Классификация сталей по назначению и химическому составу: Сталь. Виды, классификация

alexxlab | 04.04.2023 | 0 | Разное

Содержание

Какие бывают стали | Трубник Online

Информация к лекции “Классификация сталей”

Лекция №8,9

Классификация сталей.

Углеродистые конструкционные стали, конструкционные легированные стали, инструментальные легированные стали, их состав, свойства, маркировка по ГОСТу

План

Классификация сталей
Углеродистые и легированные стали. Общая характеристика

Какой сплав железа и углерода называется чугуном?

1. С содержанием углерода менее 2.14%

2. С содержанием железа более 90%

3. С содержанием углерода более 2.14%

ПОДУМАЙ

В каком из чугунов нет свободного углерода в виде графита?

1. В сером

2. В белом

3. В ковком

ПОДУМАЙ

МОЛОДЕЦ

Что указывает цифра в марках чугунов СЧ 15, ВЧ 35?

1. Процентное содержание углерода.

2. Предел прочности при растяжении.

3. Предел прочности при сжатии.

Из чего получают ковкий чугун путем специального отжига ?

1. Из белого чугуна

2. Из передельного чугуна

3. Из серого чугуна

Сталями называются сплавы железа с углеродом и другими элементами, содержащие менее 2,14% углерода.

– химическому составу;

– назначению;

– качеству;

– степени раскисления

По химическому составу стали подразделяют на:

Углеродистые

Низкоуглеродистые – содержание углерода до 0,2%;

Среднеуглеродистые – углерода от 0,2 до 0,45%;

Высокоуглеродистые – углерода более 0,5%.

Легированные

Классификация сталей по назначению

Конструкционные

Инструментальные

Стали специального назначения

Обыкновенного качества

Качественные

Высококачественные

Особовысококачественные

По степени раскисления стали классифицируют:

спокойные (сп) – затвердевают без газовыделения

кипящие (кп) – при затвердевании выделяется окись углерода в виде газовых пузырей, создавая впечатление «кипения» стали

полуспокойные (пс) – занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими сталями

Раскисление – процесс удаления кислорода из жидкой стали

Углеродистые конструкционные стали

Относятся к числу самых распространенных конструкционных материалов.

Достоинства конструкционных углеродистых сталей:

– хорошая обрабатываемость

– удовлетворительные механические свойства

Выпускают углеродистые стали трех групп:

Обыкновенного качества

Качественные

Специального назначения

Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-2005)

Характеризуются значительным содержанием вредных примесей, неметаллических включений и газов

Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества наиболее дешевы

Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества предназначаются для изготовления различных металлоконструкций, а также слабонагруженных деталей машин

Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-2005)

Применение:

Листовой и сортовой прокат

Болты, гайки, шайбы

Малонагруженные валы, оси, втулки

Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-2005)

Маркировка

Марка стали обыкновенного качества включает:

буквы « Ст » – обозначают «сталь»

цифры от 0 до 6 – условный номер марки в зависимости от химического состава

буква « Г » – марганец при его массовой доле в стали 0,8% и более

буквы « кп », « пс », « сп » – степень раскисления стали

Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-2005)

Примеры маркировки сталей обыкновенного качества:

Ст3кп

сталь

марка 3 по химическому составу

сталь «кипящая»

Ст3Гсп

сталь «спокойная»

содержание марганца 0,8 – 1,1%

марка номер 3

сталь

Углеродистые качественные стали

Углеродистая качественная конструкционная сталь имеет гарантированный химический состав и гарантированные механические свойства

От сталей обыкновенного качества она отличается меньшим содержанием серы, фосфора и других вредных примесей и в большинстве случаев более высоким содержанием кремния и марганца.

В углеродистых качественных конструкционных сталях , так же как и в углеродистых сталях обыкновенного качества с повышенным содержанием углерода, возрастают и механические свойства.

