Ст 0

Красный и зеленый

Ст 1

Желтый и черный

Ст 2

Желтый

Ст 3

Красный

Ст 3Г пс

Красный и коричневый

Ст 3Г сп

Синий и коричневый

Ст 4

Черный

Ст 5

Зеленый

Ст 5Г пс

Зеленый и коричневый

Ст 6

Синий

КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1. Классификация углеродистых сталей

Углеродистыми сталями называют железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода от 0,05 до 1,35 % С. Существует несколько систем классификации сталей. Углеродистые стали подразделяются на конструкционные и инструментальные. Конструкционные стали содержат до 0,65 % С, инструментальные – более 0,65 % С.

Кроме вышеуказанной классификации, углеродистые стали подразделяются на следующие группы.

По содержанию углерода углеродистые стали делятся на низкоуглеродистые до 0,25 % С, среднеуглеродистые – 0,3…0,5 % С, высокоуглеродистые – > 0,50 % С.

По структуре стали подразделяются на доэвтектоидные при содержании углерода до 0,8 % С, эвтектоидные – 0,8 % С и заэвтектоидные – более 0,8% С.

Углеродистые стали, как наиболее дешевые, технологичные и имеющие достаточно высокий комплекс механических свойств, применяются для металлоконструкций общего назначения, используются в строительных конструкциях, для изготовления деталей в машиностроении и т.д.

По назначению стали подразделяются на стали общего и специального применения. К сталям специального назначения относятся автоматные, котельные, строительные, стали для глубокой вытяжки.

По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного качества, качественные и высококачественные.

По способу производства стали подразделяют на деформируемые стали и на литейные.

Согласно диаграмме железо – углерод, к сталям относят сплавы железа с содержанием углерода, менее 2,14% (все сплавы левее точки Е). Углерод является важнейшим элементом, определяющим структуру и свойства углеродистой стали. Даже при малом изменении содержания, углерод оказывает заметное влияние на свойства стали. С увеличением содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита. При содержании до 0,8 % С сталь состоит из феррита и перлита, при содержании более 0,8 % С в структуре стали кроме перлита появляется структурно свободный вторичный цементит. Феррит имеет низкую прочность, но сравнительно пластичен. Цементит характеризуется высокой твердостью, но хрупок. Поэтому с ростом содержания углерода увеличивается твердость и прочность, однако, уменьшается вязкость и пластичность стали. Рост прочности происходит при содержании углерода в стали до 0,8 – 1,0 %. При увеличении содержании углерода в стали более 0,8 % уменьшается не только пластичность, но и прочность стали. Это связано с образованием сетки хрупкого цементита вокруг перлитных колоний, легко разрушающейся при нагружении. По этой причине заэвтектоидные стали подвергают специальному отжигу, в результате которого получают структуру зернистого перлита.

Углерод оказывает также существенное влияние на технологические свойства стали – свариваемость, обрабатываемость резанием и давлением. Низкоуглеродистые стали хорошо свариваются, и имеют высокую обрабатываемость давлением.

Кроме железа и углерода (основных компонентов) в сталях содержатся технологические добавки (марганец, кремний) и примеси, главными из которых, наиболее вредными, являются сера и фосфор.

Марганец и кремний вводят в сталь при раскислении, они упрочняют железо. Марганец увеличивает прокаливаемость (возможную глубину закаленного слоя) сталей, а также уменьшает вредное влияние серы. Содержание вредных примесей – серы и фосфора регламентируется стандартами. Основным источником серы и фосфора в стали является исходное сырье – чугун. Сера снижает пластичность и вязкость стали, а также приводит к красноломкости стали при прокатке и ковке. Она образует с железом соединение FeS – сульфид железа. При нагреве стальных заготовок до температуры горячей деформации включения FeS вызывают в стали хрупкость, а в результате оплавления при деформации образуют надрывы и трещины. Фосфор, растворяясь в железе, уменьшает его пластичность.

Содержание марганца в сталях обычно, колеблется в пределах от 0,25 до 0,8%. В сталях обыкновенного качества содержание марганца зависит от содержания углерода. В сталях Ст1, Ст2 марганец содержится в количестве 0,25 – 0,50%; в Ст3, Ст4 – от 0,30 – 0,60% до 0,40 – 0,70%; в Ст5, Ст6 – 0,5 – 0,8%. Кроме того ГОСТ 380-94 предусматривает стали с повышенным содержанием марганца Ст3Гпс и Ст3Гсп (0,8 – 1,1%).

Кремний – один из основных раскислителей сталей. Его содержание в сталях колеблется от допустимой примеси (до 0,05%) до 0,30 – 0,37%. Согласно ГОСТ 380-94, кипящие стали содержат кремний в количестве, менее 0,05%, спокойные -0,15 – 0,30%, полуспокойные 0,05 – 0,15%.

Сера и фосфор – основные, наиболее вредные примеси в сталях. Массовая доля серы в стали всех марок по ГОСТ 380-94, кроме Ст0, должна быть не более 0,050 %, фосфора – не более 0,040 %, в стали марки Ст0: серы – не более 0,060 %, фосфора – не более 0,070 %. Кроме того, вредными примесями в сталях являются кислород, водород и азот. Их присутствие вызывает понижение пластичности.

Кислород и азот мало растворимы в феррите. Они загрязняют сталь хрупкими неметаллическими включениями, снижают вязкость и пластичность стали. Повышенное содержание водорода охрупчивает сталь и приводит к образованию внутренних трещин – флокенов.
2. Деформируемые углеродистые стали

Деформируемые углеродистые стали поставляются металлургическими заводами в горячекатаном состоянии без дополнительной термической обработки, или после термического упрочнения. Из таких сталей производят листы, полосы, прутки, швеллерные и двутавровые прокатанные профили, то есть деформируемые полуфабрикаты.

Конструкционные стали. Конструкционные стали должны обладать высокой конструктивной прочностью, обеспечивать длительную и надежную работу конструкций в условиях эксплуатации. Материалы, идущие на изготовление конструктивных элементов, деталей машин и механизмов, должны быть вязкими и хорошо сопротивляться ударным нагрузкам. При знакопеременных нагрузках конструкционные стали должны обладать высоким сопротивлением усталости, а при трении – сопротивлением износу. Конструкционные материалы должны иметь высокие технологические свойства – хорошие литейные свойства, обрабатываемость давлением, резанием, иметь хорошую свариваемость.

Углеродистые стали обыкновенного качества. Конструкционные стали обыкновенного качества, благодаря их технологическим свойствам, доступности и возможности получения необходимого комплекса свойств, используются при изготовлении металлоконструкций массового производства, а также слабонагруженных деталей машин и приборов.

Углеродистые стали применяют для изготовления проката горячекатаного: сортового, фасонного, толстолистового, тонколистового, широкополосного и холоднокатаного тонколистового, а также слитков, блюмсов, слябов, сутунки, заготовок катаной и непрерывнолитой, труб, поковок и штамповок, ленты, проволоки, метизов и др.

Буквы Ст обозначают «Сталь», цифры – условный номер марки в зависимости от химического состав стали, буквы «кп» – кипящая, «пс» – полуспокойная, «сп»- спокойная – способ раскисления стали. Массовая доля вредных примесей в стали всех марок, кроме Ст0, должна быть не более 0,050 %, фосфора – не более 0,040 %, в стали марки Ст0 серы – не более 0,060 %, фосфора – не более 0,070 %. Массовая доля углерода в сталях колеблется от 0,06 до 0,49 %, массовая доля марганца – от 0,25 до 0,80 %. Полуспокойные и спокойные стали могут содержать повышенное количество марганца ( до 1,20 % ), тогда в обозначении марок добавляют букву «Г», например, Ст5Гпс. В кипящих сталях массовая доля кремния составляет не более 0,05 %, в полуспокойных – 0,05-0,15 %, в спокойных – 0,15-0,3 %.

