Гипермаркет знаний>>Технология>>Технология 7 класс>> Классификация сталей. Термическая обработка сталей

  Технология обработки металлов
                                         Элементы машиноведения

                     16. Классификация сталей. Термическая обработка сталей

Как вам уже известно, сталь — это сплав железа с углеродом и другими химическими элементами. По химическому составу стали подразделяются на углеродистые и легированные.

В углеродистой стали содержится 0,4...2% углерода. Углерод повышает твердость стали, но увеличивает ее хрупкость и снижает пластичность.
Конструкционная углеродистая сталь бывает обыкновенного качества и качественная.

Сталь обыкновенного качества обозначается буквами Ст и цифрой от 0 до 7: Ст 0, Ст 1 и т.д. Цифры показывают порядковый номер марки стали. Чем больше цифра, тем выше содержание углерода и прочность стали. Из стали обыкновенного качества изготавливают строительные конструкции, гайки, болты, заклепки, трубы, листовой прокат и др.

Углеродистая качественная сталь обладает повышенной прочностью. Она обозначается двумя цифрами: 05, 08, 10, 20, 30 и т.д. Цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента. Из этой стали изготавливают зубчатые колеса, валы, оси, шкивы и др.

Инструментальная углеродистая сталь обладает большей прочностью и твердостью, чем конструкционная, и применяется для изготовления молотков, зубил, ножниц по металлу, ножовочных полотен, напильников и др. Обозначается она: У10, У11, У12 и т.д. Цифры показывают содержание углерода в десятых долях процента.

При добавлении в сталь во время плавки других элементов ( хрома, никеля, вольфрама и др.) изменяются ее свойства. Одни элементы повышают прочность и твердость, другие — упругость, третьи делают сталь антикоррозионной и т.д. Стали, в которых есть эти элементы, называются легированными. Легирующие добавки в сталях обозначают буквами: X — хром, В — вольфрам, Н — никель, Г — марганец, Ф — ванадий, М — молибден и т.д. Например, в стали 40ХН 0,4% углерода и по одному проценту хрома и никеля.

Легированные конструкционные стали применяют для изготовления рессор, пружин, шестерен и др., а легированные инструментальные для изготовления режущего инструмента: фрез, зенкеров, плашек, метчиков и др.

Свойства сталей можно изменять с помощью теплового воздействия — термической обработки (термообработки). Она заключается в нагреве заготовки до определенной температуры, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении. Температура нагрева зависит от вида термообработки и содержания углерода в стали.

Различают следующие виды термообработки: закалку, отпуск, отжиг.

При закалке металл нагревают до определенной температуры (например, до 800°С), выдерживают при этой температуре, а затем быстро охлаждают в воде, масле, водных растворах солей. Закалка повышает твердость и прочность стали, но вместе с тем повышается и ее хрупкость.

Хрупкость стали после закалки можно уменьшить с помощью отпуска. Отпуск представляет собой нагрев остывшей закаленной детали до определенной температуры (например, до 400...500°С) с последующим охлаждением в воде или на воздухе. Отпуск повышает пластичность стали, что улучшает ее обрабатываемость.

При отжиге заготовку нагревают до определенной температуры, выдерживают при этой температуре и медленно, часто вместе с печью, охлаждают (в этом главное отличие от закалки). Отжиг резко снижает твердость стали, она становится мягче и лучше обрабатывается.

Углеродистые стали, содержащие менее 0,25...0,3 % углерода, не закаливают из-за незначительного увеличения твердости и прочности. У сталей, содержащих более 0,3 % углерода, после закалки в несколько раз повышается твердость и прочность.

Проводить рассмотренные выше виды термообработки можно в школьных мастерских, пользуясь муфельными печами небольшого размера. Температуру закалки можно контролировать по цветам каления. При нагреве стальной заготовки она изменяет определенным образом свой цвет, поэтому по ее цвету приближенно устанавливают температуру, до которой она нагрета (табл. 3).

Таблица 3


Цвета каления при закалке заготовок

карт

Температуру отпуска можно контролировать по цветам побежалости (табл. 4). Например, если при нагреве поверхность заготовки приобрела темно-синий оттенок, значит, она нагрета до температуры примерно 300°С.

На предприятиях термическую обработку материалов выполняют рабочие — термисты. Термист должен разбираться в свойствах металлов, хорошо знать режимы термообработки различных сплавов, умело пользоваться термическими печами, строго соблюдать правила безопасности.

карт

                                         Практическая работа
                        Ознакомление с термической обработкой стали

Внимание: пункты 2, 3, 5 выполняет учитель.

1.    Закрепите в тисках образец из незакаленной стали (например, с содержанием углерода 0,6%) и проведите по ней несколько раз напильником. Сделайте вывод об обрабатываемости незакаленной стали.
2.    Поместите образец в электрическую (муфельную) печь, нагретую до 800°С, и выдержите его 15...20 мин. Температуру нагрева образца определите по табл. 3.
3.    Опустите раскаленный образец в воду или масло.
4.    Закрепите образец в тисках и попытайтесь обработать его напильником. Сделайте вывод об обрабатываемости закаленной стали.
5.    Поместите образец в печь, нагретую до температуры 400...550°С, и выдержите 15...20 мин, после чего охладите в воде или на воздухе.
6.    Опилите образец в тисках и сделайте вывод о его обрабатываемости после отпуска.

О Углеродистая и легированная сталь, термическая обработка, закалка, отпуск, отжиг.

1.    Сколько углерода содержится в углеродистой стали?
2.    Чем отличаются углеродистые стали от легированных?
3.    Где применяется инструментальная углеродистая сталь? Как она обозначается? 4. Где используются легированные конструкционные стали? 5. Что такое термическая обработка? 6. Как изменяются свойства стали при закалке? 7. Для какой цели выполняют отпуск сталей? 8. Что такое отжиг сталей и в чем он состоит?






Самородский П.С., Симоненко В.Д., Тищенко А.Т., Технология. Трудовое обучение: Учебник для учащихся 7 класса (вариант для мальчиков) общеобразовательной школы. / Под ред. В.Д. Симоненко.— М.: Вентана-Графф, 2003. — 192 е.: ил.

_{онлайн библиотека с учебниками и книгами, планы конспектов уроков по технологии, задания по технологии 7 класса скачать}

Содержание урока
 конспект урока
 опорный каркас  
 презентация урока
 акселеративные методы 
 интерактивные технологии 

Практика
 задачи и упражнения 
 самопроверка
 практикумы, тренинги, кейсы, квесты
 домашние задания
 дискуссионные вопросы
 риторические вопросы от учеников
 
Иллюстрации
 аудио-, видеоклипы и мультимедиа 
 фотографии, картинки 
 графики, таблицы, схемы
 юмор, анекдоты, приколы, комиксы
 притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

Дополнения
 рефераты
 статьи 
 фишки для любознательных 
 шпаргалки 
 учебники основные и дополнительные
 словарь терминов                          
 прочие 

Совершенствование учебников и уроков
 исправление ошибок в учебнике
 обновление фрагмента в учебнике 
 элементы новаторства на уроке 
 замена устаревших знаний новыми 
 
Только для учителей
 идеальные уроки 
 календарный план на год  
 методические рекомендации  
 программы
 обсуждения


Интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.