Организация и технология контроля качества стали ШХ15СГ-В

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

СТАРООСКОЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(филиал) государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный

институт стали и сплавов (технологический университет)»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Организация и технология контроля и испытаний

металлургической продукции»

на тему: «Организация и технология контроля

качества стали ШХ15СГ-В»

Содержание

Введение……………………………………………………………………………………3

1 Контроль химического состава стали ШХ15СГ-В………………………………….....4

1.1 Химический состав стали ШХ15СГ-В……………………………………………4

1.2 Контроль основных компонентов………………………………………………...5

1.3 Контроль примесей…………………………………………………………….…..7

1.4 Газы в стали, их влияние на свойства и методы определения………………….8

2 Контроль макроструктуры………………………………………………………….….10

3 Контроль микроструктуры………………………………………………….………….12

4 Критические точки стали, выбор режима

термообработки и контроль механических свойств……………………………………15

5 Выбор метода неразрушающего контроля

в зависимости от предлагаемого дефекта стали………………………………………..23

Заключение………………………………………………………………………….…….26

Приложение………………………………………………………………………...……..27

Список используемой литературы………………………………………………………29

Введение

Сталь ШХ15СГ-В по назначению является конструкционной машиностроительной шарикоподшипниковой сталью.

Конструкционной сталью называется сталь, применяе­мая для изготовления различных деталей машин, механиз­мов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладающая определенными механическими, физическими и химическими свойствами.

Конструкционные стали должны обладать высокой конструктивной прочностью, обеспечивать длительную и надежную работу конструкции в условиях эксплуатации. Поэтому особенность требований, предъявляемых к конструкционным материалам, состоит в необходимости обеспечения комплекса высоких механических свойств. Материалы, идущие на изготовление конструктивных элементов, деталей машин и механизмов, должны наряду с высокой прочностью и пластичностью хорошо сопротивляться ударным нагрузкам, обладая запасом вязкости. При знакопеременных нагрузках конструкционные материалы должны обладать высоким сопротивлением усталости, а при трении – сопротивлением износу. Во многих случаях необходимо сопротивление коррозии. Учитывая, что в деталях всегда имеются дефекты, являющиеся концентраторами напряжений, конструкционные материалы должны обладать высоким сопротивлением хрупкому разрушению и распространению трещин.

Помимо высокой надежности и конструктивной прочности, конструкционные материалы должны иметь высокие технологические свойства – хорошие литейные свойства, обрабатываемость давлением, резанием, хорошую свариваемость. Конструкционные материалы должны быть дешевы и не должны содержать дефицитных легирующих элементов.

Сталь ШХ15СГ-В применяется для изготовления шариков, роликов, колец подшипников качения и других деталей (плунжеров, втулок, корпусов распределителей, нагнетательных клапанов и т.д.), от которых требуются высокие износостойкость и выносливость при контактном циклическом нагружении. По условиям работы подшипники должны выдерживать высокие контактные нагрузки в течение длительного времени, что обусловливает жесткие требования к металлургическому качеству стали. Особенно важным является минимальное количество дефектов, выходящих на поверхность.

1 Контроль химического состава стали ШХ15СГ-В

1.1 Химический состав стали ШХ15СГ-В

Стали для шарико- и роликоподшипников должны обладать высокой твердостью, износостойкостью и сопротивлением контактной усталости. Этим требованиям удовлетворяют хромистые заэвтектоидные стали, содержащие около 1%углерода, после закалки на мартенсит и низкого отпуска. В обозначении стали ШХ15СГ-В «Ш» означает «шарикоподшипниковая», а 15 – содержание хрома в десятых долях процента. Химический состав стали ШХ15СГ-В приведен в ГОСТ 801 – 78 (таблица 1).

Таблица 1 – Химический состав стали ШХ15СГ-В, %

По химическому составу сталь ШХ15СГ-В является легированной сталью, поскольку суммарное содержание легирующих элементов (Cr, Si, Mn) в ней находится в пределах от 2,5 до 10%.

В составе подшипниковых сталей общего назначения обязательно присутствует хром. Хром определяет состав карбидной фазы и, кроме того, обеспечивает необходимую прокаливаемость. Влияние хрома на износостойкость определяется тем, что он увеличивает количество карбидной фазы и меняет качественно ее состав, позволяя получать твердые специальные карбиды. Свое­образно влияние хрома на точку Ас1. Хром до 12—13 % сравнительно слабо повышает точку Ас1, а при содержа­нии его более 14 % наблюдается резкое повышение темпе­ратуры Ас1. Подобное влияние объясняется тем, что при со­держании до 12—13 % хром понижает температуру α→γ – перехода, и наблюдаемое при этих содержаниях хрома повышение точки Ас1 обусловлено более сильным влиянием повышенных температур диссоциации эвтектоидных карби­дов.

