5.7. Порошковые стали специального назначения. Стали углеродистые специального назначения

Углеродистые стали специального назначения

Количество просмотров публикации Углеродистые стали специального назначения - 548

Строительные стали.Строительные стали предназначены для изготовления мостов, ферм, труб газо- и нефтепроводов, и других конструкций. Строительные конструкции, как правило, сварные, в связи с этим 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 желœезобетонных 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, согласно ГОСТ 9045 – 80, 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 всœех 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. Перед штамповкой листы имеют σВ = 260 – 360 МПа , d = 42 – 50%, HRB<=46 ед. и отношение sт/sв = 0,6. Чем ниже это отношение, тем пластичнее материал, а увеличение значения более 0,75 ухудшает штампуемость

referatwork.ru

Глава IV. Углеродистые и легированные стали

11. Углеродистые конструкционные стали

Углеродистые стали подразделяют на три основные группы: стали угле­родистые обыкновенного качества, качественные углеродистые стали и уг­леродистые стали специального назначения (автоматную, котельную и др.).

Стали углеродистые обыкновенного качества.Эти наиболее широко распространенные стали поставляют в виде проката в нормализованном состоянии и применяют в машиностроении, строительстве и в других отраслях.

Углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрами от 0 до 6. Цифры—это условный номер марки. Чем больше число, тем больше содержание углерода, выше прочность и ниже пластичность.

В зависимости от назначения и гарантируемых свойств углеродистые стали обыкновенного качества поставляют трех групп: А, Б, В. Индексы, стоящие справа от номера марки, означают: кп—кипящая, пс— полуспокойная, сп — спокойная сталь. Между индексом и номером марки может стоять буква Г,что означает повышенное содержание марганца. В обозначениях марок слева от букв Ст указаны группы (Б и В) стали.

По требованиям к нормируемым показателям (химического состава и механических свойств) стали обыкновенного качества подразделяют на категории. Категорию стали обозначают соответствующей цифрой пра­вее индекса степени раскисления, например Ст5ГпсЗ означает: сталь группы А, марки Ст5, с повышенным содержанием марганца, полуспо­койная, третьей категории. В случае заказа стали без указания степени раскисления, но определенной категории последняя пишется за номе­ром марки через тире, например Ст4-3. Сталь первой категории пишется без указания номера последней, например Ст4пс.

Химический состав сталей группы Ане регламентируют, а гарантиру­ют их механические свойства .Стали этой группы применяют обычно для деталей, не подвергаемых в процессе изготовления горячей обработке (сварке, ковке и др.).

Cmаль группы Бпоставляют по химическому составу и применяют для деталей, которые проходят в процессе изготовления термообработку и горячую обработку давлением (штамповку, ковку). Механические свойства стали группы Б не гарантируют.

Сталь группы Впоставляют по механическим свойствам, соответству­ющим нормам Для стали группы А, и по химическому составу, соответ­ствующему нормам для стали группы Б. Сталь группы В используют в основном для сварных конструкций.

Стали углеродистые качественные конструкционные.От сталей обык­новенного качества они отличаются меньшим содержанием серы, фос­фора и других вредных примесей, более узкими пределами содержания углерода в каждой марке и большинстве случаев более высоким содер­жанием кремния (Si) и марганца (Мn).

Сталь маркируют двузначными числами, которые обозначают содер­жание углерода в сотых долях процента, и поставляют с гарантирован­ными показателями химического состава и механических свойств.По степени раскисления сталь подразделяют на кипящую (кп), полу­спокойную (пс), спокойную (без указания индекса). Буква Г в марках сталей указывает на повышенное содержание марганца (до 1%).

Табл. 3.

Механические свойства качественной конструкционной стали

Сталь углеродистую качественную поставляют катаной, кованой, ка­либрованной, круглой с особой отделкой поверхности (серебрянка).

Стали углеродистые специального назначения.К этой группе относят ста­ли с хорошей и повышенной обрабатываемостью резанием (автоматные стали). Они предназначены а основном для изготовления деталей массо­вого производства. При обработке таких сталей на станках-автоматах об­разуется короткая и мелкая стружка, снижается расход режущего инст­румента и уменьшается шероховатость обработанных поверхностей.