Углеродистые качественные стали

Применение

качественный прокат для изготовления деталей машин и механизмов

детали кузовов автомобилей

шестерни, валы, оси

пружины

Углеродистые качественные стали

Маркировка качественных сталей включает:

две цифры – обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента

букву « Г » – указывает на повышенное содержание

марганца

индекс « кп » или « пс » – степень раскисления для «кипящих» и «полуспокойных» сталей. Для «спокойной» стали индекс не указывается

Углеродистые качественные стали

Примеры обозначения

сталь углеродистая качественная «спокойная»

среднее содержание углерода 0,1%,

08кп

сталь углеродистая качественная

«кипящая»

среднее содержание углерода 0,08%

Стали углеродные специального назначения

К этой группе относят стали с хорошей и повышенной обрабатываемостью резанием – автоматные стали .

Это достигается повышенным содержанием серы и фосфора, а также введением в стали технологических добавок селена и свинца.

Автоматные стали маркирую т

буквой А – сталь автоматная

цифры – показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента

Применяют следующие марки автоматной стали: А12, А20, А30, А40Г .

Автоматные стали

Применение

Изготовление деталей массового производства.

При обработке таких сталей на станках-автоматах образуется короткая и мелкая стружка, снижается расход режущего инструмента и уменьшается шероховатость обработанных поверхностей.

Так же к сталям специального назначения относят подшипниковую сталь

Подшипниковые стали маркируют

буква Ш – сталь подшипниковая

цифры – показывают среднее содержание легирующего элемента в десятых долях процента

Применяют следующие марки подшипниковой стали: ШХ4, ШХ5, ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ

Подшипниковая сталь

Шарико-подшипниковые стальные композиции предназначаются для выпуска колец, роликов и шариков подшипников качения.

Легированные стали

Легированными сталями называют стали, в которые для получения требуемых свойств специально вводят легирующие элементы, улучшающие ее механические, физические и химические свойства.

Легирующие элементы вводят в стали с целью изменения их свойств.

Обозначение легирующих элементов, входящих в состав стали

К – кобальт
П – фосфор
Ф – ванадий
Р – бор
Б – ниобий
Ц – цирконий
М – молибден
Е – селен

Г – марганец (более 1%)
С – кремний (более 0,8%)
Х – хром
Н – никель
В – вольфрам
Д – медь
Ю – алюминий
Т – титан

Легированные конструкционные стали

Первые цифры в маркировке конструкционных сталей показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Цифры, идущие после букв, указывают среднее содержание данного легирующего элемента.

Если содержание элемента равно примерно 1% то цифра отсутствует.

Например: 15Х – легированная конструкционная сталь, содержит 0,15% углерода, примерно 1% хрома.

Применяются такие стали в машиностроении для изготовления деталей машин.

Инструментальные стали

Инструментальные углеродистые стали предназначены для изготовления режущего, измерительного инструмента, работающего при температуре 150-200˚С вследствие нагревания рабочей кромки.

Углеродистые инструментальные стали относятся к наиболее дешевым. В основном их применяют для изготовления малоответственного режущего инструмента.

Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную .

Качественная инструментальная углеродистая сталь имеет следующие марки: У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12, У13 . Буква У означает – инструментальная углеродистая сталь, а цифры – содержание углерода в десятых долях процента. В конце марки высококачественной инструментальной стали добавляется буква А .

Легированные инструментальные стали:

сталь для режущего и измерительного инструмента;
сталь для штампового инструмента.

К группе легированных инструментальных сталей относится быстрорежущая сталь . Быстрорежущие стали предназначены для работы при высоких скоростях резания. Главное их достоинство – высокая теплостойкость (до 650ºС). Это достигается за сет большого количества легирующих элементов – вольфрама, хрома, молибдена, ванадия, кобальта. Маркируются быстрорежущие стали буквой Р, число после которой показывает среднее содержание вольфрама в %. Далее идут обозначения и содержание других легирующих элементов. Содержание углерода во всех быстрорежущих сталях приблизительно 1%, а хрома 4%. Поэтому эти элементы в марке не указываются. Например, Р18, Р9, Р6М5, Р6М5Ф2К8 .

Высоколегированные стали

НЕРЖАВЕЮЩИЕ СТАЛИ обладают высокой стойкостью против ржавления при работе в различных средах (12Х13, 20Х13, 30Х13). Из них изготовляют клапаны гидравлических насосов, двигатели внутреннего сгорания.

