ХСНД-конструкционная низколегированная для сварных конструкций.

Сталь 15ХСНД -низколегированная конструкционная  для сварных работ. 15ХСНД- сталь свариваемая без ограничений, при сварке  не требует подогрева и последующей термообработки. 

Сталь 15ХСНД не флокеночувствительна и мало склонна к отпускной хрупкости. 
Свариваемость:    без ограничений

Сталь 15ХСНД используется:

• при производстве элементов сварных металлоконструкций
• при производстве деталей с ограничением массы, работающих при температуре от —70-450°С ,от которых требуется повышенная прочность и стойкость к коррозии.
• Заменителями стали 15ХСНД являются марки16Г2АФ, 15ГФ, 14ХГС, 16ГС, 14СНД

Химический  состав(%) стали 15ХСНД.

Основа железо.

Механические  характеристики

Постоянные  примеси: марганец, сера, фосфор.

Марганец  и кремний вводятся в процессе выплавки стали для раскисления, они являются технологическими примесями.

Содержание  марганца не превышает 0,5…0,8 %. Марганец повышает прочность, не снижая пластичности, и резко снижает красноломкость стали, вызванную влиянием серы. Он способствует уменьшению содержания сульфида железа FeS, так как образует с серой соединение сульфид марганца MnS. Частицы сульфида марганца располагаются в виде отдельных включений, которые деформируются и оказываются вытянутыми вдоль направления прокатки.

Содержание  фосфора в стали 0,025…0,045 %. Фосфор, растворяясь в феррите, искажает кристаллическую решетку и увеличивает предел прочности и предел текучести , но снижает пластичность и вязкость.

Располагаясь  вблизи зерен, увеличивает температуру  перехода в хрупкое состояние, вызывает хладоломкость, уменьшает работу распространения трещин, Повышение содержания фосфора на каждую 0,01 % повышает порог хладоломкости на 20…25^oС.

Фосфор обладает склонностью к ликвации, поэтому  в центре слитка отдельные участки  имеют резко пониженную вязкость.

S – уменьшается пластичность, свариваемость и коррозионная стойкость. Р–искажает кристаллическую решетку.

Содержание  серы в сталях составляет 0,025…0,06 %. Сера – вредная примесь, попадает в сталь из чугуна. При взаимодействии с железом образует химическое соединение – сульфид серы FeS, которое, в свою очередь, образует с железом легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 988^oС. При нагреве под прокатку или ковку эвтектика плавится, нарушаются связи между зернами. При деформации в местах расположения эвтектики возникают надрывы и трещины, заготовка разрушается – явление красноломкости.

Красноломкость  – повышение хрупкости при высоких температурах

Сера снижает  механические свойства, особенно ударную  вязкость а и пластичность ( и ), а так же предел выносливости. Она ухудшают свариваемость и коррозионную стойкость.

Скрытые примеси  - газ азот – попадает в сталь при выплавке.

Азот находится  в стали в виде хрупких неметаллических  включений: нитридов (Fe ₂N), в виде твердого раствора или в свободном состоянии, располагаясь в дефектах (раковинах, трещинах).

Примеси внедрения  азот N повышают порог хладоломкости и снижают сопротивление хрупкому разрушению. Неметаллические включения  нитриды), являясь концентраторами напряжений, могут значительно понизить предел выносливости и вязкость.

Для удаления скрытых примесей используют вакуумирование.

Легирующие  элементы:

Для обеспечения  стойкости против атмосферной коррозии дополнительно легируют 0,15-0,30 % Cu.

Хром (0,8…1,2)% повышает прокаливаемость, способствует получению высокой и равномерной твердости стали. Порог хладоломкости хромистых сталей - (0…-100)^oС.

Введение  в хромистые стали никеля, значительно  повышает прочность и прокаливаемость, понижает порог хладоломкости, но при этом повышает склонность к отпускной хрупкости. Хромоникелевые стали, обладают наилучшим комплексом свойств.

Кремний повышает ударную вязкость и температурный  запас вязкости.

Выполнил: Медведев М.С.

Проверила: Жукова М.А.