Автоматные стали с повышенным содержанием серы и фосфора имеют хорошую обрабатываемость. Обрабатываемость резанием улучшают так­же введением в стали технологических добавок селена, свинца, теллура.

Автоматные стали маркируют буквой А и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Применяют сле­дующие марки автоматной стали: А12,А20, АЗО, А40Г. ИзсталиА12 из-ГОТОВ1ЯЮТ неответственные детали, из стали других марок — более ответ­ственные детали, работающие при значительных напряжениях и повы­шенных давлениях. Сортамент автоматной стали предусматривает изго­товление сортового проката в виде прутков круглого, квадратного и шес­тигранного сечений. Эти стали не применяют для изготовления сварных конструкций.

Стали листовые для котлов и сосудов, работающих под давлением, применяют для изготовления паровых котлов, судовых топок, камер горе­ния газовых турбин и других деталей. Они должны работать при пере­менных давлениях и температуре до 450"С. Кроме того, котельная сталь должна хорошо свариваться. Для получения таких свойств в углеродис­тую сталь вводят технологическую добавку (титан) и дополнительно раскисляют ее алюминием. Выпускают следующие марки углеродистой котельной стали 12К, 15К, 16К, 18K.20K.22Kc содержанием в них угле­рода от 0,08 до 0,28%. Эти стали поставляют в виде листов с толщиной до 200 мм и поковок в состоянии после нормализации и отпуска (см. гл. V).

studfiles.net

5.7. Порошковые стали специального назначения.

Использование порошковых материалов для изготовления изделий, эксплуатируемых в экстремальных условиях, обусловило необходимость создания сталей и сплавов, работающих при повышенных нагрузках, в условиях воздействия коррозионных сред, пониженных и повышенных температур. К числу таких порошковых материалов относятся мартенситностареющие, антикоррозионные и другие стали.

Мартенситностареющие порошковые стали. Мартенситностареющие порошковые стали относятся к разряду высокопрочных сталей, которые по своим свойствам не уступают литым и кованым сталям соответствующего состава. Возможность введения в них повышенного содержания титана (до 2-3%) позволяет увеличить их прочность до 2000 МПа при относительном удлинении 2-3% и ударной вязкости ан = 300-400 кДж/м2.

В мартенситностареющих сталях общим является низкое содержание углерода (не более 0,03%), суммарное содержание кремния и марганца не более 0,2% (допустимое содержание каждого из них не более 0,12%), низкое содержание серы и фосфора (не более 0,01% каждого). В табл. 12 приведены составы и свойства некоторых порошковых мартенситностареющих сталей.

Таблица 12.

Состав и свойства мартенситностареющих порошковых сталей, спеченных при 1250 оС в течение 4 ч.

Получают высокопрочные мартенситностареющие стали путем холодного прессования либо смеси чистых порошковых компонентов, либо смеси железного порошка с гидридами, а также из галоидных соединений легирующих элементов, которые, разлагаясь при спекании, обеспечивают получение более однородной структуры. Наибольшая дисперсность структуры и ее высокая однородность при спекании, отсутствие в структуре спеченных сталей ликвации достигаются при использовании распыленных порошковых мартенситностареющих сталей.

Спекание прессовок производят при температуре 1250-1300°С в течение 3-4 ч. Дальнейшее повышение прочностных свойств может быть достигнуто после холодной пластической деформации (степень деформации 30-90%) с последующим старением при 400-500°С, а также сочетанием закалки, пластической деформации и старения.

Среда при спекании, термической обработке (закалке, старении) определяется составом стали. Стали, не содержащие титан, могут обрабатываться в водороде, аргоне, вакууме; содержащие титан — только в остроосушенном и очищенном аргоне и вакууме. Высокие свойства мартенситностареющих сталей по сравнению с обычными инструментальными сталями позволяют рекомендовать их для изготовления инструмента, работающего при значительных статических и динамических нагрузках. Так, вырубные штампы из порошковой мартенситностареющей стали имеют в 10-15 раз более высокую стойкость по сравнению со штампами из кованой стали Х12Ф1.