ЖАРОСТОЙКИЕ СТАЛИ сопротивляются окислению при высокой температуре. Их называют сильхромы (Х8СМ, Х8С2М) изготовляют клапаны двигателей внутреннего сгорания.

ЖАРОПРОЧНЫЕ СТАЛИ сохраняют или мало снижают механические свойства при высоких температурах. Легирующими элементами являются молибден, вольфрам, ванадий и в меньшей мере хром и никель (Х23Н18, Х25Н20С2) из них изготовляют газовые турбины, реактивные двигатели и др.

Расшифровка марок сталей

45 – сталь углеродистая (нет букв легирующих элементов), конструкционная (марка начинается с двух цифр), качественная (нет букв Ст в начале, а в конце нет буквы А). В стали примерно 0,45% углерода (две цифры в начале марки).

У8А – сталь углеродистая (нет букв легирующих элементов), инструментальная (в начале марки нет цифр), высококачественная (в конце марки буква А). В стали примерно 0,8% углерода (одна цифра в начале марки).

30ХГС – сталь легированная (есть буквы легирующих элементов), конструкционная (марка начинается с двух цифр), качественная (в начале нет букв Ст, а в конце нет буквы А). В стали примерно 0,3% углерода (две цифры в начале марки), до 1% хрома (Х), марганца (Г), кремния (С), на что указывает отсутствие цифр после букв легирующих элементов.

Ст5 – сталь углеродистая (нет букв легирующих элементов), конструкционная (марка начинается с букв Ст), обыкновенного качества ( в начале есть буквы Ст). Химический состав по марке не определяется (буквы Ст в начале марки).

ICMM – Минералы и металлы

Считается, что существует более 4000 различных минералов, многие из которых содержат металлические элементы.

Минералы – это твердые природные неорганические вещества, обнаруженные в земной коре. Они имеют уникальный химический состав и кристаллическую структуру.

Металлы — это элементарные вещества, такие как золото, серебро и медь. В твердом состоянии они кристаллические и естественным образом встречаются в минералах. Они часто являются хорошими проводниками электричества и тепла, блестящими и податливыми. Металлы, которые мы используем изо дня в день, преобразуются из металлических руд в их окончательную форму. Обычно для этого требуется использование химикатов и специальной технологии.

Общие группы металлов

Металлы часто группируют по их свойствам или функциям.

Драгоценные металлы : включает золото, серебро, платину и бриллианты. Около 90 процентов всего производства золота приходится на золотые прииски. Остальные 10 процентов производятся как побочный продукт добычи других металлов, таких как медь и никель. Драгоценные металлы продаются на мировых рынках и используются в самых разных областях: от ювелирных изделий до электроники и автомобильных каталитических нейтрализаторов.
Неблагородные металлы : Это в основном означает медь, свинец и цинк, которые имеют более низкую ценность. Рафинированные формы этих металлов обычно продаются на мировых рынках. Это основные строительные материалы для большей части окружающего нас мира.
Черные металлы : Металлы с высоким содержанием железа, включая все виды стали. Хром, кобальт, марганец и молибден обычно включаются в эту группу, поскольку их основное применение заключается в улучшении свойств стали.
Цветные металлы : сюда входят алюминий, медь, свинец, магний, никель, олово и цинк, поскольку их основное применение не связано с производством стали. Обратите внимание, что есть некоторое совпадение с группой неблагородных металлов — выбор группы зависит от контекста.
Редкоземельные металлы : На самом деле это не такие уж редкие металлы, но их добыча сложна и трудна. К ним относятся скандий, иттрий, лантан и 14 элементов (лантаноидов), следующих за лантаном в периодической таблице. Они широко используются, хотя и в небольшом объеме, в производстве стекла, керамики, глазури, магнитов, лазеров и телевизионных трубок, а также при переработке нефти.
Сплавы : они изготавливаются путем смешивания двух или более металлических элементов с образованием нового уникального вещества, химические и физические свойства которого отличаются от составляющих его частей. Более 90 процентов металлов, используемых сегодня, представляют собой сплавы.

