poznayka.org

Качественные углеродистые стали

Количество просмотров публикации Качественные углеродистые стали – 82

Качественные стали поставляют с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В). Степень раскисленности, в основном, спокойная.

Конструкционные качественные углеродистые стали маркируются двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, в случае если она отличается от спокойной.

Сталь 08 кп, сталь 10 пс, сталь 45.

Содержание углерода, соответственно, 0,08 %, 0,10 %, 0.45 %.

Инструментальные качественные углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента.

Сталь У8, сталь У13.

Содержание углерода, соответственно, 0,8 % и 1,3 %

Инструментальные высококачественные углеродистые стали. Маркируются аналогично качественным инструментальным углеродистым сталям, только в конце марки ставят букву А, для обозначения высокого качества стали.

Сталь У10А.

Качественные и высококачественные легированные стали

Обозначение буквенно-цифровое. Легирующие элементы имеют условные обозначения, Обозначаются буквами русского алфавита.

Обозначения легирующих элементов: Х – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам, К – кобальт, Т – титан,

А – азот ( указывается в серединœе марки), Г – марганец, Д – медь, Ф – ванадий, С – кремний, П – фосфор, Р – бор, Б – ниобий, Ц – цирконий, Ю – алюминий

Легированные конструкционные стали

Сталь 15Х25Н19ВС2

В начале марки указывается двухзначное число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы. Число, следующее за условным обозначение элемента͵ показывает его содержание в процентах,

В случае если число не стоит, то содержание элемента не превышает 1,5 %.

В указанной марке стали содержится 0,15 % углерода, 35% хрома, 19 % никеля, до 1,5% вольфрама, до 2 % кремния.

Для обозначения высококачественных легированных сталей в конце марки указывается символ А.

Легированные инструментальные стали

Сталь 9ХС, сталь ХВГ.

В начале марки указывается однозначное число, показывающее содержание углерода в десятых долях процента. При содержании углерода более 1 %, число не указывается. Далее перечисляются легирующие элементы, с указанием их содержания. Некоторые стали имеют нестандартные обозначения.

Быстрорежущие инструментальные стали

Сталь Р18

Р – индекс данной группы сталей (от rapid – скорость). Содержание углерода более 1%. Число показывает содержание основного легирующего элемента – вольфрама.

В указанной стали содержание вольфрама – 18 %.

В случае если стали содержат легирующие элемент, то их содержание указывается после обозначения соответствующего элемента.

Шарикоподшипниковые стали

Сталь ШХ6, сталь ШХ15ГС

Ш – индекс данной группы сталей. Х – указывает на наличие в стали хрома. Последующее число показывает содержание хрома в десятых долях процента͵ в указанных сталях, соответственно, 0,6 % и 1,5 %. Также указываются входящие с состав стали легирующие элементы. Содержание углерода более

Классификация и маркировка чугунов

Учитывая зависимость отсостояния углерода в чугуне различают:

белый чугун – углерод в связанном состоянии в виде цементита͵ в изломе имеет белый цвет и металлический блеск;

серый чугун – весь углерод или большая часть находится в свободном состоянии в виде графита (графитные включения имеют форму кривых пластинок), а в связанном состоянии находится не более 0,8 % углерода. Из-за большого количества графита его излом имеет серый цвет. СЧ 10, СЧ 15 ( цифра означает временное сопротивление кгс/мм²).

На изломе цвет белый – отсутствие графита в свободном состоянии. Серый – наличие какого-то количества свободного углерода (СЧ10, цифра означает временное сопротивление (гарантируемую прочность) кгс/мм2).

Графитными включениями можно управлять, придавая чугуну те или иные механические свойства исходя из формы и размеров включений.

Чугуны бываю высокопрочные (содержат графит в геометрически правильной шаровидной форме, почти не концентрирующей напряжений и потому обеспечивающей чугуну наибольшую прочность (ВЧ38-17, цифры отражают прочность и пластичность).

Высокопрочный чугун содержит графит в геометрически правильной шаровидной форме, почти не концентрирующей напряжений и потому обеспечивающей чугуну наибольшую прочность сочетающуюся с удовлетворительной пластичностью. В его маркировке отражены прочность и пластичность: ВЧ38-17, ВЧ70-2, ВЧ120-2 и т. д.