Антикоррозионные порошковые стали. Технология изготовления порошковых изделий из антикоррозионных порошковых сталей включает все этапы, которые присущи процессу изготовления обычных конструкционных деталей. Спекают изделия из антикоррозионных сталей при 1150-1350°С в течение 3-6 ч. Однако из-за высокого сродства к кислороду хрома, содержащегося в повышенном количестве в антикоррозионных сталях, при спекании применяют либо вакуум, либо остроосушенный водород с точкой росы не менее 55-60 °С. Спекание в водороде и вакууме обеспечивает рафинирование металла от оксидов и других вредных примесей, что повышает механические и химические свойства изделий. В некоторых случаях допускается спекание в остроосушенном диссоциированном аммиаке. В связи с тем, что спекание в диссоциированном аммиаке сопровождается образованием нитридов хрома, которые охрупчивают изделия и понижают их коррозионную стойкость, охлаждение после спекания рекомендуется проводить быстро. При низкой степени осушки водорода и диссоциированного аммиака желательно применять засыпки с веществами, обладающими большим сродством к кислороду (порошки титана, хрома).

Коррозионная стойкость порошковых антикоррозионных сталей зависит от пористости и наличия примесей. Наличие пор свыше 5-10% повышает скорость коррозии в десятки и даже сотни раз. В связи с этим рекомендуется применение беспористых изделий, получаемых путем горячей ковки, штамповки пористых (свыше 20-25 % пор) заготовок. В этом случае по механическим и химическим свойствам порошковые детали не уступают изделиям, изготовленным из литых и кованых сталей соответствующего состава. В целях повышения механических свойств рекомендуется после горячей ковки проводить диффузионный отжиг. Антикоррозионные порошковые стали широко используются взамен кованых при изготовлении большого числа конструкционных изделий, фильтрующих элементов и т. п. Так, мартенситная сталь СП20Х13 может применяться для изготовления средне- и тяжелонагруженных деталей, работающих в условиях повышенной влажности, а также для изготовления износостойких изделий. Ферритная сталь СПХ25, обладая высокой коррозионной стойкостью, применяется для изготовления коррозионно-стойких сильно нагруженных деталей, работающих в экстремальных условиях и агрессивных средах.

studfiles.net

1.8. Стали специального назначения

1.8.2. Атмосферостойкие стали. Стальные строительные конструкции защищают от коррозии лакокрасочными покрытиями, которые приходится периодически во­ зобновлять. На грунтовку и окраску расходуется значительная доля стоимости и трудозатрат по изготовлению, монтажу и эксплуатации конструкций. С увеличени­ ем объема капитального строительства эти расходы непрерывно возрастают. По­ этому важное народнохозяйственное значение имеют материалы, не требующие защитных покрытий, или те из них, на которые срок службы покрытий сущест­ венно увеличивается. Таким материалом являются атмосферостойкие стали [35]; они не представляют собой нержавеющий материал, такой, например, как высоко­ легированная хромоникелевая сталь типа Х18Н10. Легирующие добавки в атмо­ сферостойкой стали недостаточны для полного пассивирования ее поверхности.

Впервый период взаимодействия с атмосферой поведение атмосферостойкой стали с незащищенной поверхностью мало чем отличается от поведения углероди­ стых строительных сталей. Отличие состоит лишь в том, что после одинакового времени действия коррозии атмосферостойкая сталь, благодаря небольшим добав­ кам некоторых легирующих элементов, обнаруживает значительно меньшую поте­ рю массы, причем эта разница с течением времени увеличивается, так как корро­ зия атмосферостойкой стали практически прекращается.

Влага на поверхности металла является непременным условием протекания коррозии. Контактирующая с металлом влага почти всегда содержит растворенные газы, соли, кислоты, что делает ее электролитом, необходимым для развития элек­ трохимической коррозии. На скорость этих процессов влияет величина оммического сопротивления пленки влаги. При малом содержании в ней солей или газов (например в сельской атмосфере) оммическое сопротивление велико и скорость коррозии низкая. В загрязненной промышленной атмосфере, а также в морской атмосфере скорость коррозии заметно выше. Еще значительнее она в морской воде из-завысокой концентрации растворенных солей.

Впромышленной атмосфере содержится сернистый газ (S02), который окисля­ ется кислородом в электролите до серной кислоты и, как полагают, оказывает на атмосферную коррозию сильное ускоряющее (каталитическое) действие.