Легирующие элементы обычно добавляют к чистым металлам для повышения их прочности или улучшения свойств, таких как коррозионная стойкость, износостойкость и способность к резанию. Высокие промышленные требования, такие как стойкость к экстремальным температурам, прочность для приложений с высоким давлением, сопротивление усталости, снижение веса или ударная вязкость, часто в сочетании, привели к разработке широкого спектра сплавов.

Наиболее распространенные сплавы широко классифицируются как стали. Эти характерно прочные сплавы, образованные из железа и углерода, можно смешивать с другими элементами для дальнейшего повышения производительности и долговечности. Например, автомобиль содержит более 10 различных стальных сплавов для кузовных деталей, шестерен, приводов, коленчатых валов, клапанов и так далее.

Эксперты прогнозируют, что потребность в более энергоэффективных системах, информационных технологиях и освоении космоса станет основной движущей силой разработки новых сплавов.

Оценка опасности продукта

Металлы и минералы могут оказывать опасное воздействие только при определенных условиях (известных как путь воздействия). Например, пары припоя очень токсичны при вдыхании, но совершенно безопасны при попадании на кожу. Классификация опасности химического вещества основана на присущей ему опасности. Он не рассматривает нормальные условия использования, когда нет реальных обстоятельств, при которых воздействие может причинить вред. Промышленность в течение многих лет утверждала, что это необходимо решать.

Способ классификации металлов и полезных ископаемых оказывает непосредственное влияние на то, как и где они могут использоваться, поскольку классификация формирует основу для других регулирующих мер.

Соответствие Согласованной на глобальном уровне системе классификации и маркировки химических веществ ЕЭК ООН (СГС) является законодательным требованием во все большем числе стран. При внедрении СГС обеспечивает стандартизированный, современный и универсальный формат для передачи информации об опасностях пользователям посредством предоставления паспортов безопасности и этикеток опасных продуктов. Операторам в последующих секторах необходим доступ к актуальной информации, чтобы они могли обеспечить безопасность своих работников, объектов, клиентов и окружающей среды.

Как ICMM повышает производительность

Члены компании ICMM обязуются оценивать опасность продуктов горнодобывающей промышленности в соответствии с СГС (или эквивалентными соответствующими нормативными системами) и сообщать информацию с помощью паспортов безопасности и маркировки по мере необходимости.

Члены ICMM также работают над разработкой методологий тестирования, ориентированных на металлы, чтобы гарантировать точную оценку профилей опасности металлов и минералов. Полученная информация позволяет эффективно и безопасно использовать металлы и минералы.

Последствия классификации опасности

Транспортировка : С точки зрения транспортировки наиболее важными классификациями являются те, которые определяют физико-химические свойства, такие как воспламеняемость, взрывоопасность и коррозионная активность по отношению к другим металлам. Например, ртуть вызывает коррозию алюминия, поэтому ее использование в самолетах запрещено. Класс опасности определяет, как можно безопасно транспортировать продукт (например, для упакованных товаров он определяет, какие бочки можно использовать). Отсутствие подходящей упаковки может помешать транспортировке товаров к покупателям или другим объектам, что имеет серьезные последствия для торговли. Различные виды транспорта могут иметь разные критерии, например, морской транспорт определяется Международной морской организацией (ИМО).
Меры по охране труда и технике безопасности : Классификация действует как триггер для принятия мер по охране здоровья рабочих на объекте и по всей цепочке поставок. Например, если продукт классифицируется как представляющий опасность при вдыхании, может потребоваться принятие мер по контролю воздействия, таких как вытяжка воздуха и защита органов дыхания.
Безопасность производственной площадки : Классификация является ключевым критерием, используемым для определения мер реализации, обеспечивающих безопасную работу площадки. Например, в ЕС Директива Севезо определяет необходимый уровень контроля на основе запасов продуктов определенной классификации, хранящихся на месте.
Последующее использование : Классификация может быть определяющим критерием в некоторых законодательных актах, позволяющим использовать химическое вещество (включая металл или соединение металла) в повседневных продуктах (например, в косметике, игрушках, пищевой упаковке и текстиле), а также в профессиональных .