Дополнительное введение кремния и марганца проводят с целью повышения прокаливаемости и применяют для сталей, используемых для производства крупногабаритных подшипников с толщиной стенки более 10 мм. При отпуске кремний дает более высокие значения твердости, вследствие замедления распада мартенсита в интервале температур 150—350°С.

Сера практически нерастворима в аустените. Она образует сульфид железа FeS, входящий в эвтектику γ+FeS, которая плавится при 988С. При нагреве под горячую обработку давлением до 1000…1200С сернистая эвтектика, располагающаяся по границам аустенитных зерен, оплавляется и при горячей деформации из-за нарушения связи между зернами аустенита происходит межзеренное разрушение. Это явление называют красноломкостью. Содержание серы в стали не превышает 0,05%.

Фосфор в тех количествах, в которых он как неизбежная примесь содержится в стали, полностью растворен в феррите. Фосфор – очень вредная примесь, так как даже сотые доли процента его усиливают хладноломкость, смещая сериальную кривую ударной вязкости вправо, т.е. повышая температуру перехода из вязкого состояния в хрупкое. Содержание фосфора в стали не должно превышать 0,04%.

1.2 Контроль основных компонентов

Для контроля химического состава стали в процессе производства применяют следующие методы анализа:

а) маркировочный анализ – проводится в процессе плавки для определения соответствия стали установленным нормам. Чаще всего в качестве маркировочного используют экспресс-анализ, особенностями которого являются быстрота, своевременность получения результатов и достаточная точность.

б) контрольный анализ – проводят в случае необходимости проверки или уточнения результатов маркировочного анализа;

в) арбитражный анализ – необходимость в его проведении возникает при расхождении результатов, полученных поставщиком и потребителем данной продукции.

Для определения элементного состава стали в ходе маркировочного анализа используется флуоресцентный метод. Этот метод является разновидностью рентгеноспектрального анализа. Современные приборы для рентгеноспектрального анализа позволяют определить элементный состав пробы в течение нескольких минут.

Характеристическое излучение можно возбудить в пробе, поместив ее на анод рентгеновской трубки и облучая пучком электронов с энергией 3…50 кэВ (первичное излучение), либо расположив пробу вне трубки и облучая ее исходящими из трубки достаточно жесткими первичными рентгеновскими лучами (вторичное или флуоресцентное излучение). При использовании первого способа возбуждения метод рентгеноспектрального анализа называю эмиссионным, при использовании второго – флуоресцентным.

Флуоресцентный метод имеет высокую чувствительность (минимальное содержание элемента, которое удается определить) – до 0,0005 %. Это объясняется отсутствием во вторичном излучении сплошного спектра, дающего спектр на спектрограмме. К преимуществам этого метода относятся также отсутствие нагрева исследуемой пробы и исключение необходимости непрерывного вакуумирования трубки. Рентгеновские лучи регистрируют ионизационными или сцинтилляционными счетчиками.

Если возникнет необходимость в уточнении результатов маркировочного анализа, его повторяют еще раз в качестве контрольного анализа, проводя измерения более тщательно.

В качестве арбитражного метода контроля используется титриметрический метод. Этот метод относится к химическим методам, которые характеризуются высокой точностью получаемых результатов, длительностью проведения, отсутствием дорогостоящего оборудования.

Титриметрический метод анализа основан на измерении объема реактива известной концентрации, затрачиваемого на реакцию с определяемым элементом. Момент окончания реакции определяется по изменению цвета индикатора. Т.к. количество определяемого вещества рассчитывается по объему израсходованного раствора, этот метод еще называется объемным.

Под титром раствора (Тх) понимают число граммов растворенного вещества, содержащееся в 1 мл раствора. При этом раствор, титр которого известен, называют титрованным. Введение титрованного раствора осуществляется при помощи измерительного сосуда – бюретки. Титрованный раствор понемногу вливают в анализируемый раствор до установления каким-либо способом момента, когда израсходованное количество реактива точно соответствует уравнению реакции и химически эквивалентно количеству определяемого вещества.