Образующийся на поверхности стали гидрат закиси железа Fe(OH)2 с течением времени окисляется в гидрат окиси железа FeOOH, являющийся (наряду с маг­ нитным оксидом железа Fe30 4) основным компонентом ржавчины. Физико­ механические свойства слоя продуктов коррозии: плотность, твердость, раствори­ мость, прочность сцепления с металлической поверхностью при прочих равных условиях зависят от ряда факторов: степени и режима влажности, химического состава стали и коррозионной среды (атмосферы), температуры металла, длитель­ ности коррозии, солнечной радиации и др.

С течением времени толщина слоя ржавчины увеличивается; в нем заполняют­ ся поры и трещины, что затрудняет транспортирование влаги и кислорода к гра­ нице раздела с металлом и миграцию от нее образующихся ионов железа. Все это замедляет коррозию, вследствие чего потеря массы стали от продолжительности коррозии выражается плавной затухающей кривой (рис. 1.19). Вместе с тем на по­ верхности обычной углеродистой стали в условиях достаточной смачиваемости коррозия никогда не прекращается, так как образующийся мягкий пористый слой ржавчины слабо блокирует массоперенос.

При наличии в стали легирующих элементов: меди, никеля, хрома, молибдена, титана, кремния и др. они также участвуют в реакциях электрохимической корро­ зии, причем образующиеся соединения этих элементов, попадая в слой ржавчины, способны оказывать значительное влияние на его физико-механическиесвойства.

studfiles.net

Маркировка металлов и сплавов

Чугуны

Чугунами называют сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода превышает 2,14%.механические свойства и области применения чугуна определяются его структурой, в которой важнейшую роль играет углеродная составляющая сплава. По виду последней различают белые, серые, высокопрочные и ковкие чугуны. Углерод в составе чугуна может быть в виде карбида Fe3C, графита и их смеси.

В белом чугуне весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида. В других чугунах углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита, что определяет

прочностные свойства сплава, их подразделяют на:

1) серые - пластинчатая или червеобразная форма графита;

2) высокопрочные - шаровидный графит;

3) ковкие - хлопьевидный графит.

Серый чугун — наиболее широко применяемый вид чугуна (машиностроение, сантехника, строительные конструкции) — имеет включения графита пластинчатой формы. Для деталей из серого чугуна характерны малая чувствительность к влиянию внешних концентраторов напряжений при циклических нагружениях и более высокий коэффициент поглощения колебаний при вибрациях деталей (в 2-4 раза выше, чем у стали). Важная конструкционная особенность серого чугуна — более высокое, чем у стали, отношение предела текучести к пределу прочности на растяжение. Наличие графита улучшает условия смазки при трении, что повышает антифрикционные свойства чугуна. Свойства серого чугуна зависят от структуры металлической основы, формы, величины, количества и характера распределения включений графита. Перлитный серый чугун имеет высокие прочностные свойства и применяется для цилиндров, втулок и др. нагруженных деталей двигателей, станин и т.д. Для менее ответственных деталей используют серый чугун с ферритно-перлитной металлической основой.

Белый чугун представляет собой сплав, в котором избыточный углерод, не находящийся в твёрдом растворе железа, присутствует в связанном состоянии в виде карбидов железа Fe3C (цементит) или т. н. специальных карбидов (в легированном чугуне). Кристаллизация белых чугунов происходит по метастабильной системе с образованием цементита и перлита. Белый чугун вследствие низких механических свойств и хрупкости имеет ограниченное применение для деталей простой конфигурации, работающих в условиях повышенного абразивного износа. Легирование белого чугуна карбидообразующими элементами (Cr, W, Mo и др.) повышает его износостойкость.

Половинчатый чугун содержит часть углерода в свободном состоянии в виде графита, а часть — в связанном в виде карбидовека. Применяется в качестве фрикционного материала, работающего в условиях сухого трения (тормозные колодки), а также для изготовления деталей повышенной износостойкости (прокатные, бумагоделательные, мукомольные валки).