В сталях допускается повышенное содержание вредных примесей, газонасыщенность и загрязненность неметаллическими включениями, поэтому они относятся к наиболее дешевым сталям. Металлургические заводы, в основном, их поставляют в горячекатанном состоянии без термической обработки.

Кипящие стали отличаются от спокойных и полуспокойных более низкой ударной вязкостью. Порог хладноломкости (температура перехода стали из вязкого состояния в хрупкое) у кипящей стали на 30 – 40 градусов выше, чем у спокойной. Поэтому применение кипящих сталей при низких температурах, или конструкций, испытывающих динамические или вибрационные нагрузки, недопустимо. Для ответственных конструкций лучше всего использовать спокойные стали. Однако кипящие стали, вследствие низкого содержания кремния имеют невысокий уровень предела текучести и упругости. Этим объясняется высокая способность кипящей стали к вытяжке при деформации. Недостатком при использовании сталей обыкновенного качества является малая прочность и малая хладностойкость.

Стали обыкновенного качества Ст2пс, Ст2кп, Ст3кп применяются для неответственных, малонагруженных элементов сварных конструкций. Стали Ст4пс, Ст5сп используются для изготовления деталей клепаных конструкций, болтов, гаек, звездочек, рычагов и других изделий.

Углеродистые качественные конструкционные стали. Стандарт ГОСТ 1050-88 «Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали» устанавливает технические условия для горячекатанного и кованного сортового проката из сталей марок 05кп, 08кп, 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 11кп, 15кп, 15пс, 15, 18кп, 20кп, 20пс, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58 (55пп), 60 диаметром или толщиной до 250 мм.

Качественные углеродистые стали, по ГОСТ 1050-88 маркируются буквами и цифрами. Двузначные числа показывают содержание углерода в сотых долях процента. Последующее буквенное обозначение указывает на степень раскисления: сп- спокойная сталь, пс- полуспокойная сталь, кп- кипящая сталь. При отсутствии буквенного обозначения сталь относится к спокойной стали. Содержание углерода в конструкционных углеродистых сталях составляет от 0,05 до 0,65 %, марганца – от 0,25 до 0,80 %, кремния – от 0,03 до 0,37 % в зависимости от степени раскисления и содержания углерода. По содержанию углерода стали 05кп, 08, 08кп, 10, 15, 20, 25 относятся к низкоуглеродистым сталям, 30, 35, 40, 45, 50 – к среднеуглеродистым, 55, 60 – к высокоуглеродистым.

Главное преимущество сталей качественных по ГОСТ 1050-88 – более низкое содержание серы (не более 0,035%) и фосфора (не более 0,040%).

Содержание примесей в этих сталях меньше, чем в сталях обыкновенного качества. Массовая доля серы в сталях должна быть не более 0,040 %, фосфора – не более 0,035 %, исключая марки 11кп и 18кп.

Важной характеристикой при выборе марки стали для изготовления детали являются механические свойства и распределение их по сечению. В соответствии с маркой стали увеличение содержания углерода приводит к росту прочности и уменьшению пластичности.

Кроме содержания углерода, на уровень механических свойств оказывает большое влияние термическая обработка. Прокат поставляется в отожженном, высокоотпущенном, нормализованном, улучшенном состояниях.

Низкоуглеродистые кипящие стали характеризуются низким пределом текучести, так как практически не содержат кремния. Низкоуглеродистые стали типа 05кп, 08, 08кп, 10кп, 10 используются без термической обработки, они хорошо штампуются в отожженном состоянии и применяются в автомобилестроении для изготовления изделий сложной формы: крылья, двери, капот, не несущих деталей кузова.

Стали качественные по ГОСТ 1050-88 предназначены для изготовления широкой номенклатуры изделий, полуфабрикатов, металлоконструкций в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности.

Стали 15, 20, 25 – цементуемые. Их можно использовать в машиностроении для деталей, подвергаемых цементации для повышения износостойкости. Данные стали применяют для изделий, работающих в условиях повышенного износа и динамических нагрузок, но не испытывающих значительных напряжений. Из цементуемых сталей 15кп, 20, 25, 20кп изготавливают болты, винты, фланцы, рычаги, шпиндели, клапаны холодильных аппаратов, змеевики и др. детали, работающие при температурах от -40 до +125 ⁰С.

Стали от 30 до 60 – улучшаемые. Детали из них подвергаются закалке с высоким отпуском, что обеспечивает им высокий комплекс механических свойств. Среднеуглеродистые стали используют для изготовления небольших деталей и узлов во всех отраслях машиностроении. Это улучшаемые стали, свойства которых повышаются после закалки с высоким отпуском. Они не склонны к отпускной хрупкости, дешевы, однако обладают низкой прокаливаемостью. Критический диаметр, при котором обеспечивается сквозная прокаливаемость, не более 12 мм. Улучшаемые стали 30, 35, 40, 45 используются для изготовления деталей средних размеров несложной конфигурации, к которым предъявляются требования повышенной прочности: ролики, валики, втулки, коленчатые валы, звездочки, оси, шайбы, шатуны, зубчатые колеса, болты и др.

Стали с содержанием углерода более 0,6% (60, 65, 70, 75, 80), а также стали такого же класса, но дополнительно содержащие повышенное количество кремния или марганца (65Г, 60С2, 70С3), применяются для изготовления рессор и пружин. При этом такие стали подвергаются термической обработке, заключающейся в закалке и среднетемпературном отпуске, после которой пружины и рессоры приобретают высокие упругие характеристики механических свойств и большой предел выносливости. Высокоуглеродистые стали применяют после нормализации, закалки, отпуска или поверхностного упрочнения. Они обладают высокой прочностью и износостойкостью, а также высоким пределом упругости.
Инструментальные стали. По назначению инструментальные стали делятся на стали для режущего, измерительного и штампового инструмента. Режущий инструмент работает в условиях длительного контакта и трения с обрабатываемым металлом. Материал для изготовления режущего инструмента должен обладать высокий твердостью HRC 60-62 и износостойкостью. При резании инструмент разогревается, поэтому основным требованием, предъявляемым к инструментальным материалам, является высокая теплостойкость, то есть способность сохранять твердость и режущие свойства при длительном нагреве в процессе работы. Углеродистые и низколегированные стали имеют низкую теплостойкость, поэтому их используют при малых скоростях резания, и чаще – для ручных дереворежущих инструментов.

Углеродистые штамповые стали применяют для изготовления штампов холодного деформирования: пуансонов, матриц, деталей штамповой оснастки. Стали для штампов холодного деформирования должны обладать высокой твердостью и износостойкостью, высокой прочностью и удовлетворительной вязкостью для работы при ударных нагрузках. Высокоуглеродистые инструментальные стали после закалки с низкотемпературным отпуском отвечают этим требованиям, если в процессе работы не возникают сильные температурные воздействия.

Углеродистые инструментальные стали поставляют по ГОСТ 1435-90 «Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали», который распространяется на прутки и полосы кованые; прутки, полосы и мотки горячекатанные (металлопродукцию) из инструментальной нелегированной углеродистой стали, а также в части норм химического состава – на слитки, заготовку, лист, ленту, проволоку. Стандарт содержит следующие марки сталей: У7, У8, У8Г, У10, У12, У13, У8А, У9А, У11А и т.д. Углеродистые инструментальные стали маркируют буквой У и последующими цифрами, показывающими содержание углерода. Если указана одна цифра, то содержание углерода соответствует десятым долям процента. Две цифры указывают на то, что содержание углерода процент или более. Эти стали содержат углерода от 0,65 до 1,35%, марганца и кремния от 0,17 до 0,33 %. В марках с повышенным содержанием марганца до 0,58 % указывается буква Г.

Сталь, из которой изготовлена металлопродукция, по химическому составу, с учетом содержания вредных примесей, подразделяют на качественную и высококачественную. Буква «А» в конце марки указывает на то, что сталь высококачественная. Например: У10А – сталь углеродистая, инструментальная, высококачественная и содержит 1 % С. Содержание серы в качественных сталях не более 0,028%, фосфора до 0,03%. В высококачественных сталях (с буквой А), соответственно, не более 0,018%S и 0,025%Р.

