Презентация по основам материаловедения «Сталь.Свойства»

ГБОУ СПО «Калужский транспортно-технологический техникум им. А.Т. Карпова» г. Калуга Сталь. Свойства Презентация по предмету «Основы материаловедения» Преподаватель: Симакова Елена Георгиевна Некоторые металлы в твердом состоянии в различных температурных интервалах приобретают различную кристаллическую решетку, что всегда приводит к изменению их физико-химических свойств. СТАЛЬ – сплав железа (Fе) с углеродом (С), содержащий его до 2, 14% Сталь – это ценный конструкционный материал, из него изготавливают различные детали, зубчатые колеса, корпуса станков, трубы и т.д. Кроме основы (железа - Fe и углерода - С) в сталях в малых количествах присутствуют примеси Сталь = железо (Fe) - основной компонент + углерод (С) - содержание менее 2,14% + примеси + легирующие добавки К механическим свойствам сталей относятся: прочность, твердость, упругость, пластичность, ударная вязкость, ползучесть, усталость Основные механические свойства, определяемые для низкоуглеродистых сталей: Предел текучести стали характеризует уровень безопасных нагрузок для конструкции из этой стали.Предел прочности стали характеризует уровень нагрузок, приводящих к разрушению конструкции из этой стали.- Относительное удлинение при разрыве и относительное сужение при разрыве стали характеризуют способность стальной конструкции изменять форму и размеры. Прочность — это способность металла или сплава противостоять деформации и разрушению под действием приложенных нагрузок Нагрузки могут быть внешними (вес, давление и др.) и внутренними (изменение размеров тела от нагревания и охлаждения, изменение структуры металла и т. д.) Нагрузки бывают статическими, т. е. постоянными по величине и направлению действия, или динамическими, т. е. переменными по величине, направлению и продолжительности действия Действуют нагрузки на растяжение, сжатие, скручивание (кручение) изгиб, срез Нагрузки бывают :статическими, т. е. постоянными по величине и направлению действия, динамическими, т. е. переменными по величине, направлению и продолжительности действия На свойства железоуглеродистых сплавов влияет наличие в них постоянных примесей (вредных — серы, фосфора, кислорода, азота, водорода; полезных — кремния, марганца и др.) Эти примеси могут попадать в сплав из: -природных соединений (руд) - сера и фосфор; -из металлического лома — хром, никель и др.; -в процессе раскисления- кремний и марганец Технологические примеси необходимы для ведения металлургического процесса выплавки стали Марганец *повышает прочность; повышает ударную вязкость *улучшает свариваемость; Кремний *повышает прочность; повышает ударную вязкость *улучшает свариваемость; Сера и фосфор *снижают пластичность и вязкость; *ухудшают свариваемость ЛИКВАЦИЯ — неоднородность химического состава сплава, возникающая при его кристаллизации, обусловленная обогащением жидкой части кристаллизующегося расплава элементами, растворимость которых в жидкой фазе больше, чем в твердой К таким элементам, называемым ликвирующими, в стали относятся, например, углерод, сера, фосфор *ухудшают свариваемость Влияние азота, кислорода и водорода *снижают пластичность и вязкость; Стали являются основным конструкционным материалом промышленности Комплекс физических свойств: *высокая электропроводность; *высокая теплопроводность; *температура плавления порядка (1400— 1600)°С Стали являются основным конструкционным материалом промышленности Комплекс конструкционных свойств: *прочность σв; * пластичность σт; *вязкость ψ Необходимые конструкционные свойства стали достигаются путем изменения содержания углерода С и легированием Стали являются основным конструкционным материалом промышленности Особые свойства сталей: *теплостойкость; * жаропрочность; * коррозионная стойкость * жаростойкость; Особые свойства сталей достигаются путем легирования Легирующие элементы и примеси Хром в низкоуглеродистых сталях содержится до 0.3%, в конструкционных 0.7-3.5%, в хромистых 12-18%, в хромоникелевых 9-35%. При сварке хром образует карбиды хрома, ухудшающие коррозионную стойкость стали и резко повышающие твердость в зонах термического влияния; содействует образованию тугоплавких окислов, затрудняющих процесс сварки. Легирующие элементы и примеси Никель в низкоуглеродистых сталях содержится 0.2-0.3%, в конструкционных сталях 1-5%, в легированных сталях 8-35%. В некоторых сплавах содержание никеля достигает 85%. Никель увеличивает пластические и прочностные свойства стали, измельчает зерна, не ухудшая свариваемости. Легирующие элементы и примеси содержание в стали ограничивается 0.15-0.8%. Молибден Он увеличивает несущую способность стали при ударных нагрузках и высоких температурах, измельчает зерно; способствует образованию трещин в наплавленном металле и в зонах термического влияния; при сварке активно окисляется и выгорает. Легирующие элементы и примеси в специальных сталях содержится 0.2-0.8%, в штамповых сталях 1-1.5%. Ванадий Он способствует закаливаемости стали, чем затрудняет сварку. В процессе сварки активно окисляется и выгорает. Машиностроительные стали и сплавы специализированного назначения характеризуются их механическими свойствами при низ­ких и высоких температурах; физическими, химическими и технологическими свойствами. Они могут быть использованы для эксплуатации в особых условиях (при температурах ниже 0ОС, при нагреве, динамических нагрузках и т. п.). Стали и сплавы с особыми физическими свойствами получают в результате специального легирования и термической обработки. Их применяют в основном в приборостроении, электронной, радиотехнической промышленности и т. д. Стали и сплавы с особыми химическими свойствами (стойкие к коррозии) содержат не менее 12,5—13 % Сг. Стали с высоким содержанием хрома и никеля — стойкие в агрессивных средах. - прочность сталей Прочность определяет возможную нагруженность конструкций - пластичность и вязкость Пластичность и вязкость определяют сопротивление конструкций разрушению Прочность, пластичность и вязкость сталей достигается - изменением содержания углерода - легированием Прочность, пластичность и вязкость сталей достигается термообработкой Термообработка – это технологический процесс нагрева до определенной температуры, выдержки и охлаждения сварной конструкции. Теплоустойчивые стали Это низколегированные стали с обязательным содержанием ХРОМА и МОЛИБДЕНА, длительно работающие при температуре до 600ОС. Они дешевы, технологичны; из них делают отливки, прокат, поковки; их используют для изготовления сварных конструкций: турбин, паропроводов, котлов и т.п.