Ковким называется чугун в отливках, изготовленных из белого чугун и подвергнутых последующему графитизирующему отжигу, в результате чего цементит распадается, а образующийся графит приобретает форму хлопьев. Ковкий чугун обладает лучшей демпфирующей способностью, чем сталь, и меньшей чувствительностью к надрезам, удовлетворительно работает при низких температурах. Механические свойства ковкого чугуна определяются структурой металлической основы, количеством и степенью компактности включений графита. Металлическая основа ковкого чугуна в зависимости от типа термообработки может быть ферритной, ферритно-перлитной и перлитной. Наиболее высокими свойствами обладает ковкий чугун, имеющий матрицу со структурой зернистого перлита; им можно заменять литую или кованую сталь. В тех случаях, когда требуется повышенная пластичность, применяют ферритный ковкий чугун. Для интенсификации процесса графитизации при термообработке ковкий чугун модифицируют Te, В, Mg и др. элементами. Ковкий чугун используют в основном в автомобиле-, тракторо- и сельхозмашиностроении.

Высокопрочный чугун, характеризующийся шаровидной или близкой к ней формой включений графита, получают модифицированием жидкого чугуна присадками Mg, Ce, Y, Ca и некоторых др. элементов. Шаровидный графит в наименьшей степени ослабляет металлическую матрицу, что приводит к резкому повышению механических свойств чугуна с чисто перлитной или бейнитной структурой, приближая их свойства к свойствам углеродистых сталей. Такой чугун применяется для замены стальных литых и кованых деталей (коленчатые валы двигателей, компрессоров и т.д.), а также деталей из ковкого или обычного серого чугуна.

Легированные чугуны. Для улучшения прочностных, эксплуатационных характеристик или придания чугуну особых свойств (износостойкости, жаропрочности, жаростойкости, коррозионностойкости, немагнитности и т.д.) в его состав вводят легирующие элементы (Ni, Cr, Cu, Al, Ti, W, V, Mo и др.).

Маркировка чугунов.

Обозначения марок доменных чугунов содержат буквы и цифры. Буквы указывают основное назначение чугуна: П — передельный для кислородно-конверторного и мартеновского производства и Л — литейный для чугунолитейного производства. Литейный коксовый чугун обозначают ЛК, в отличие от чугуна, выплавленного на древесном угле (ЛД). С увеличением числа в обозначении марки уменьшается содержание кремния (например, в чугуне ЛК5 содержится меньше кремния, чем в чугуне ЛК4). Каждая марка чугуна в зависимости от содержания Mn, Р, S подразделяется соответственно на группы, классы и категории. Марки чугуна литейного производства, как правило, обозначаются буквами, показывающими основной характер или назначение чугуна:

СЧ — серый чугун (ферритные -СЧ10,СЧ15, СЧ18; перлитные -СЧ30,СЧ35, СЧ40 ; сталистые- СЧ24,СЧ25 ). Буквы: С-серый ,Ч – чугун .Цифры соответствуют минимальному значению временного сопротивления при растяжении в кг/ мм2.

ВЧ — высокопрочный ( ВЧ35,ВЧ40, ВЧ60, ВЧ100 ). Буквы В-высокопрочный , Ч-чугун. Цифры соответствуют минимальному значению временного сопротивления при растяжении в кг/ мм2.

КЧ — ковкий ( ферритные- КЧ37-12, КЧ35-10; перлитные- КЧ50-4, КЧ56-4,КЧ60-3). Буквы: К-ковкий,Ч-чугун. Первая цифра соответствуют минимальному значению временного сопротивления при растяжении в кг/ мм2, вторые -относительное удлинение в %.

АЧС, АЧВ, АЧК - антифрикционный чугун ( АЧС-1,АЧС-2, АЧВ-2 ). Буква А впереди означает то, что чугун антифрикционный. Цыфра- порядковый номер по ГОСТУ

Легированный чугун – ЧХ28, ЧХ32, ЧС13, ЧН15Д7,ЧН19Х3Ш. Обозначение марок легированных чугунов состоит из букв, указывающих, какие легирующие элементы входят в состав чугуна, и стоящих непосредственно за каждой буквой цифр, характеризующих среднее содержание данного легирующего элемента; при содержании легирующего элемента менее 1,0% цифры за соответствующей буквой не ставятся. Условное обозначение химических элементов такое же, как и при обозначении сталей (Сталь). Пример обозначения легированных чугунов: ЧН19ХЗ — чугун, содержащий ~19% Ni и ~3% Cr. Если в легированном чугуне регламентируется шаровидная форма графита, в конце марки добавляется буква Ш (ЧН19ХЗШ).