По состоянию материала металлопродукцию изготавливают без термической обработки; термически обработанной – Т; нагартованной – Н. В технических требованиях указана твердость обработанной металлопродукции, а также временное сопротивление разрыву. Свойства сталей указаны в таблице 5.4.

В отожженном состоянии инструментальные стали имеют низкую твердость (НВ 150 – 180), что позволяет из них изготавливать инструмент при хорошей обрабатываемости. После закалки инструментальные нелегированные стали получают высокую твердость в поверхностном слое ( HRC = 63 – 65 ) и сохраняют вязкую мягкую сердцевину, что является благоприятным для такого инструмента как ручные метчики, пилы, напильники, стамески, долота, зубила. Углеродистые инструментальные стали имеют низкую прокаливаемость и сильное смягчение при разогреве режущей кромки более 200 °С, что ограничивает их использование. Низкая прокаливаемость не позволяет изготавливать инструмент сечением более 20 – 25 мм.

Углеродистые стали применяются для изготовления дереворежущего инструмента: фрезы, сверла, резцы и т. д. Режущая кромка инструмента должна обладать высокой твердостью (>= 60 HRC) и износостойкостью. Эти свойства имеют высокоуглеродистые стали после термической обработки, закалки с низким отпуском. Например: стали У7, У7А обладают большей вязкостью, чем стали, содержащие более 0,8 % С и их используют для зубил, молотков, топоров, а также для игольной проволоки и слесарно-монтажных инструментов. Стали У8, У8А, У9, применяют для изготовления инструментов для обработки дерева, для форм литья под давлением оловянно-свинцовистых сплавов, для калибров простой формы. Для штампов холодной штамповки используют стали У10, У11, У11А. Стали высоким содержанием углерода (более 1 % ) У13, У13А, применяют для напильников, бритвенных ножей, лезвий, хирургических инструментов.

Углеродистые стали специального назначения

Строительные стали. Строительные стали предназначены для изготовления мостов, ферм, труб газо- и нефтепроводов, и других конструкций. Строительные конструкции, как правило, сварные, поэтому необходимым требованием к данным сталям является высокая свариваемость.

Свариваемость стали определяется углеродным эквивалентом, который зависит в основном от содержания углерода. Для обеспечения хорошей свариваемости содержание углерода в строительных сталях не должно превышать 0,18 %. В качестве строительных наиболее часто используются углеродистые стали обыкновенного качества Ст1, Ст2, Ст3, Ст5, по степени раскисления – спокойные, полуспокойные. Для конструкций неответственного назначения используют кипящие стали обыкновенного качества.

Строительные стали не подвергают термической обработке у потребителя, а их конечные свойства обеспечивают на металургическом заводе. Эти стали поставляют в горячекатаном, реже в нормализованном состоянии. Для получения более высоких прочностных характеристик стали должны содержать повышенное количество Mn и Si, до 1 – 1,25 % каждого элемента. Чем выше предел текучести, являющийся расчетной характеристикой конструкций, тем меньше сечение и, соответственно, масса конструкций.

Строительные низкоуглеродистые стали используют там, где требуется высокая жесткость конструкций. Их применяют для армирования железобетонных изделий. К недостаткам этих сталей относят низкую хладностойкость, характеристикой которой служит температура перехода из вязкого состояния в хрупкое. Эксплуатация конструкций в условиях Сибири и районах Крайнего Севера приводит к снижению их механических характеристик, что требует большой массы конструкций.Повышение прочности, хладностойкости и надежности при эксплуатации является проблемой, решаемой с помощью легирования сталей.

Стали для глубокой вытяжки. До 50 процентов массы легковых автомобилей содержат детали, полученные методом глубокой вытяжки или штамповки из тонколистовой стали. Глубокая вытяжка применяется также для изделий легкой пищевой промышленности (консервные банки, крышки, эмалированная посуда и т.д.). Основным требованием, предъявляемым к тонколистовой стали для пищевой и автомобильной промышленности, является способность к глубокой вытяжке, что свойственно сталям с низким содержанием углерода.

Малоуглеродистые стали должны иметь содержание углерода 0,08 – 0,12 %. Превышение этого предела увеличивает прочность, но понижает пластичность, столь необходимую для вытяжки. Содержание углерода ниже 0,06 % нежелательно, в связи с тем, что при этом увеличивается склонность стали к газонасыщению, к росту зерна при нагреве. Сталь должна содержать 0,3 – 0,45 % марганца. Недостаток содержания марганца ухудшает условия горячей прокатки из-за образования трещин на кромках, а повышенное его содержание понижает эффективность очистки сталей от вредных примесей при выплавке.

Для глубокой вытяжки используют малопрочные, высокопластичные стали 05, 08, 10 всех видов раскисления. Их поставляют в виде тонкого холоднокатанного листа в соответствии с ГОСТ 9045-80. Широко применяют кипящие стали 05кп, 08кп, 10кп. Способность этих сталей хорошо штамповаться обусловлена низким содержанием углерода и почти полным отсутствием кремния. Кипящая сталь склонна к деформационному старению (упрочнению) из-за повышенной газонасыщенности. В связи с этим используют сталь, легированную ванадием или алюминием: 08Фкп, 08Юкп.

ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ

1. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства сталей

Легирование – это введение в состав стали элементов, оказывающих полезное влияние на ее структурное состояние и свойства. Легирующими считают любые компоненты, введенные в сталь, кроме основных – железа и углерода, если они не являются примесями. Как правило, содержание примеси в составе стали ограничивается верхними пределами. Легирующими компонентами могут быть: хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий и др.

Примесями в первую очередь являются: сера, фосфор, кислород, водород и др., т.е. такие элементы, которые оказывают вредное влияние на свойства сталей. Примесями могут считаться и такие элементы, как медь, никель, хром (если они не предусматриваются марочным составом стали, и их содержание ограничивается по верхнему пределу с указанием “не более”). Кремний и марганец вводят во все стали в качестве технологических добавок, и легирующими элементами не считаются, если их содержание не превышает нескольких десятых долей процента. Если они вводятся в сталь в количествах, превышающих норматив для технологической добавки (кремния – более 0,4-0,5%, марганца – выше 0,8%), то они также являются легирующими элементами.

Влияние легирующих элементов на фазовый состав сталей

Железу свойственны два полиморфных (аллотропических) превращения при температурах 911 и 1392 ºС. В соответствии с диаграммой железо-углерод, углерод повышает температуру высокотемпературного полиморфного превращения (линия NI) и понижает температуру нижней критической точки (линия GS), расширяя область γ-твердого раствора (аустенита).

Все легирующие компоненты разделяются на две группы: расширяющие или сужающие область аустенита (рис.1).

К элементам, расширяющим γ-область, и понижающим критическую точку Ас3, относятся: Mn, Co, Ni, Cu. Сужают аустенитную γ-область и повышают критическую точку Ас3: Si, Al, Cr, Mo, W, V, Ti. При большом содержании компонентов, расширяющих γ-область (рисунок 6.1, а), температура полиморфного превращения может снизиться ниже комнатной. В этом случае равновесной фазовой составляющей сталей становится аустенит (γ-фаза), и такие стали называют аустенитными.

При высоком содержании элементов α-стабилизаторов стабильной фазой в широком интервале концентраций становится α-фаза. Стали с такой структурой называют ферритными.

Рис.1. Схема преобразования диаграмм фазового равновесия в связи с влиянием легирующих элементов на температуру полиморфных превращений железа
Легирующие элементы растворяются в α- и γ-железе, образуют, соответственно, легированный феррит и легированный аустенит. Все легирующие элементы, в отличие от углерода, образуют твердые растворы замещения.

Растворенные в аустените, все легирующие элементы понижают содержание углерода в эвтектоиде. Причем почти все легирующие элементы, за исключением никеля и марганца, повышает температуру эвтектоидного превращения (рис.2).

