Легированные конструкционные

Для впаев в стеклянные или керамические корпуса или детали вакуумных приборов проводников применяют сплавы Fe — Ni, часто добавочно легированные кобальтом или медью, имеющие равный со стеклом коэффициент расширения и близкую температурную его зависимость. Для вакуумных впаев в молибденовые стекла применяют сплавы 29НК, называемый к о в а р о м (29 % Ni н 18 % Со), у которого а = (4,6-=-5,5)-10 "6 1/°С. При нагреве при впаивании сплава 29НК на его поверхности образуется пленка окислов, взаимодействующая со стеклом. Это приводит к образованию плотного сцепления (адгезии) между стеклом и сплавом.

В практике для изготовления формообразующих элементов пресс-форм литья под давлением применяют Cr-W-V- и Cr-Mo-V-стали, в некоторых случаях - дополнительно легированные кобальтом (до 5%), никелем (до 1,5%), алюминием (до 1,25%) и кремнием (до 1%). Содержание основных легирующих элементов при этом обычно составляет: 3,5 - 5,0% Сг; 1,5 - 5,0% Мо; 1,5 -9% W; 0,4 - 1,0% V; 0,3 - 0,6% С. Этому соответствуют марки стали типа 4Х5МФС, ЗХ2В8Ф, ЗХ4В4К5Ф, ЗХМЮ, 4ХВС и др. В отечественной практике применяют оба типа сталей, в зарубежной - чаще всего Cr-Mo-V-стали.

Из второй группы сплавов применяют как чистые алии, так и легированные кобальтом (алнико), кремнием (алниси) и т. д. Напряженность рабочего магнитного поля для этих сплавов 55720—87560 а/м (700—1100 э). В этих полях сплавы имеют примерно следующие свойства: PjHm = 2700 эрг/(см3 -э -гц); К = 0,9.

Известно, что с увеличением в низколегированной стали содержания никеля уменьшается ее сопротивление коррозионному растрескиванию в сероводородсодержащих средах, однако существенное увеличение содержания никеля (до 30 %) делает углеродистые стали весьма устойчивыми против растрескивания, Однозначных данных о влиянии молибдена на стойкость сталей в сероводородсодержащих средах в литературе не обнаружено. Стали, легированные кобальтом, кремнием и диспрозием, отличаются в указанных средах повышенной стойкостью к коррозионному растрескиванию [8].

Стали, легированные кобальтом. Кобальт, в отличие от других элементов быстрорежущей стали, не образует карбидов. Со способствует выделению при отпуске дисперсных частиц интерметаллида (Fe, Co)7W6, богатого W и обладающего большей устойчивостью против коагуляции, чем карбиды. Это повышает теплостойкость и улучшает теплопроводность [9], но ухудшает прочность и вязкость тем сильнее, чем больше Со и W содержит сталь.

Для впаев в стеклянные или керамические корпуса или детали вакуумных приборов проводников применяют сплавы Fe—Ni, добавочно легированные кобальтом или медью, имеющие равный со стеклом коэффициент линейного расширения и близкую температурную зависимость. Для вакуумных впаев в молибденовые стекла применяют сплав 29НК, называемый коваром (29 % Ni и 18 % Со, остальное Fe), у которого а = (4,6-^-5,5) 10~е °С~1. При нагреве при впаивании сплава 29НК на его поверхности образуется пленка оксидов, взаимодействующая со стеклом. Это приводит к образованию плотного сцепления (адгезии) между стеклом и сплавом.

Замена вольфрама молибденом приводит к снижению стоимости и массы изделия. Технология получения псевдосплавов Mo-Cu, Mo-Ag практически не отличается от технологии получения композиций W-Cu, W-Ag. Из этих псевдосплавов изготовляют контакты. В качестве легирующих добавок используют кобальт и никель. Псевдосплавы, легированные кобальтом, служат для изготовления сильноточных контактов. Увеличение концентрации кобальта в псевдосплаве вызывает повышение его твердости и электросопротивления. Оптимальное содержание кобальта, обеспечивающее максимальную эрозионную стойкость и стабильное переходное сопротивление электрических контактов, составляет 1-3%.

Быстрорежущие стали с более высоким содержанием ванадия, а также дополнительно легированные кобальтом относят к сталям повышенной теплостойкости (Р12ФЗ, Р6М5ФЗ, Р18К5Ф2, Р9К5, Р6М5К5, Р9М4К8 и др.).