Данный чугун получается в результате модифицирования серого чугуна специального состава небольшими добавками (0,03— 0,07 %) магния или церия. Из него отливают ответственные детали, к примеру коленчатые валы автомобильных и судовых двигателœей.

Ковкий чугун содержит графит в хлопьевидной форме. Это обеспечивает ему значительно более высокую, чем у серого, но несколько меньшую, чем у высокопрочного чугуна прочность, сочетающуюся с некоторым запасом пластичности (КЧ 30-6).

Его получают путем длительного (70—80 ч) графитизирующего отжига отливок из белого чугуна специального состава при темпе­ратуре 970—740 °С, во время которого происходит частичный или полный распад цементита с образованием свободного углерода — графита в виде хлопьев.

Ковкий чугун применяется для изготовления литых деталей, подвергающихся в работе небольшим ударным нагрузкам (рычаги, педали, кожухи и т. д.).

Легированной сталью принято называть такая сталь, в которую кроме углерода вводятся один или несколько других элементов, называемых легирующими, с целью улучшения ее механических и технологических свойств или получения каких-либо новых служебных свойств, не присущих углеродистым сталям.

По назначению легированные стали делятся на конструкционные, инструментальные и стали и сплавы с особыми свойствами. В легированных деталях должно быть не менее 50 % желœеза, при меньших количествах получаются сплавы с особыми свойствами.

Для улучшения механических свойств в конструкционные легированные стали вводятся такие элементы, как хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, титан и бор, а также марганец и кремний в количествах, превышающих их обычное содержание в углеродистых сталях.

Легированные конструкционные стали

Элементы, специально вводимые в сталь в определœенных концентрациях с целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами, а стали – легированными.

Cодержание легируюших элементов может изменяться в очень широких пределах: хром или никель – 1% и более процентов; ванадий, молибден, титан, ниобий – 0,1… 0,5%; также кремний и марганец – более 1 %. При содержании легирующих элементов до 0,1 % – микролегирование.

В конструкционных сталях легирование осуществляется с целью улучшения механических свойств (прочности, пластичности). Кроме того меняются физические, химические, эксплуатационные свойства.

Легирующие элементы повышают стоимость стали, в связи с этим их использование должно быть строго обоснованно.

Маркировка легированных конструкционных сталей

Сталь 15Х25Н19ВС2

В начале марки указывается двухзначное число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы. Число, следующее за условным обозначение элемента͵ показывает его содержание в процентах,

В случае если число не стоит, то содержание элемента не превышает 1,5 %.

В указанной марке стали содержится 0,15 % углерода, 25% хрома, 19 % никеля, до 1,5% вольфрама, до 2 % кремния.

Для обозначения высококачественных легированных сталей в конце марки указывается символ А.

Достоинства легированных сталей:

– особенности обнаруживаются в термически обработанном состоянии, в связи с этим изготовляются детали, подвергаемые термической обработке;

– улучшенные легированные стали обнаруживают более высокие показатели сопротивления пластическим деформациям;

– легирующие элементы стабилизируют аустенит, в связи с этим прокаливаемость легированных сталей выше;

– возможно использование более ʼʼмягкихʼʼ охладителœей (снижается брак по закалочным трещинам и короблению), так как тормозится распад аустенита;

– повышаются запас вязкости и сопротивление хладоломкости, что приводит к повышению надежности деталей машин.

Недостатки:

– подвержены обратимой отпускной хрупкости II рода;

– в высоколегированных сталях после закалки остается аустенит остаточный, который снижает твердость и сопротивляемость усталости, в связи с этим требуется дополнительная обработка;

– склонны к дендритной ликвации, так как скорость диффузии легирующих элементов в желœезе мала. Дендриты обедняются, а границы – междендритный материал – обогащаются легирующим элементом. Образуется строчечная структура после ковки и прокатки, неоднородность свойств вдоль и поперек деформирования, в связи с этим необходим диффузионный отжиᴦ.

– склонны к образованию флокенов.

6.4 Цветные металлы и их сплавы. Основные виды сплавов на базе алюминия, меди, титана, их маркировка, структура, свойства и виды обработки. Подшипниковые сплавы

referatwork.ru

УГЛЕРОДИСТЫЕ КАЧЕСТВЕННЫЕ СТАЛИ | Металлолом

В машиностроении находят применение для изготовления деталей и изделий, чаще всего неответственного назначения, дешевые углеродистые качественные стали.