При растворении атомов легирующих компонентов искажается решетка железа, усиливаются межатомные связи, существенно повышается прочность твердых растворов практически без снижения вязкости. Это благоприятно сказывается на всем комплексе механических свойств сталей как в отожженном состоянии, так и, особенно, после упрочняющей термической обработки (рис.3). Практически все легирующие элементы повышают твердость феррита (а). Ударная вязкость изменяется неоднозначно (б). Никель, хром и до некоторой степени марганец одновременно с повышением твердости феррита увеличивают и его ударную вязкость, тем самым улучшая весь комплекс свойств.

Рис.2. Влияние легирующих элементов на положение эвтектоидной точки на диаграмме железо-углерод: а – на содержание углерода в эвтектоиде; б – на температуру эвтектоидного превращения

Рис.3. Влияние легирующих элементов на свойства феррита: а – твердость; б – ударная вязкость
При дальнейшем увеличении содержании никеля, хрома и марганца, а также при любых содержаниях молибдена, вольфрама и кремния ударная вязкость феррита уменьшается.

Все легирующие элементы (за исключением кобальта), растворенные в твердом растворе – аустените, при переохлаждении с высоких температур увеличивают устойчивость его к распаду, смещая вправо С-образные линии диаграмм изотермического распада. Это очень сильно уменьшает критическую скорость закалки, позволяет проводить закалку легированных сталей в масле или, даже на воздухе. Это также снижает опасность образования закалочных трещин, уменьшает коробление изделий и увеличивает прокаливаемость сталей. Комплексное легирование несколькими элементами (Cr, Ni, Mo, W, V) в количестве 5 – 10% позволяет создавать стали с практически сквозной прокаливаемостью даже для очень крупных изделий.

Растворенные в переохлажденном аустените, легирующие элементы (кроме кобальта) понижают точки начала и конца мартенситного превращения (рис.4). Наиболее сильно влияют на положение мартенситных точек марганец, хром и никель.

Рис.4. Влияние легирующих элементов на температуру мартенситного превращения (а) и количество остаточного аустенита (б) для сталей, содержащих 1% С
Этим объясняется то, что основные стали аустенитного класса содержат эти элементы. Примером такой высокомарганцевой стали является высокоизносостойкая аустенитная сталь Гадфильда (110Г13Л) с 13% Mn. После закалки с высоких температур (1050 – 1100˚С) в воде эта сталь имеет аустенитную структуру, а при ударах в поверхностных слоях изделия (например, зуба ковша экскаватора) происходит образование кристаллов мартенсита деформации, что обеспечивает высокую ударно-абразивную стойкость.

Другим примером такого легирования являются аустенитные хромо-никелевые нержавеющие стали типа 08Х18Н10Т, которые после закалки приобретают чисто аустенитную структуру, что обеспечивает важнейшее свойство таких сталей – высокую коррозионную стойкость.

Легирующие компоненты в сталях проявляют различное сродство к углероду, что существенно влияет на их фазовый состав. Малое сродство к углероду проявляют Si, Ni, Co, Cu, Al. Эти элементы, хотя и могут образовывать карбиды при взаимодействии с углеродом, но в сталях в присутствии железа такие карбиды не образуются.

Компоненты, имеющие повышенное сродство к углероду, образуют в стали карбиды. Чем выше сродство легирующего элемента к углероду, тем выше устойчивость карбидов в стали при нагреве. Эти компоненты в порядке увеличения сродства к углероду и, следовательно, в порядке повышения устойчивости карбидов в стали, можно расположить в следующей последовательности: Mn, Cr, Mo, W, Nb, V, Zr, Ti. Наименее устойчивы и легче всего растворяются в аустените при нагреве карбиды марганца, затем хрома и молибдена. Практически нерастворимыми являются карбиды титана и циркония. Именно эти элементы и вводят в сталь для измельчения размера зерна.

При малом содержании Mn, Cr, Mo, W растворяются в цементите, образуя легированный цементит: (Fe,Mn)3C , (Fe,Cr)3C. При более высоком содержании этих легирующих элементов могут образовываться и самостоятельные карбиды: Mn3C, Cr7C3, Cr23C7, Fe3W3C и др. Более сильные карбидообразующие элементы (Nb, V, Zr, Ti) в цементите не растворяются и образуют только самостоятельные карбиды.

Карбиды, присутствующие в стали, имеют очень большую твердость, упрочняют сталь, делают ее износостойкой. Поэтому карбидообразующие элементы являются обязательными компонентами в инструментальных сталях. Количество таких элементов в инструментальных быстрорежущих сталях может достигать 20 – 25% по массе.

Особенности термической обработки легированных сталей

Легированные стали характеризуются пониженной теплопроводностью, в связи с чем при нагреве и охлаждении в ней могут возникать более значительные по сравнению с углеродистой сталью градиенты температур по сечению, а, следовательно, и более высокий уровень термических напряжений. Учитывая, что легированные стали более хрупки по сравнению с углеродистой, эти напряжения оказываются более опасными в отношении образования трещин. Поэтому, нагрев легированной стали при отжиге, под закалку должен проводиться более медленно или с применением ступенчатых режимов.

Легирующие элементы сами трудно диффундируют и затрудняют диффузию углерода в стали. Поэтому для полного завершения фазовых превращений, развивающихся по диффузионным механизмам, а также процессов гомогенизации твердых растворов, легированные стали требуют более длительных выдержек при нагреве под закалку, при отпуске и отжиге. По этой же причине при термической обработке оказывается необходимым и возможным применение более высоких температур нагрева, как при закалке, так и при отпуске. При одной и той же температуре отпуска легированная сталь остается более твердой по сравнению с углеродистой сталью.

При закалке быстрорежущих сталей температура нагрева может достигать значений 1200 – 1280ºС, что на 350-400ºС превышает критические точки стали. Несмотря на это, быстрорежущие стали остаются после такой закалки одними из самых мелкозернистых. Способствует получению сверхмелкозернистых структур быстрорежущих сталей большое количество устойчивых карбидов, сохраняющихся в сталях вплоть до температур плавления. Еще одной особенностью термической обработки быстрорежущей стали является необходимость проведения многократного (2-3-х- кратного) отпуска при температуре 550-570ºС, в результате чего достигается уменьшение количества остаточного аустенита с 25-35% до 2-3% и появление вторичной твердости стали, превышающей твердость закаленной стали (HRC = 63-65). Отпуск при таких температурах обеспечивает сохранение свойств закаленной стали при высокотемпературных нагревах до 600ºС, что делает ее теплостойкой (красностойкой).

2. Классификация легированных сталей

Легированные стали классифицируются по нескольким признакам.

По химическому составу сталь подразделяется в зависимости от того, какими элементами она легирована: хромистая (Cr), марганцовистая(Mn), хромоникелевая (Cr и Ni), хромоникельмолибденовая (Cr, Ni, Mo) и т.д.

По количеству легирующих элементов стали подразделяют на: низколегированные, при содержании легирующих элементов в сумме до 2,5%; среднелегированные – 2,5 – 10%; высоколегированные – свыше 10%. Если сумма легирующих элементов превышает 50%, то получается сплав, а не сталь.

По назначению стали подразделяются на: конструкционные, инструментальные и стали с особыми физическими и химическими свойствами. При этом, конструкционные стали подразделяют на цементуемые (с низким содержанием углерода – до 0,25-0,30%) и улучшаемые (при более высоких значениях содержания углерода).

По структуре стали делятся на классы: ферритный, перлитный, бейнитный, мартенситный, аустенитный и ледебуритный (карбидный).

К ферритному классу относится сталь с высоким содержанием элемента, расширяющего область α-железа и сужающего аустенитную γ-область, таким образом, что сталь при небольшом содержании углерода при комнатной температуре получает структуру чистого феррита. К сталям ферритного класса относится, например, хромистая низкоуглеродистая нержавеющая сталь с содержанием хрома 13%.

К перлитному классу относится большинство сренеуглеродистых и высокоуглеродистых конструкционных и инструментальных сталей с небольшим и средним содержанием легирующих элементов. Стали этого класса в нормализованном состоянии (после охлаждения на воздухе из аустенитного состояния) состоят преимущественно из перлита и при наличии других фаз в качестве избыточной структурной составляющей.

