Презентация "Стали и чугуны" по химии – проект, доклад

Классификация и применение сталей 1. По химическому составу они подразделяются на углеродистые и легированные. 2. По структуре в равновесном состоянии (после охлаждения с печью или на воздухе): углеродистые стали подразделяются на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные. легированные стали подразделяются на перлитные (феррито-перлитные), мартенситные и аустенитные.

3. По качеству стали разделяют в зависимости от количества вредных примесей на стали: обыкновенного качества (массовое содержание вредных примесей – серы и фосфора – не более 0,04 % и 0,05 % соответственно); качественные (не более 0,035 % P и 0,04 % S); высококачественные стали (не более 0,025 % каждой примеси); особо высококачественные стали (не более 0,025 % P и 0,015 % S).

4. По назначению – стали общего назначения, конструкционные, инструментальные, специальные. 4а. Стали общего назначения всегда углеродистые обыкновенного качества. Применяются для производства машин, станков, строительных металлоконструкций, предметов широкого потребления. Стали обыкновенного качества обозначают буквами “Ст” и цифрами от 0 до 6, например Ст.2, Ст.3. Буквы “Ст” обозначают “сталь”, цифры от 0 до 6 – условный номер марки стали в зависимости от химического состава.

4б. Конструкционные стали применяются для изготовления деталей машин и механизмов (зубчатые колеса, штоки, валы). Это качественные углеродистые и низколегированные стали. Маркируются двухзначным числом, указывающим содержание углерода в сотых долях процента. Например: сталь 20 (0,2 % С), сталь 45 (0,45 % С). Легирующие элементы в марке стали указывается буквой и последующей цифрой, обозначающей содержание легирующего элемента в процентах (Х – хром, Н – никель, М – молибден, Г – марганец, В – вольфрам, Ф – ванадий, Т – титан, С – кремний, А – азот, Ю – алюминий). Например: сталь 40Х (0,4% С; 1% Cr), сталь 20Г (0,2% С;1% Mn), сталь 30ХНМА (0,3% С; 1% Cr; 1% Ni; 1% Mо; А – высококачественная сталь)

4в. Инструментальные стали используют для производства режущего, измерительного и штампового инструмента. Инструментальные стали всегда качественные и высококачественные. Они могут быль как углеродистыми, так и легированными. Инструментальные качественные углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента. Например: сталь У8 (0,8 % С), сталь У13 (1,3 % С). 4г. Специальные стали разработаны для особых условий эксплуатации: при повышенной и пониженной температуре, в агрессивной среде. Это всегда высококачественные и особо высококачественные высоколегированные стали. К ним относятся жаростойкие и жаропрочные стали, нержавеющие стали, криогенные стали и др.

Классификация и применение чугунов Чугун – это железоуглеродистый сплав с содержанием углерода >2,14 % и примесями в десятых долях процентов. Кроме того, в чугуне содержатся примеси в десятых долях : кремний, марганец, сера, фосфор и др. С целью улучшения свойств в чугуны могут вводиться легирующие элементы, такие как хром, никель, медь и др. По структуре чугуны разделяют на две группы: 1. Белые чугуны - в которых углерод находится в виде химического соединения с железом Fe3С – цементита. Структуру белых чугунов описывает диаграмма железо-цементит.

Заэвтектический белый чугун > 4,3 % С

Доэвтектический белый чугун

Эвтектический белый чугун 4,3 % С

2. Чугуны с графитными включениями Чугуны, в которых углерод находится в свободном виде, классифицируют по форме графитовых включений: серый чугун в нем содержится графит в виде пластинчатых включений; ковкий чугун с хлопьевидными включениями графита; высокопрочный чугун в котором графит имеет шаровидную форму. Металлическая основа этих чугунов может быть перлитной, ферритной или феррито-перлитной.

Маркировка чугунов с графитными включениями Обозначаются чугуны первыми буквами слов их названия, после которых следуют цифры, показывающие предел прочности при растяжении в в кг/мм2. Для ковких чугунов вторая цифра показывает относительное удлинение  в %. Например Серый чугун – СЧ 12 (в = 12 кг/мм2). Высокопрочный чугун – ВЧ 40 (в = 40 кг/мм2). Ковкий чугун – КЧ 30-6 (в = 30 кг/мм2,  = 6 %).

Ковкий чугун получают из белого чугуна путем специального отжига. Это длительная термическая обработка, при которой белый чугун медленно нагревается до температур 950-1000 С и после определенной выдержки медленно охлаждается. При таком отжиге происходит графитизация цементита белого чугуна с образованием хлопьевидных включений графита. Ковкий чугун применяется для изготовления деталей, работающих в более тяжелых условиях ‑ при повышенных нагрузках, при знакопеременных и небольших ударных нагрузках. Например, картеры редукторов, коробок передач автомобилей, кронштейны рессор, различные крюки, фланцы и т.п.

Серый чугун получают при медленном охлаждении металла при литье изделий, а также при повышенном содержании кремния, углерода. Применяется серый чугун для изготовления слабонагруженных деталей, работающих в легких условиях. Например, корпуса редукторов, насосов, электродвигателей, различные крышки, отопительные батареи и т.п.

Высокопрочный чугун получают путем модифицирования его при выплавке магнием или церием в количестве 0,05 %. Модификаторы способствуют формированию шаровидных включений графита. Применяется высокопрочный чугун для изготовления ответственных деталей, работающих в довольно сложных условиях при повышенном нагружении. Например, коленчатые и распределительные валы легковых автомобилей, прокатные валки, корпуса турбин, детали кузнечно-прессового оборудования и др. Для работы в специфических условиях (агрессивные среды, высокие температуры) используют чугуны специального назначения - легированные чугуны. Они дешевле легированных сталей и вследствие лучших литейных свойств оказываются предпочтительнее для получения отливок.