1. Влияние углерода на свойства стали

Свойства углеродистых сталей определяются содержанием углерода и применяемой обработкой. Горячекатаные, нор­мализованные и отожженные стали имеют феррито-перлит — ную структуру. С увеличением содержания углерода коли­чество перлита возрастает и при —0,8 %С сталь имеет пол­ностью перлитную структуру. В заэвтектоидной стали наряду с перлитом появляется избыточный цементит. Увели­чение содержания углерода (перлита) приводит к росту прочности и падению пластичности и вязкости феррито — перлитной стали (рис. 80), при этом порог хладноломкос­ти существенно повышается (рис. 81).

Структура закаленной стали зависит от содержания углерода и температуры нагрева под закалку. Углерод, рас­творенный при нагреве под закалку в аустените, будет по­нижать температурный интервал мартенситного превраще­ния (рис. 82). При содержании в аустените более 0,5 % С температуры окончания мартенситного превращения Mk будет ниже комнатной температуры, вследствие чего пос­ле закалки в стали наряду с мартенситом присутствует ос­таточный аустенит. Количество растворённого в аустените углерода будет определять тетрагональность и твердость мартенсита, а также количество остаточного аустенита. Следовательно, твердость закаленной стали будет бпреде — ляться перечисленными факторами (рис. 83).

Так, в углеродистой закаленной стали до содержания — 0,6% С твердость возрастает пропорционально его со-

153

Держанию в стали, дальнейшее увеличение углерода до 0,8 % приводит к замедлению темпа прироста твердости,, так как появляется остаточный аустенит,” а при содержа­нии углерода больше эвтектоидного твердость стали воз­растает мало, лишь за счет появления избыточного цемен­тита (при закалке от температур выше Aci).

Закалка заэвтектоидной стали от температуры выше Ac3 приводит к сильному увеличению количества остаточ­ного аустенита и падению твердости. Легирование относи-

На механические свойства углеродистых смесн (А. П. Гуляев)

НВ. МПа б!,MПа 3000 VlZO О

ZOOO

IOOO

О О,Z 0,6 1,0 1,4 Z,

Рнс. 80. Влияние содержания углерода сталей со структурой феррнто-карбндной

Ц, Дж ZOO

150 100 50 О

-150-100-50 О 50 100 150 tucn°0

Рнс. 81. Изменение порога хладнолом­кости и энергии разрушения (U) под влиянием содержания углерода для сталей со структурой феррито-карбнд-. ной смесн (Д. Рейнболт): содержание С, %: / — 0,11; 2 — 0,20; 3—0,31; 4 — 0,41; 5 — 0,49; 6 — 0,60; 7 — 0,69; S — 0,80

Тельно мало повышает твердость мартенсита, однако спо­собствует увеличению остаточного аустенита, что так же, как и перегрев заэвтектоидной углеродистой стали, приво­дит при определенном содержании углерода к уменьшению твердости стали.

Основным недостатком углеродистой стали является малая устойчивость переохлажденного аустенита, а отсюда и низкая прокаливаемость. Критический диаметр при за­калке в воду (мартенситная структура) для различных уг­леродистых сталей составляет от 10 до 20 мм и увеличива­ется в указанных пределах при повышении содержания уг­лерода от 0,3 до 0,6 %.

В углеродистых сталях уже в сечениях около 40 мм да­же при закалке в воду в центре протекает феррито-перлит — ное превращение. Малая прокаливаемость обусловливает и низкую закаливаемость углеродистой стали. Чем меньше содержание углерода, тем меньше закаливаемость.

0,2 0,110,6 О, В 1,0 С,%

Требуемые свойства достигаются при последующем от­пуске стали. На рис. 84 показано изменение механических свойств закаленной углеродистой стали 40 при отпуске на разные температуры. С повышением температуры отпуска прочностные характеристики непрерывно уменьшаются, а пластичность и вязкость стали увеличиваются. По таким

Fe 0,4 O.S 1,2 1,6 С, % (по массе]

Рнс. 82. Влияние содержания углерода на температуру начала AT н н конца Mk мартенситного превращения

If, 6t,6„j,HB,

Рнс. 83. Зависимость твердости закаленной стали от содержания углерода и ле­гирования стали:

1 — легированный мартенсит; 2 — углеродистый мартенсит; 3 — мартенсит с остаточным аустеннтом

Рнс. 84. Механические свой­ства стали 40 в зависимо­сти от температуры отпуска. Отметки на левой шкале — свойства после закалки, на правой — после отжига

(А. П. Гуляев)

300 WO 500 ООО 7О0 TOTfl ° С %

1

Диаграммам выбирают режим термической обработки (улучшения), обеспечивающий необходимый для той или иной детали комплекс механических свойств. Подобные диаграммы построены для широко распространенных угле­родистых и легированных сталей и приводятся в справоч­ной литературе.