К бейнитному классу относят стали, получающих после охлаждения на воздухе бейнитную структуру.

Мартенситный класс составляют высоколегированные стали с высокой устойчивостью аустенита к распаду, в которых при охлаждении на воздухе образуется мартенсит.

Стали ледебуритного (карбидного) класса характеризуются наличием в их структуре устойчивого ледебурита (карбидной эвтектики), образовавшегося при первичной кристаллизации, и сохраняющегося в слитке и промежуточной заготовке. В готовом прокате карбидная эвтектика, раздробившись, может образовывать карбидную неоднородность (строчечность) в инструментальной быстрорежущей и штамповой сталях.

Необходимо иметь в виду, что, с учетом особенностей классификационных признаков одна и та же сталь может одновременно относиться к одному или нескольким классификационным группам. Например, хромоникелевая нержавеющая сталь одновременно относится к группе сталей с особыми свойствами, и к группе конструкционных сталей. Стали инструментальные быстрорежущие ледебуритного (карбидного) класса одновременно можно отнести и к сталям мартенситного класса.

В соответствии с действующими государственными стандартами в России принят буквенно-цифровой принцип маркировки легированных сталей (таблица 1).

Примеры марок сталей и их среднего химического состава

Легирующие компоненты в марках сталей обозначаются большими буквами русского алфавита: Х – хром, Н – никель, В – вольфрам, Ф – ванадий, М – молибден, Т – титан, Ю – алюминий Д – медь, К – кобальт, Ц – цирконий, Р – бор, Б – ниобий, Г – марганец, С – кремний. Буква А, стоящая перед началом марки – обозначает марку автоматной стали с улучшенной обрабатываемостью резанием, что достигается введением в сталь повышенного содержания серы или свинца. Если буква А стоит в середине марки, то она обозначает азот, специально введенный в сталь. Если буква А стоит в конце марки, то это обозначает высококачественную сталь с пониженным содержанием серы и фосфора.

Две цифры, стоящие перед буквенным обозначением, соответствуют количеству в стали углерода в сотых долях процента, а также показывают принадлежность стали этой марки к группе конструкционных сталей. Если впереди букв стоит одна цифра, то она обозначает содержание углерода в десятых долях процента, и то, что данная марка соответствует инструментальной стали. Если перед буквенным обозначением марки цифры нет, то это значит, что в инструментальной стали содержание углерода, в среднем 1,0%.

Цифры, стоящие после каждой буквы, обозначают содержание в целых процентах того элемента, после которого они стоят. Если после буквы, обозначающей элемент в марке стали, цифры нет, то это значит, что количество этого элемента в стали равно или около одного процента. Исключение составляют: Mo, Ti, Zr, V, содержание которых в этом случае составляет от 0,1 до 0,3%.

Для некоторых марок сталей применяются особые буквенные обозначения. Это в первую очередь относится к букве А, о которой говорилось выше. Быстрорежущие стали начинаются с буквы Р, шарикоподшипниковые – с буквы Ш, электротехнические – с буквы Э. Исследовательские марки, не внесенные в стандарты, имеют заводские маркировки, например, ЭИ – завод “Электросталь” (ЭИ-69, ЭИ-914 и т.д.).
3. Конструкционные легированные стали

Кроме углеродистых конструкционных сталей, рассмотренных в 5-й главе, в промышленности используются стали легированные. В связи с особенностями их химического состава, условиями их производства и поставки целесообразно их разделить на следующие группы:

– строительные низколегированные стали;

– автоматные стали;

– конструкционные стали общего назначения, в том числе: цементуемые, улучшаемые, азотируемые;

– высокопрочные стали;

– пружинно-рессорные стали;

– стали для шариковых (роликовых) подшипников;

– стали литейные.

Строительные стали.

Кроме углеродистых сталей обыкновенного качества по ГОСТ 380-94 и проката из качественной стали по ГОСТ 1050-88 (см. гл. 5), в качестве свариваемых строительных сталей используют малолегированные малоуглеродистые стали: 09Г2; 09Г2Д; 14Г2; 17ГС; 17Г1С; 09Г2С; 10Г2С1; 15ГФ; 14Г2АФ; 14Г2АФД; 16Г2АФ; 10Г2Б; 10ХСНД (по ГОСТ 19281-89. Поставка сталей в горячекатанном и термически обработанном состоянии). Предел текучести, в зависимости от марки стали, не менее 290 – 390 МПа, при относительном удлинении не менее 21 – 19%.

Применяют низколегированные стали 18Г2С; 25Г2С; 35ГС; 80С по ГОСТ 5781-82. В зависимости от марки стали и применяемой технологии упрочнения легированные стали могут иметь предел текучести не менее 290 – 590 МПа, при относительном удлинении не менее 19 – 6%.

Автоматные стали. Автоматные стали созданы на основе введения в сталь присадок S, Se, Ca, Fe, Pb, которые приводят к образованию включений, способствующих получению легко ломающейся стружки. Введение в сталь этих элементов понижает конструктивную прочность сталей, уменьшает предел выносливости после цементации до 40 %. Углеродистые автоматные стали маркируют буквой «А» и цифрами, обозначающими содержание углерода в сотых долях процента: А12, А20, А30. При повышенном содержании Mn (до 1 %): А12Г. При введении других элементов они указываются буквами, например: АС11, АС14 – стали, содержащие свинец до 0,15 – 0,3 %. Для сохранения высоких механических свойств автоматные стали могут легироваться марганцем, кремнием, хромом, молибденом и др. В этом случае марки стали следующие: АС38Г2, АС30ХМ, АС38ХГМ. Их используют в деталях двигателей.

Кальций вводится в виде силикокальция, глобулирует сульфидные включения, что повышает обрабатываемость. Сера способствует образованию вытянутых вдоль направления прокатки сульфидов марганца, которые оказывают смазывающее действие, и нарушают сплошность металла в зоне резания, образуя короткую и ломкую структуру стружки. Стали с повышенным содержанием серы (0,08 – 0,3 %) обладают повышенной анизотропией механических свойств. Свинец, при содержании до 0,15 – 0,3 % повышает обрабатываемость резанием при средних и пониженных скоростях резания (до 100 об/мин).

Конструкционные стали общего назначения, в том числе: цементуемые, улучшаемые, азотируемые. Конструкционные легированные стали общего назначения, преимущественно, поставляются по ГОСТ 4543-88.

Для изготовления цементуемых и нитроцементуемых деталей используются малоуглеродистые (до 0,25% С) мало и среднелегированные стали. Легирование одним компонентом (например, хромом) позволяет применять после цементации закалку в масло против закалки в воде углеродистых сталей, что уменьшает коробление и устраняет опасность образования трещин (стали, 15Х, 20Х). Увеличение степени легирования хромом, а также дополнительное легирование никелем, молибденом, вольфрамом увеличивает прокаливаемость и позволяет получать после цементации, нитроцементации и окончательной термической обработки высокий комплекс механических свойств не только в поверхностном цементованном слое но и в сердцевине крупногабаритных изделий (стали 20ХН, 12ХН3А, 12Х2Н4А, 18Х2Н4МА, 18Х2Н4ВА). Легирование титаном уменьшает склонность к росту зерна стали при цементационном нагреве (стали 18ХГТ, 25ХГТ).

Улучшаемые стали – это стали, для которых основным методом упрочнения изделий по всему сечению является улучшение, т.е. закалка с высоким отпуском. После улучшения изделия по всему сечению имеют сочетание высоких прочностных (предел прочности, предел текучести) и пластических характеристик (относительное удлинение, относительное сужение, ударная вязкость). Создание высокопрочного состояния по всему сечению требует особого подхода к легированию для изделий с разными размерными характеристиками. Для изделий малых сечений в качестве улучшаемых сталей можно применять и углеродистые стали, например, 35, 40, 45, 50. Эти стали составляют первую группу улучшаемых сталей. Они прокаливаются насквозь при диаметре до 10 мм.