Сплавы Fer2Co6SisBls(I,7 Тл) и ГебтСо^ВиЗи (Metglas 2605 Со, 1,8 Тл}, легированные кобальтом с целью повышения магнитной индукции насыщения, наряду со сплавами Fe62Nii6SigBi4 ( (1,3 Тл) и Fey^Ni^OsSizBie используются как материалы для высокочастотных (>100 Гц) трансформаторов. Думается, что разработки в этом направлении также будут плодотворно развиваться.

• высокоуглеродистые (1% С) сплавы железа с хромом (до 2,8%), легированные кобальтом;

Стали нормальной производительности — твердость HRC 65, Температуростойкость 620 °С, предел прочности при изгибе 3 ...4 ГПа (300 ...400 кгс/мм2) — предназначены для обработки углеродистых и низколегированных сталей с пределом прочности на изгиб до 1 ГПа (100 кгс/мм2), серого чугуна и цветных металлов. Быстрорежущие стали повышенной производительности, легированные кобальтом или ванадием (твердость HRC 70,..78, Температуростойкость 630...650°С, предел прочности при изгибе 2,5 ...2,8 ГПа, или 250...280 кгс/мм2), предназначены для обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов, а с пределом прочности при изгибе свыше 1 ГПа (100 кгс/мм2) — для обработки титановых сплавов.

Легированные конструкционные среднеуглеродистые стали имеют после отжига приблизительно одинаковую структуру, состоящую из феррита и перлита1. В термически обработанной стали структура состоит из продуктов распада мартенсита.

Рис. !47. Влияние температуры азотирования на твердость (а) и толщину слон при разной продолжительности процесса (б): 1 — углеродистые стали; 2 — легированные конструкционные стали; 3 — 38Х2МЮА

Маркировка легированных конструкционных сталей. Легированные конструкционные стали маркируют цифрами и буквами (например, 15Х, 40ХФА, 12ХНЗА, 20Х2Н4А, 18ХГТ и т. д.). Двузначные цифры, приводимые в начале марки, указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента; буквы справа от цифры обозначают легирующий элемент: А — азот, Б — ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, Е — селен, К — кобальт, Н — никель, М — молибден, П — фосфор, Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, X — хром, Ц — цирконий, Ч — редкоземельный, Ю — алюминий.

Для повышения усталостной прочности азотированию подвергают легированные конструкционные стали, в поверхностном слое которых образуются напряжения

Легированные конструкционные стали разделяют на качественные, высококачественные и особо высококачественные (ГОСТ 4543—71*).

В зависимости от содержания легирующих элементов легированные конструкционные стали разделяют на следующие группы:

легированные конструкционные марок 35ХГС, 40Х, 40ХН, 35ХМА и др.

Виды сталей практически все применяют для получения заготовок обработкой давлением: углеродистые и легированные конструкционные; высоколегированные коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные; инструментальные и др. Марки, химический состав и свойства этих сталей приводятся в соответствующих стандартах и справочниках [2, 4].

Сталь представляет собой сплав железа с углеродом, а также различными присадками. В машиностроении наиболее широко применяются следующие сорта стали: углеродистые стали обыкновенного качества; углеродистые конструкционные стали качественные (ГОСТ 1050—74); низколегированные и легированные конструкционные стали (ГОСТ 4543—71).

Таким образом, в настоящее время борированию подвергают стали углеродистые обыкновенного качества и качественные конструкционные, инструментальные углеродистые и низколегированные, легированные конструкционные и высоколегированные, штамповые для холодного и горячего деформирования, быстрорежущие и др. Этим способом упрочняют прокатные и накатные валки, протяжные оправки, давильные ролики, детали насосов, штампов и пресс-форм, кокили, щеки дробильных агрегатов аглофа'брик, ножи, детали текстильных и деревообрабатывающих машин и другие виды инструментов и изделий.

Однако в морской воде невозможно сохранить в пассивном состоянии углеродистые, легированные конструкционные стали, а также некоторые коррозионностоикие стали из-за присутствия в морской воде значительного количества хлорид- и сульфат-ионов, которые разрушают защитные оксидные пленки и образуют комплексы с ионами железа, активизируя анодный процесс электрохимической коррозии.