Различные типы стали и их свойства [PDF]

Актуальные темы

Стали широко используются в промышленности. Это сплавы железа , углерода и других элементов, таких как кремний, фосфор, сера и марганец. Углерод, присутствующий в форме карбида железа (Fe3C), увеличивает твердость и прочность стали.

Стали классифицируются на основе их химического состава, применения и методов производства. В этой статье я собираюсь обсудить типов стали и их свойства.

Стальные изготовления

различных типов сталей:

Стали можно классифицировать

1. На основе содержания углерода:

Низкие углеродные стали
Средние углеродные стали
Высокие углеродные стали

Low Carbon Steels:

9999999999999999 9099 9999999

Состав: от 0%C до 0,25% C.
Микроструктура: Преимущественно α-феррит и небольшое количество перлита.
Свойства: Исключительная пластичность и прочность. хорошая обрабатываемость и свариваемость, высокая формуемость, ударная вязкость, высокая пластичность и т. д.

Например, Мягкая сталь.

Преимущества: Самый дешевый в производстве.
Недостатки: Мартенсит сложно образовать из-за очень низкого содержания углерода.
Области применения: Детали автомобильных кузовов, конструктивные элементы, трубы, листы и т. д.

Среднеуглеродистые стали:

Состав: От 0,25% до 0,55% C.

Микроструктура и феррит 5 перлит.
Свойства: Прочнее низкоуглеродистой стали, но менее прочная, чем она.
Преимущества: Лучший ассортимент для добавления легирующих элементов.
Области применения: Железнодорожные колеса и гусеницы, шестерни и т. д.

Высокоуглеродистые стали:

Состав: От 0,55% до 2,1 % С
Микроструктура: Fe3C, перлит (C >0,8%), – феррит и перлит (C < 0,8%).
Свойства: Твердость, самая прочная и наименее пластичная по сравнению с низкоуглеродистыми сталями.
Преимущества: Для изготовления инструментальных сталей.
Области применения: Ножи, ножовочные полотна, долота, молотки, дрели, штампы, резцы для станков, пробойники и т. д.

2. На основе метода производства сталей:

На основе метода производства сталей они классифицируются как метод бессемеровской стали и метод электродуговой печи, объяснение которых приведено ниже.

Бессемеровская сталь Метод:

Принцип работы Бессемеровского конвертера заключается в удалении примесей из железа путем окисления и продувки расплавленного железа воздухом.

Печь изготовлена из стали с шамотным кирпичом для защиты от жара.

Примеси марганца (mn) и кремния (Si) превращаются в соответствующие оксиды, которые можно удалить.

Электродуговая печь Метод:

Это чрезвычайно жаркая закрытая область, где тепло вырабатывается с использованием электродов для плавления определенных материалов, таких как сталь (лом), без изменения электрохимических свойств материала (металла).

Электрическая дуга , возникающая между электродами и металлом, используется для плавления металла (лома).

Подробнее: Метод бессемеровской стали и метод электродуговой печи

3. На основе свойств некоторых других типов сталей:

Ударопрочные стали
Высокопрочные стали
Инструментальные стали6
Пружинные стали Стойкие стали

Ударопрочные стали:

Эти стали могут выдерживать усталостные и ударные нагрузки.

Высокопрочные стали:

Применяется там, где требуется небольшой вес и высокая прочность.

Инструментальные стали:

Они в основном используются для изготовления инструментов и штампов для резки, формовки и ковки металлов в горячем или холодном состоянии.

Пружинная сталь:

используется для изготовления винтовых и листовых рессор.

Жаропрочные стали:

Эти стали могут противостоять коррозии, окислению и ползучести при более высоких рабочих температурах.

4. На основе влияния легирующих элементов на сталь:

Кобальт/молибден:

Обладает высокой рабочей температурой или устойчивостью к высокой температуре.

Хром:

Повышает коррозионную стойкость и стойкость к истиранию.

Ванадий:

Обладает высокой температурой, твердостью и прочностью.

Алюминий:

Повышает стойкость к разрушению и действует как раскислитель.

Фосфор:

Повышает прочность, твердость и улучшает обрабатываемость.

TOP HEADLINES