Пример готовой курсовой работы по предмету: Материаловедение
Содержание
Рис.9. Микроструктура эвтектоидного сплава с 0,8 % углерода
24В) Для изготовления ряда деталей турбин используется сталь 15Х
12 ВМФ (ЭИ 952).
Указать состав и объяснить причины введения легирующих элементов в эту сталь. Назначить и обосновать режимы термической обработки и описать полученные после термообработки структуру и свойства стали.
Ответ:
15Х
12 ВМФ – сталь жаропрочная высоколегированная, мартенситного класса. Первые две цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Буквы за цифрами указывают присутствие легирующих элементов, а цифры после букв обозначают содержание легирующих элементов в процентах, если содержание легирующих элементов менее 1,5%, то цифра отсутствует.
Химический состав данной стали:
Углерод – 0,15%;
Хром Cr (Х) – 12%;
Вольфрам W (В), молибден Mo (М) и ванадий V (Ф) – до 1,5%.
Прочность межатомных связей у большинства металлов недостаточна для обеспечения жаропрочности. Увеличить жаропрочность можно путем введения в состав стали более тугоплавких металлов. Если же говорить о жаропрочных сплавах, то в них в качестве основных легирующих элементов, повышающих жаропрочность, вводят такие тугоплавкие металлы, как хром Cr, ванадий V, молибден Mo, вольфрам W и т. д. У этих сталей формируется карбидный каркас, который и способствует резкому замедлению перемещения дислокаций.
Термообработка деталей из стали 15Х
12 ВМФ должна состоять из закалки с температуры 1010 – 1060 ºC в масле и последующего высокого отпуска от температур 660 – 770ºC. В результате закалки повышается твердость и коррозионная стойкость поверхностного слоя деталей. При старении происходит выделение из аустенита мелкодисперсных избыточных фаз,
что дополнительно должно увеличить сопротивление стали ползучести.
Структура термически обработанной стали 15Х
12 ВМФ — механическая смесь легированного феррита и мелких карбидов. Такая структура обеспечивает необходимую жаропрочность и сопротивление коррозии и релаксационную стойкость. Благодаря высокому содержанию легирующих элементов сталь глубоко прокаливается даже при нормализации (до 120 –
20. мм) и поэтому пригодны для деталей крупных сечений.
Механические свойства стали 15Х
12 ВМФ после термообработки:
– предел упругости σ0,2 = 590 —
75. МПа;
– предел прочности σв =
74. МПа;
– относительное удлинение δ = 14%;
– относительное сужение ψ = 45%;
– ударная вязкость KCU = 0,54 МДж/м 2.
Свойства жаропрочности и жаростойкости данной стали (сплава) обеспечиваются введением в её состав определённых легирующих компонентов в определённом количестве, указанном выше.
Введение в сталь хрома Cr, который в данной стали является основным легирующим элементом, позволяет повысить прокаливаемость, способствует получению высокой и равномерной твёрдости стали, повышает твёрдость, коррозионную стойкость и жаропрочность.
Введение вольфрама W позволяет увеличить твёрдость
Выдержка из текста
21Б) Вычертить диаграмму состояния сплавов системы «Fe-Fe 3C» (рис. П.7).
Указать основные линии, точки и структурно-фазовый состав всех областей диаграммы. Для эвтектоидного сплава построить кривую охлаждения и описать происходящие при охлаждении структурно-фазовые превращения. Схематично изобразить и описать структуру заданного сплава.
Ответ:
В диаграмме состояния железо – цементит (Fe-Fe 3C) рассматриваются процессы кристаллизации железоуглеродистых сплавов (стали и чугуна) и превращения в их структурах при медленном охлаждении от жидкого расплава до комнатной температуры. Диаграмма (рис.6) показывает фазовый состав и структуру сплавов с концентрацией от чистого железа до цементита (6,67% С).
Сплавы с содержанием углерода до 2,14% называют сталью, а от 2,14 до 6,67% – чугуном. Основными компонентами, от которых зависит структура и свойства железоуглеродистых сплавов, являются железо и углерод. Чистое железо — металл серебристо-белого цвета; температура плавления 1539°С. Железо имеет две полиморфные модификации: α и γ. Модификация α существует при температурах ниже 911°С и выше 1392°С; γ-железо — при 911-1392°С.
Рис. 6 . Диаграмма состояния Fe-Fe 3C
Характерные точки диаграммы:
А (Т= 1539ºC) — температура плавления чистого железа Fe;
В (Т= 1493ºC; 0,5%С) — состав жидкой фазы при перитектической реакции;
J (Т= 1493ºC; 0,18%С) — состав аустенита при перитектической реакции;
Н (Т= 1493ºC; 0,1%С) — состав феррита при перитектической реакции;
N (Т= 1392ºC) — температура полиморфного превращения железа Feα ↔ Feγ;
С (Т= 1147ºC; 4,3%С) — состав эвтектики (ледебурит = аустенит + цементит);
D (Т= 1600ºC; 6,67%С) — условная температура плавления цементита Fe 3С;
Е (Т= 1147ºC; 2,14%С) — предельная растворимость углерода в γ-железе Feγ;
G (Т= 911ºC) — температура полиморфного превращения железа Feγ ↔ Feα;
S (Т= 727ºC; 0,80%С) — состав эвтектоидного сплава (перлит = феррит + цементит);
Р (Т= 727ºC; 0,02%С) — предельная растворимость углерода в α-железе Feα;
Список использованной литературы
ЛИТЕРАТУРА
1. Дриц М.Е., Москалев М.А. Технология конструкционных материалов и материаловедение. – М.: Высшая школа, 1990. – 498 с.
2. Колесов С.Н., Колесов И.С. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учебник для вузов – М.: Высш. шк., 2004. – 519 с.
3. Лахтин Ю.М. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1993. – 448 с.
4. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. – М.: Машиностроение, 1990. – 528 с.
5. Материаловедение и технология металлов: Учеб. для студентов машиностроит. спец. вузов / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюнин и др.; под ред. Г.П. Фетисова. – М.: Высш.шк., 2002. – 638 с.