              Углеродистые конструкционные стали

• Стали углеродистые обыкновенного качества

• Стали углеродистые качественные конструкционные

• Стали углеродистые специального назначения

• Стали листовые

Стали углеродистые обыкновенного качества

Эти наиболее широко распро­страненные стали поставляют в виде проката в нормализованном состоянии и применяют в ма­шиностроении, строительстве и в других отрас­лях народного хозяйства.

Углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрами от 0 до 6. Цифры — это условный номер марки. Чем боль­ше число, тем больше содержание углерода, вы­ше прочность и ниже пластичность.

В зависимости от назначения и гарантируе­мых свойств углеродистые стали обыкновенного качества поставляют трех групп: А, Б, В (табл. 1). Индексы, стоящие справа от номера марки, означают: кп — кипящая, пс — полуспокойная, сп — спокойная сталь. Между индексом и номе­ром марки может стоять буква Г, что означает повышенное содержание марганца. В обозначе­ниях марок слева от букв Ст указаны группы (Б и В) стали.

По требованиям к нормируемым показате­лям (химического состава и механических свойств) стали обыкновенного качества подраз­деляют на категории. Категорию стали обозначают соответствующей цифрой правее индекса сте­пени раскисления, например Ст5ГпсЗ означает: сталь группы А, марки Ст5, с повышенным со­держанием марганца, полуспокойная, третьей ка­тегории. В случае заказа стали без указания сте­пени раскисления, но определенной категории, последняя пишется за номером марки через ти­ре, например Ст4—3. Сталь первой категории пи­шется без указания номера последней, например Ст4пс.

Химический состав сталей группы А не рег­ламентируют, а гарантируют    их    механические свойства .

Углеродистые стали обыкновенного качества 

Стали этой группы применяют обычно для деталей, не подвергаемых в процес­се изготовления горячей обработке (сварке, ковке и др.).

Сталь группы Б поставляют по химическому составу и применяют для деталей, которые про­ходят в процессе изготовления термообработку и горячую обработку давлением (штамповку, ковку). Механические свойства стали группы Б не гарантируют.

Механические свойства углеродистой стали обыкновенного качества

Сталь группы В поставляют по механическим свойствам, соответствующим нормам для стали группы А, и по химическому составу, соответст­вующему нормам для стали группы Б. Сталь группы В используют в основном для сварных конструкций.

  Стали углеродистые качественные конструк­ционные

От сталей обыкновен­ного качества они отличаются меньшим содер­жанием серы, фосфора и других вредных приме­сей, более узкими пределами содержания угле­рода в каждой марке и в большинстве случаев более высоким содержанием кремния (Si) и марганца (Мn).

Сталь маркируют двузначными числами, ко­торые обозначают содержание углерода в сотых долях процента, и поставляют с гарантирован­ными показателями химического состава и меха­нических свойств (см. табл.). По степени раскисле­ния сталь подразделяют на кипящую (кп), полу­спокойную (пс), спокойную (без указания ин­декса). Буква Г в марках сталей указывает на. повышенное содержание марганца  (до 1%).

 Механические свойства качественной конструкционной стали

Сталь углеродистую качественную поставля­ют катаной, кованой, калиброванной, круглой с особой отделкой поверхности (серебрянка)

Стали углеродистые специального назначе­ния.

К этой группе относят стали (ГОСТ 1414—75) с хорошей и повышенной обрабатываемостью резанием (автоматные стали). Они пред­назначены в основном для изготовления деталей массового производства. При обработке таких сталей на станках-автоматах образуется корот­кая и мелкая стружка, снижается расход режу­щего инструмента и уменьшается шероховатость обработанных поверхностей.

Автоматные стали с повышенным содержани­ем серы и фосфора имеют хорошую обрабаты­ваемость. Обрабатываемость резанием улучшают также введением в стали технологических доба­вок селена, свинца, теллура.

Автоматные стали маркируют буквой А и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Применяют следующие марки автоматной стали: А12, А20, А30, А40Г. Из стали А12 изготовляют неответст­венные детали, из сталей других марок — более ответственные детали, работающие при значи­тельных напряжениях и повышенных давлениях. Сортамент автоматной стали предусматривает изготовление сортового проката в виде прутков круглого, квадратного и шестигранного сечений. Эти стали не применяют для изготовления свар­ных конструкций.