Вторую группу составляют хромистые стали (30Х, 40Х), у которых критический диаметр при закалке в масле составляет 15-20 мм. В третью группу входят стали типа 30ХМ, 35ХМА, 40ХГ, 30ХГТ, 30ХГС, у которых критический диаметр 20-25 мм. Четвертую группу составляют стали типа 40ХН, 40ХНМ Д_кр=35-40мм. К пятой группе относятся комплексно легированные стали, например, 38ХН3МФА, у которых Д_кр превышает 100 мм.

Азотируемые стали относятся к группе улучшаемых сталей, поскольку, они перед азотированием подвергаются предварительной термической обработке для упрочнения сердцевины. Однако они должны иметь способность к образованию высокопрочных нитридных слоев при насыщении поверхности изделия азотом. В этой связи азотируемые стали содержат, кроме хрома, молибден и алюминий (марки 38ХМЮА, 38ХЮА, 38Х2МЮА).

Высокопрочные стали. В группу высокопрочных сталей относят такие стали, гарантированный предел прочности которых превышает 1500 МПа. К этому классу относятся, например, комплексно легированные мартенситностареющие стали (МСС) и стали с пластичностью, наведенной превращением (ПНП-стали, трип-стали). МСС марки 03Н18К9М5Т – практически безуглеродистая сталь (0,03% С) после закалки с температуры 800 – 850 ˚С с охлаждением на воздухе получает структуру безуглеродистого мартенсита, а упрочняется (σв = 2000МПа, δ = 12%) в результате дисперсионного твердения распадающегося мартенсита за счет выделения дисперсных включений Ni3Ti, Fe2Mo и др. Такое явление называется старением мартенсита, а сталь в связи с этим – мартенситностареющей. Такие стали применяются в самолето- и ракетостроении, в криогенной технике и при повышенных температурах, вплоть до 450 ˚С.

ПНП стали – это стали аустенитного класса. Примером сталей является сталь марки 30Х9Н8М4Г2С2. После закалки от 1000-1100 ˚С сталь имеет аустенитную структуру, поскольку точка начала мартенситного превращения лежит ниже 0 ˚С. Последующая пластическая деформация при температурах 400 – 600 ˚С вызывает явления наклепа и выделение карбидов, что упрочняет сталь (σв = 1800 – 2000Мпа, δ ≥ 20% ). Высокие значения относительного удлинения обусловлены тем, что деформация стали в шейке образца при растяжении вызывает развитие мартенситного превращения, упрочняющего металл в шейке, в результате чего шейка растягивающегося образца перемещается по длине образца до тех пор, пока не произойдет критической концентрации внутренних напряжений. А это оказывается возможным только после распространения зоны шейки через всю рабочую зону образца.

Область применения стали: детали авиаконструкций, броневой лист и др.

Пружинно-рессорные стали. Основным требованием к пружинно-рессорным сталям являются высокие значения пределов упругости, выносливости, ударной вязкости, что обеспечивается повышенным содержанием в стали углерода при умеренной степени легированности. В качестве пружинных сталей широко применяются углеродистые стали марок 65, 70, 75, 80, которые для достижения комплекса свойств, соответствующих пружинам, подвергаются специальной обработке – “патентированию”, при котором процессы холодного волочения чередуются с изотермической обработкой на троостит. Такая обработка позволяет получать предел прочности на тонкой пружинной патентированной проволоке до 4000-5000МПа, что недостижимо на сталях никакими другими методами обработки. Ограничением применения такой проволоки или ленты является размерный фактор, поскольку проволока диаметром 1,0 мм уже может иметь предел прочности 2 – 3 раза ниже указанных предельных значений.

Пружины более крупных размеров, изготавливаемых методами горячей навивки, а также рессоры изготавливаются из легированных пружинных сталей 65Г, 55С2, 60С2А, 70С3, 50ХГА. Для клапанных пружин, работающих при повышенных температурах, используют сталь 50ХФА. Крупные тяжело нагруженные пружины изготавливают из сталей 60СХФА, 65С2ВА. Пружины холодной навивки из патентированной проволоки требуют проведения после навивки только низкотемпературного отпуска при температуре 300-320 ˚С, а после горячей навивки или гибки рессор требуется проведение упрочняющей термической обработки, состоящей из закалки и среднетемпературного отпуска при температурах 400-500 ˚С.

Стали для шариковых и роликовых подшипников. Стали для изготовления шарико- и роликоподшипников поставляется по ГОСТ 801-78. Основной маркой является сталь ШХ15. Кроме того, известна экономно легированная сталь ШХ4 для мелких сортаментов, и сталь для тяжелонагруженных подшипников ШХ15СГ. Все эти стали содержат, в среднем, 1,0% углерода, и хром в количестве, соответствующем цифре после буквы Х в десятых долях процента, т. е. 0,4% в стали ШХ4 и 1,5% в сталях ШХ15 и ШХ15СГ. Последняя сталь содержит также повышенное количество марганца (1%) и кремния (0,4 – 0,65%). Подшипники, работающие в агрессивных средах, изготавливаются из высокохромистой стали 95Х18 с 18% хрома.

Термическая обработка подшипниковых сталей состоит из закалки с температуры 830-840 ˚С с низкотемпературным отпуском при 160-200 ˚С. При этом достигается твердость не ниже HRC 62.

4. Инструментальные стали

Высокую размерную стабильность при высокой износостойкости можно получить на сталях ХВГ, ХГС, 9ХС. Термическая обработка включает закалку и низкотемпературный отпуск при 160-180 ˚С. Между закалкой и отпуском проводят обработку холодом при температуре от минус 70 до минус 196 ˚С. После шлифовки и полировки инструментов в требуемый размер проводят стабилизирующее старение при температуре 140-160 ˚С с выдержкой, не менее 12 – 24 часов.

Стали для режущих и штамповых инструментов. Стали для режущих и штамповых инструментов должны обладать высокой твердостью (не менее 60-62 HRC), износостойкостью и теплостойкостью. Различают инструментальные стали: нетеплостойкие, полутеплостойкие, и теплостойкие.

К нетеплостойким относятся стали углеродистые и малолегированные, с содержанием легирующих элементов в сумме не более 3 – 4%. К полутеплостойким относятся стали, легированные хромом с содержанием его от 4 до 18%. Теплостойкие стали – это высоколегированные стали ледебуритного класса, содержащие хром, вольфрам, ванадий, молибден, кобальт в суммарном количестве до 20-25%. Такие стали называются быстрорежущими.

Углеродистые стали в данном разделе не рассматриваются. К нетеплостойким низколегированным маркам относятся стали: 7ХФ; 8ХФ; 9ХФ; 11ХФ; 13Х; ХВ4; В2Ф; 9Х1; Х; 9ХС; ХГС; 12Х1; 9ХВГ; ХВГ; ХВСГ. В табл.6.2. приведены сведения о некоторых марках низколегированных инструментальных сталей.

В качестве предварительной термической обработки используют изотермический отжиг при температурах, соответствующих по классификации неполному отжигу (750-800ºС для разных марок), со ступенчатым режимом охлаждения с температурой ступени 620-700ºС. Окончательная термическая обработка предусматривает закалку с низкотемпературным отпуском от 130-150 до 210-250ºС. Температура отпуска определяется требуемой твердостью инструментов.

– высокопрочных комплекснолегированных сталей повышенной теплостойкости: 8Х4В3М3Ф2, 8Х4В2С2МФ;

– экономно легированных сталей с повышенной ударной вязкостью: 7ХГ2ВМ и 7Х3ВМФС. В табл. 5.3 приведены сведения о некоторых из указанных марок.

В качестве предварительной термической обработки сталей первой подгруппы используют изотермический отжиг при температурах, соответствующих по классификации неполному отжигу (830-870ºС в зависимости от марки стали), со ступенчатым режимом охлаждения с температурой ступени 700-740ºС. Окончательная термическая обработка предусматривает закалку с температур от 950-980ºС для стали Х12 до 1030-1050ºС для стали Х12Ф1 с отпуском при различных температурах от 180-200 до 400-420ºС, в зависимости от требуемой твердости, соответственно, от HRC 60-62 до 57-58.

