Сталь 45 – проверенна временем марка

Химический состав

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17-0.37
Медь (Cu), не более	0.25
Мышьяк (As), не более	0.08
Марганец (Mn)	0.50-0.80
Никель (Ni), не более	0.25
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr), не более	0.25
Сера (S), не более	0.04

Физические свойства

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа	200	201	193	190	172
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа	78			69		59
Плотность, pn, кг/см3	7826	7799	7769	7735	7698	7662	7625	7587	7595
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)		48	47	44	41	39	36	31	27	26
Температура испытания, °С	20- 100	20- 200	20- 300	20- 400	20- 500	20- 600	20- 700	20- 800	20- 900	20- 1000
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)	11.9	12.7	13.4	14.1	14.6	14.9	15.2
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))	473	498	515	536	583	578	611	720	708

Для стали 45 применяются термическая обработка

В масле: Закалка при 830-850 t◦С

Отпуск при 160-180 – воздух

В воде : Закалка при 830-850 t◦С

Отпуск при 180- 200- воздух


Закалка
Назначение закалки заключается в том, чтобы придать изделию высокую твердость и прочность. Однако при закалке с получением повышенной твердости сталь становится более хрупкой. В процессе закалки изделие нагревают до высокой температуры, а затем быстро охлаждают в специальных охлаждающих средах. В зависимости от режима закалки у изделия из одной и той же стали можно получить различные структуры и свойства. Для достижения наилучших результатов изделие равномерно нагревают до температуры 740—850° С и затем быстро охлаждают до 400—450° С. Скорость охлаждения должна быть не меньше 150° С в секунду, т. е. охлаждение должно произойти в течение всего 2— 3 сек. Дальнейшее охлаждение ниже 300° С может протекать при любой скорости, так как полученная при закалке структура достаточно устойчива и скорость дальнейшего охлаждения на нее не оказывает влияния. В качестве охлаждающих сред чаще всего употребляется вода и трансформаторное масло. Скорость охлаждения в воде больше, чем в масле; при температуре воды 18° С скорость охлаждения достигает 600° С в секунду, а в масле до 150° С. Иногда для повышения закаливающей способности в воду добавляют поваренную соль (до 10%) или серную кислоту (10—12%), например, при закалке плашек или метчиков. Более высокий нагрев, чем это необходимо, равно как и чрезмерная скорость охлаждения в холодной воде, приводит к нежелательным результатам—короблению, деформации или даже появлению трещин и разрывов поковок.


2. Дан сплав железа с углеродом (количество углерода 3,4%). Найти количество фаз и степеней свободы при температуре 1150◦С. Нарисовать кривую охлаждения данного данного сплава от вышеприведенной температуры, указав все протекающие фазовые превращения.


1. Две фазы: жидкость и аустенит.(Ф).
концентрация жидкости: Мж=da/dc*100%→Mж=


концентрация аустенита: Мa=ac/dc*100%→ Мa=
2. Компоненты: железо и углерод.(К)
3. Степень свободы: С=К+1-Ф→С=2+1-2→С=1

Описание Кривой охлаждения данного сплава

Аустенит который выделялся из жидкого раствора заканчивается в точке 1,при охлаждении в интервале температур от 0 до 1 состав аустенита меняется по линии солидус а концентрация углерода по жидкой фазе по жидкой фазе по линии ликвидус. В точке 1 при 1147◦С состав жидкости соответствует точки С, т.е жидкость имеет концентрацию углерода 4,3%. Количество соотношение жидкой и твердой фаз в точке 1 определяется соотношением отрезков Е1 и 1С. При 1147◦С происходит эвтектическое превращение Жс↔Ае+Ц. При дальнейшем охлаждении в интервале 1-2 из аустенита, как структурно свободного, так и входящего в эвтектику-ледебурит выделяется װ Цементит. Состав аустенита меняется по линии ЕS, т.е от 2,14 до 0,8 % С. В точке 2 происходит перлитное превращение аустенита содержащего 0,8%С. Структура сплавов V при комнатной температуры состоит из перлита и ледебурита . Вторичный цементит и ледебурит сливаются и практически не различимы.