2. Марки сталей и их свойства

В машиностроении применяют углеродистые качественные стали, поставляемые по ГОСТ 1050—74. Кроме того, ис­пользуют углеродистые стали обыкновенного качества по> ГОСТ 380—71.

Качественными углеродистыми сталями могут быть ста­ли марок 08, 10, 15, 20, 25, …, 75, 80, 85. К углеродистым сталям относят также стали с повышенным содержанием, марганца (0,7—1,0%) марок: 15Г, 20Г, 25Г, …, 65Г, имею­щих повышенную прокаливаемость (критический диаметр до 25—30 мм).

В табл. 13 приведены гарантируемые механические свой­ства после нормализации некоторых углеродистых качест­венных сталей.

Таблица 13. Гарантируемые механические свойства углеродистых, качественных сталей

Приведенные гарантируемые механические свойства служат для контроля металлургического качества отдель­ных плавок, так как механические свойства в изделиях ма­шиностроения будут определяться применяемой термичес­кой обработкой, ее режимами и сечением деталей. Низкоу^- леродистые стали марок 08, 08кп, 08пс относятся к мягким сталям, применяемым чаще всего в отожженном состоянии для изготовления деталей и изделий методом холодной штамповки — глубокой вытяжки (см. гл. XIII, п. 2). Стали марок 10, 15, 20 и 25 обычно используют как цементуемый — (см. гл. XV, п. 1), а высокоуглеродистые стали 60, 65, 70,. 75, 80 и 85 в основном употребляют для изготовления пру­жин, рессор, высокопрочной проволоки и других изделии с высокой упругостью и износостойкостью (см. гл. XVIII, п. 1). Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50 и анало­гичные стали с повышенным содержанием марганца ЗОГ, 40Г, 50Г применяют для изготовления самых разнообраз­ных деталей машин. При этом в зависимости от условий ра­боты деталей применяют различные виды термической обра­ботки: нормализацию, улучшение, закалку с низким отпус­ком, закалку ТВЧ и др.

Ниже приведены механические свойства наиболее ти­пичных сталей после нормализации (числитель) и закалки с отпуском (знаменатель). Для каждой стали выбрана та­кая температура отпуска, при которой временное сопротив­ление улучшенной стали равно временному сопротивлению нормализационной стали (для сталей 25 и 35 /Отп=700°С, для стали 45 650°, для стали 55 620 0C).

TOC \o “1-3” \h \z Сталь………………………………………… 25

Ов, МПа………………………. 460/460

От, МПа……………………………… 240/280

Б, %…………………………………….. 27/30

35 45 . 55

550/550 660/660 ” 750/750

280/330 340/380 380/440

22/25 17/22 12/17

Приведенные данные показывают, что при одинаковом временном сопротивлении нормализованной и улучшенной стали другие свойства (предел текучести, относительное удлинение) заметно выше после закалки и высокого отпус­ка вследствие получения более дисперсной структуры. За­калка с отпуском обеспечивает и более высокую ударную вязкость и хладостойкость, чем нормализация.

Механические свойства каждой стали могут изменяться в широком диапазоне в зависимости от режима термичес­кой обработки, и для каждой конкретной детали, условий ее эксплуатации должен быть выбран оптимальный комп­лекс механических свойств и соответствующая обработка.

Достоинством углеродистых сталей является их деше­визна, доступность из-за отсутствия в составе дефицитных легирующих элементов, хорошая технологичность при тер­мической обработке и обработке резанием, малая склон­ность к отпускной хрупкости и др. Однако из-за малой прокаливаемости углеродистые стали не обеспечивают не­обходимых требований по свойствам в деталях сечением более 10—20 мм, они также непригодны для применения в ответственных деталях любых сечений, где требуются по­вышенные механические свойства и целый ряд других спе­циальных свойств.

mitalolom.ru

Инструментальные, углеродистые, качественные, высококачественные стали. применение, маркировка, расшифровка.