В ряде случаев, стали типа Х12 могут использоваться для изготовления штампов горячего деформирования. В этом случае их подвергают закалке с повышенных температур 1115-1130ºС, в масло с последующим 3-5-кратным отпуском при температуре 500-520ºС. При этом достигается твердость HRC59-62 и высокий уровень теплостойкости.

Стали второй подгруппы (представитель 8Х4В3М3Ф2, в таблице 6.3) при окончательной термической обработке закаливаются с температуры 1155-1175ºС, в масло с трехкратным часовым отпуском при 550-560ºС, что обеспечивает получение вторичной твердости HRC60-61, достаточной теплостойкости, и позволяет использовать их для изготовления режущих инструментов при обработке дерева.

Каталог: WebLib
WebLib -> Христианские церкви Бога [ДБ7] Каин и Авель: сыновья Адама [ДБ7]
WebLib -> Христианские церкви Бога [ДБ11] Авраам и Исаак: праведное жертвоприношение [ДБ11]
WebLib -> Христианские церкви Бога [ДБ10] Авраам и Сарра [ДБ10]
WebLib -> Общее распространение Церквей, следующих Субботе [122] Исторические данные
WebLib -> Рабочая программа по дисциплине гсэ. Р. 04. «Педагогические основы менеджмента»
WebLib -> Выводы: арианство и полуарианство
WebLib -> Христианские церкви Бога [013] Знак Ионы и История Восстановления Храма [013]
WebLib -> Лекция Основы титриметрического метода метод анализа

Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

КАТЕГОРИИ:

Археология
Биология
Генетика
География
Информатика
История
Логика
Маркетинг
Математика
Менеджмент
Механика
Педагогика
Религия
Социология
Технологии
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 14Следующая ⇒

Классификация сталей. По химическому составу стали могут быть

углеродистыми, содержащими железо, углерод и примеси и легированными,

содержащими дополнительно легирующие элементы, введенные в сталь с целью

изменения ее свойств.

По содержанию углерода стали делятся на низкоуглеродистые (до 0,25% С),

среднеуглеродистые (0,25 — 0,7% С) и высокоуглеродистые (более 0,7% С).

По назначению различают стали конструкционные, идущие на изготовление

деталей машин, конструкций и сооружений, инструментальные, идущие на

изготовление различного инструмента, а также стали специального назначения с

особыми свойствами: нержавеющие, жаростойкие, жаропрочные, износостойкие, с

особыми электрическими и магнитными свойствами и др.

По показателям качества стали классифицируются на обыкновенного

качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.

Качество стали характеризуется совокупностью свойств, определяемых процессом

производства, химическим составом, содержанием газов и вредных примесей (серы

и фосфора). В соответствии с ГОСТом стали обыкновенного качества должны

содержать не более 0,045% Р и 0,05% S, качественные — не более 0,035% Р и

0,04% S, высококачественные — не более 0,025% Р и 0,025% S и

особо высококачественные — не более 0,025% Р и 0,015% S. Углеродистые

конструкционные стали могут быть только обыкновенного качества и

качественными.

Углеродистые стали обыкновенного качества в зависимости от

назначения и гарантируемых свойств делятся на три группы: А. Б и В.

Стали группы А имеют гарантируемые механические свойства. Они

используются в состоянии поставки без горячей обработки или сварки. Эти стали

маркируются буквами Ст и цифрами, обозначающими порядковый номер марки. Выпускается семь марок

сталей группы А: Ст0, Ст1, Ст2 … Ст6. Чем выше номер марки, тем больше

содержание углерода и, соответственно, выше прочность и ниже пластичность.

Стали группы Б имеют гарантируемый химический состав. Эти стали

подвергаются горячей обработке. При этом их механические свойства не

сохраняются, а химический состав важен для определения режима обработки.

Маркируются они так же, как стали группы А, но перед буквами Ст ставится буква

Б. Чем выше номер марки, тем больше содержание в стали углерода, марганца и

кремния.

Стали группы В имеют гарантируемые механические свойства и химический

состав. Эти стали используются для сварки, так как для выбора режима сварки надо

знать химический состав, а механические свойства частей изделий, не

подвергшихся тепловому воздействию, остаются без изменений. В марках сталей

этой группы на первое место ставится буква В. При этом механические свойства

соответствуют свойствам аналогичной марки из группы А, а химический состав —

составу аналогичной марки из группы Б.

Качественные конструкционные углеродистые стали маркируются

цифрами 08, 10, 15, 20, 25, 85, которые обозначают среднее содержание углерода в

сотых долях процента. Эти стали отличаются от сталей обыкновенного качества

большей прочностью, пластичностью и ударной вязкостью. Если для сталей

обыкновенного качества максимальная прочность составляет 700 МПа, то для

качественной она достигает 1100 Мпа.

Углеродистые инструментальные стали содержат 0,7-1,3% углерода. Они маркируются буквой У и цифрой, Показывающих содержание углерода в десятых долях процента (У7, У8, У9, У13). 13=1,3% углерода.

Буква А в конце марки Показывает, что сталь высококачественная (У7А, У8А,У1ЗА). Предварительная термообработка этих сталей — отжиг на зернистый перлит, окончательная — закалка в воде или растворе соли и низкий отпуск. После этого структура стали представляет собой мартенсит с включениями зернистого цементита. Твердость лежит в интервале HRC 56-64;

Для углеродистых инструментальных сталей характерны низкая

теплостойкость (до 2Ш°С) и низкая прокаливаемость (до 10-12 мм). Однако вязкая

незакаленная сердцевина повышает устойчивость инструмента против поломок при

вибрациях и ударах. Кроме того, эти стали достаточно дешевы и в незакаленном

состоянии сами хорошо обрабатываются.

Стали У7-У9 применяются для изготовления инструмента, испытывающего

ударные нагрузки (зубила, молотки, топоры). Стали У10-У13 идут на изготовление

инструмента, обладающего высокой твердостью (напильники, хирургический

инструмент). Стали У8-У12 применяются также для измерительного инструмента.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Читайте также:



Организация работы процедурного кабинета

Статус республик в составе РФ

Понятие финансов, их функции и особенности

Сущность демографической политии



Последнее изменение этой страницы: 2021-07-19; просмотров: 41; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia. su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь – 161.97.168.212 (0.009 с.)

В результате круглая верхняя часть стержня используется во многих приложениях. Этот сплав железа с углеродом содержит около 2,1 мас.% углерода. Мы являемся ведущим поставщиком круглого проката из углеродистой стали для автомобилестроения, аэрокосмической, судостроительной и автомобильной промышленности, в том числе.

Типы круглого проката

Стальной круглый прокат обладает такими свойствами, как высокая твердость, антикоррозионная стойкость, прочность и износостойкость. Металлический стержень длинный и цилиндрический. O’Hare Precision Metals предлагает различные типы, включая горячекатаную или холоднокатаную сталь, алюминий, латунь, нержавеющую сталь или легированную сталь.

 Размеры круглых прутков варьируются от 1/4″ до 24″ в диаметре. Круглый верхний стержень может быть из низкоуглеродистой стали, среднеуглеродистой стали или высокоуглеродистой стали. Ниже приведены различные типы круглого проката из углеродистой стали, которыми вы можете воспользоваться:

Низкоуглеродистая сталь : Это наиболее широко используемый тип стального круглого проката. Он имеет около 0,25 мас.% содержания углерода, что очень мало. Эти марки круглого проката не могут быть закалены с помощью нагревания. Вместо этого используется холодная работа. Они также мягкие с низкой прочностью по сравнению с другими металлами, однако обладают высокой пластичностью.

Это качество делает их идеальной инвестицией в недорогую механическую обработку и сварку. Низкоуглеродистые стали могут также содержать никель, медь, ванадий и молибден, повышающие их прочность.