3. Опишите процесс силицирования. Укажите параметры процесса и область применения.


Силицирование.
Насыщение поверхности стали кремнием называют силицированием. Силицирование придает стали высокую коррозионную стойкость в морской воде, в азотной, серной и соляной кислотах и несколько увеличивает устойчивость против износа.
Силицированный слой (рис1.)является твердым раствором кремния в α-железе. Под диффузионным слоем часто наблюдается слой перлита. Это объясняется оттеснением углерода из диффузионного слоя вследствие пониженной растворимости его в кремнистом феррите. Силицированный слой отличается повышенной пористостью, толщина его 0.3 —1,0 мм. Несмотря на низкую твердость (HV 200 — 300), силицированный слой обладает высокой износостойкостью после предварительнойпропитки маслом при 170 —200°С.
Силицированию подвергают детали, используемые в оборудовании химической, бумажной и нефтяной промышленности (валики насосов, трубопроводы, арматура, гайки, болты и т. д.). Силицирование широко применяется для повышения сопротивления окислению при высоких температурах сплавов молибдена.

рис1
4. Оловянные бронзы

Оловянные бронзы. На рис.2, а приведена диаграмма состояния Си - Sn. Фаза а представляет твердый раствор олова в меди с г. ц. к.-решеткой. В сплавах этой системы образуются электронные соединения: р-фаза (Cu5Sn с электронной концентрацией 3/2); 5-фаза (Cu31Sn8 с электронной концентрацией 21/13); е-фаза (Cu3Sn с электронной концентрацией7/4), а также у-фаза — твердый раствор на базе химического соединения, природа которого не установлена. Система Си — Sn имеет ряд перетектичееких превращений и два превращения эвтектоидного типа. При 588°С кристаллы р-фазы претерпевают эвтектоидный распад с образованием ос- и у-фаз, а при 520°С кристаллы твердого раствора у распадаются на фазы а и 8.

рис 2
При ~ 35ОСС 5-фаза распадается на ос-твердый раствор и £-фазу. Однако это превращение протекает только при очень медленном охлаждении. В реальных условиях охлаждения бронза состоит из фаз а и Cu3 1Sn8. В практике применяют только сплавы с содержанием до 10—12% Sn.
Сплавы, более богатые оловом, очень хрупки. Оловянные бронзы имеют большой интервал температур кристаллизации (см. рис. 3, а) и поэтому склонны к ликвации (образованию рассеянной пористости); при ускоренном охлаждении у них резко выраженное дендритное строение. Бронзы, содержащие до 4 — 5% Sn, после деформации и отжига имеютполиэдрическое строение (рис. 3,6) и представляют собой в основном оствердый раствор. После литья даже такие низколегированные бронзы в результате сильной ликвации могут иметь включения эвтектоида (а +
+ Cu3 1Sn8).
При большем содержании олова в структуре бронз в равновесном состоянии с ос-раствором присутствует эвтектоид а + Cu3 1Sn8 . Изменение механических свойств литых бронз в зависимости от содержания олова показано на рис. 2,6. Предел прочности возрастает с увеличением содержания олова. При высокой концентрации олова вследствие присутствия в структуре значительного количества эвтектоида, содержащегохрупкое соединение Cu3 1Sn8 , предел прочности резко снижается.
Относительное удлинение несколько возрастает при содержании в бронзе 4 — 6% Sn, но при образовании эвтектоида — сильно уменьшается.
Оловянные бронзы обычно легируют Zn, Fe, P, Pb, Ni и другими элементами. Цинк улучшает технологические свойства бронзы и удешевляет бронзу. Фосфор при содержании его свыше 0,3% образует фосфид Си3Р. Он улучшает литейные свойства, повышает твердость, прочность, упругие и антифрикционные свойства. Никель повышает механические свойства, коррозионную стойкость и плотнрсть отливок и уменьшает ликвацию. Железо измельчает зерно, но ухудшает технологические свойства бронз и сопротивляемость коррозии.
Легирование свинцом снижает механические свойства бронзы, но повышает плотность отливок, а главное — облегчает обработку резаниеми улучшает антифрикционные свойства.