Среднеуглеродистая сталь : Содержание углерода в этом круглом прутке составляет от 0,25 до 0,60 мас.%. Он также содержит марганец в количестве 0,60 – 1,65 мас.%. С помощью нагрева улучшаются механические свойства этих углеродистых круглых прутков, за которыми следуют закалка и отпуск, придающие им мартенситную микроструктуру. В результате закаленная среднеуглеродистая сталь приобретает большую прочность. Однако они обладают низкой пластичностью и ударной вязкостью.

Высокоуглеродистая сталь : Содержание углерода составляет от 0,60 до 1,25 мас. %. Если вам нужен круглый пруток с высокой твердостью и ударной вязкостью, эти стали — лучший вариант. Однако эта сталь имеет низкую эластичность, но, несмотря на это, эти круглые прутки обладают высокой износостойкостью, поскольку они закалены и отпущены.

Кроме того, существуют штамповые и инструментальные стали, которые могут содержать другие легирующие элементы. Эти элементы включают хром, молибден и вольфрам. Добавление этих элементов приводит к получению твердого, износостойкого стального круглого стержня.

Углеродистая сталь | Бергсен Металс

Посмотреть онлайн-каталог

представляет собой металлический сплав, содержащий углерод и железо. Доступны четыре марки углеродистой стали, каждая из которых характеризуется соотношением углерода, присутствующего в сплаве. Клиенты могут выбирать между низко-, средне-, высоко- и сверхвысокоуглеродистой сталью в зависимости от особенностей их применения.

В чем разница между углеродистой и нержавеющей сталью?

Марки и свойства углеродистой стали

Выбор правильной марки углеродистой стали часто имеет решающее значение для успеха проекта. Тем не менее, выбор правильного класса требует понимания доступных типов и их индивидуальных характеристик. Ниже мы описали некоторые распространенные марки углеродистой стали и их свойства, чтобы облегчить процесс принятия решений нашими клиентами.

Прежде чем выбрать конкретную марку стали для своего применения, специалисты отрасли должны решить, какой тип стали использовать. Двумя наиболее распространенными типами стали, используемыми в промышленности, являются углеродистая сталь и нержавеющая сталь, обе из которых обладают различными характеристиками, которые делают их подходящими для различных вариантов использования. В таблице 1 ниже представлены некоторые различия между двумя стальными сплавами.

4140 Сталь

Узнайте больше о 4140 Холоднообработанная отожженная сталь 9Сталь 0005

4140 представляет собой низколегированную сталь, которая содержит хром, марганец и молибден. Этот сплав широко считается одним из наиболее универсальных вариантов, когда речь идет об углеродистой стали, и обычно используется для промышленных поковок, таких как нефтегазовый сектор. Он легко поддается механической обработке и обладает исключительной прочностью, пластичностью и прокаливаемостью.

1018

Узнайте больше о холоднотянутой стали C1018

Сталь 1018 представляет собой низкоуглеродистый стальной сплав, демонстрирующий превосходную свариваемость и обрабатываемость. Подобно стали 4140, она обычно используется для изготовления кованых деталей машин и компонентов валов (например, валов двигателей, гидравлических систем и насосов). Как правило, этот сплав не подвергается закалке или отпуску, так как большинство этих обработок неэффективны.

12L14

Сталь 12L14 содержит 97,91–98,7 % железа и 0,15–0,35 % свинца. Добавление свинца приводит к большей обрабатываемости, а также к снижению прочности. Типичные области применения этой стали включают компоненты самолетов, такие как посадочные болты, крепежные детали, втулки и валы.

1215

Хотя сталь 1215 не так доступна по цене, как другие марки углеродистой стали, она обеспечивает более высокую эффективность и скорость обработки, что приводит к снижению производственных затрат. Добавки фосфора и серы в материал придают стальному сплаву превосходные свойства ломкости стружки.

1144 Сталь (Stressproof®)

Сталь Stressproof® 1144 — это запатентованный стальной сплав, производимый Niagara LaSalle. Он превосходит многочисленные отраслевые стандарты качества и обладает рядом преимущественных характеристик, в том числе:

• Усталостная и стрессоустойчивость
• Превосходная обрабатываемость
• Минимальные деформации и искажения
• Естественная прочность без термической обработки
• Превосходное качество поверхности

Этот сплав используется в широком диапазоне промышленных применений, в том числе для изготовления компонентов машин, таких как оправки, втулки шестерен, шестерни, стержни, валы и втулки.

Сталь 1045 (точеная, шлифованная и полированная)

Узнайте больше о холоднотянутом стальном прутке 1045

Сталь 1045 представляет собой среднеуглеродистый стальной сплав, обладающий большей прочностью, чем сталь 1018, благодаря более высокому содержанию углерода. Этот сплав в основном используется для изделий, требующих исключительной прочности, таких как детали машин (например, болты, шестерни, шестерни и валы).

Сталь 1045 часто подвергается токарной обработке для создания точеных, шлифованных и полированных валов. Этот процесс, в отличие от холодного волочения, сводит к минимуму риск коробления или деформации из-за внутренних напряжений. Хотя этот сплав демонстрирует плохую свариваемость, он хорошо поддается термообработке.

Области применения углеродистой стали

Углеродистая сталь находит применение в различных отраслях промышленности в различных частях и компонентах, в том числе для:

• Зданий и мостов
• Оси
• Шестерни
• Валы
• Рельсы
• Трубопроводы
• Муфты
• Автомобили
• Холодильники
• Стиральные машины

Свяжитесь с Bergsen Metals для получения информации о ваших потребностях в углеродистой стали

Компания Bergsen Metals предлагает широкий ассортимент материалов из сплавов углеродистой стали, включая 1018, 12L14, 1215, 1144 и 1045, практически для любого применения. Если вы ищете поставщика углеродистой стали для своего следующего проекта, свяжитесь с нами или запросите предложение сегодня.

Соответствие стандартам ASTM
Американское общество по испытаниям и материалам, или ASTM, является международной организацией, которая разрабатывает и распространяет технические стандарты для широкого спектра продуктов, материалов, услуг и систем. Они работают на основе консенсуса больших групп участников по всему миру. Хотя ASTM не применяет свои стандарты, США приняли их для различных правил. Вся наша продукция из углеродистой стали соответствует стандартам ASTM, что означает соответствие государственным постановлениям. Химикаты марок 1010-1215 соответствуют требованиям ASTM-A-108, наша углеродистая сталь с пониженным напряжением и устойчивостью к нагрузкам соответствует требованиям ASTMA-311 класса B, а наша износостойкая углеродистая сталь соответствует требованиям ASTM-A-108, 9.0005

10 различных типов стали

Сталь является очень популярным конструкционным и инженерным материалом. Сталь представляет собой прочный, твердый, голубовато-серый металлический сплав железа и является одним из наиболее широко используемых материалов во всем мире. Различные виды стали изготавливаются из стали с содержанием углерода от 0,2 до 2,1 процентов (по массе) в зависимости от классификации по составу и их физическим свойствам.

Основным элементом стали является углерод, но также присутствуют другие легирующие элементы, т.е. вольфрам, хром, ванадий и магний, а также небольшое количество серы, кремния, фосфора и кислорода.

Сталь в основном используется для конструкционного и производственного материала . В производстве стали углерод и другие легирующие материалы используются для создания упрочнения и предотвращения дислокаций в атоме железа.

Важные свойства стали типа 9Пластичность 0315, твердость и предел прочности стали зависят от количества легирующих материалов и формы их присутствия в железе. Увеличение количества углерода делает сталь более твердой и прочной, но менее пластичной. Сталь — это универсальный, прочный и эластичный материал марки .

Самым большим преимуществом является то, что сталь можно перерабатывать снова и снова без потери ее свойств. Сталь является одним из основных материалов в строительстве, инфраструктуре и мостах, а также используется в бытовой технике. Сталелитейная промышленность играет жизненно важную роль в экономическом развитии.

Подробнее: Строительное оборудование – 30 + Типы оборудования

Содержание сообщения