                Стали листовые ( котельные)

Применяют для котлов и сосудов, работающих под давлением, для изготовления паровых котлов, судовых топок, камер горения газовых турбин и других деталей. Они должны работать при переменных давлениях и температуре до 450° С. Кроме того, котельная сталь должна хоро­шо свариваться. Для получения таких свойств в углеродистую сталь вводят технологическую до­бавку (титан) и дополнительно раскисляют ее алюминием. Выпускают следующие марки угле­родистой котельной стали 12К, 15К, 16К, 18К, 20К, 22К с содержанием в них углерода от 0,08 до 0,28%. Эти стали поставляют в виде листов с толщиной до 200 мм и поковок в состоянии пос­ле нормализации и отпуска.

             Легированные конструкционные стали

• Цементуемые легированные стали

• Улучшаемые легированные стали

• Высокопрочные легированные стали

Для улучшения физических, химических, проч­ностных и технологических свойств стали леги­руют, вводя в их состав различные легирующие элементы (хром, марганец, никель и др.). Стали могут содержать один или несколько легирую­щих элементов, которые придают им специаль­ные свойства.

Влияние легирующих элементов. Легирующие элементы вводят в сталь для повышения ее кон­струкционной прочности. Основной структурной составляющей в конструкционной стали являет­ся феррит, занимающий в структуре не менее 90% по объему. Растворяясь в феррите, легирую­щие элементы упрочняют его. Твердость феррита (в состоянии после нормализации) наиболее сильно повышают кремний, марганец и никель — элементы с решеткой, отличающейся от решетки α-Fе. Молибден, вольфрам и хром влияют сла­бее.

Большинство легирующих элементов, упрочняя феррит и мало влияя на пластичность, сни­жают его ударную вязкость (за исключением ни­келя). При содержании до 1% марганец и хром повышают ударную вязкость. Свыше этого со­держания ударная вязкость снижается; достигая уровня нелегированного феррита при 3% Cr и 1,5% Мn.

Увеличение содержания углерода в стали уси­ливает влияние карбидной фазы, дисперсность которой зависит от термической обработки и со­става сплава. В значительной степени повыше­нию конструктивной прочности при легировании стали способствует увеличение прокаливаемости. Наилучший результат по улучшению прокаливае­мости стали достигают при ее легировании не­сколькими элементами, например Сr + Мо, Сr + Ni, Сr + Ni + Мо и другими сочетаниями раз­личных элементов.

Высокая конструктивная прочность стали обеспечивается рациональным содержанием в ней легирующих элементов. Избыточное легиро­вание (за исключением никеля) после достиже­ния необходимой прокаливаемости приводит к снижению вязкости и облегчает хрупкое разру­шение стали.

Хром — оказывает благоприятное влияние на механические свойства конструкционной стали. Его вводят в сталь в количестве до 2%; он раст­воряется в феррите и цементите.

Никель — наиболее ценный легирующий элемент. Его вводят в сталь в количестве от 1 до 5%.

Марганец вводят в сталь до 1,5%. Он распределяется между ферритом и цементитом. Никель заметно повышает предел текучести ста­ли, но делает сталь чувствительной к перегреву. В связи с этим для измельчения зерна одновре­менно с никелем в сталь вводят карбидообразующие элементы.

Кремний является некарбидообразующим элементом, и его количество в стали ограничива­ют до 2%. Он значительно повышает предел те­кучести стали и при содержании более 1% сни­жает вязкость и повышает порог хладнолом­кости.

Молибден и вольфрам являются карбидообразующими элементами, которые большей частью растворяются в цементите. Молибден в количестве 0,2—0,4% и вольфрам в количестве 0,8—1,2% в комплекснолегированных сталях спо­собствуют измельчению зерна, увеличивают прокаливаемость и улучшают некоторые другие свой­ства стали.

Ванадий и титан — сильные карбидообразущие элементы, которые вводят в неболь­шом количестве (до 0,3% V и 0,1% Ti) в стали, содержащие хром, марганец, никель, для из­мельчения зерна. Повышенное содержание вана­дия, титана, молибдена и вольфрама в конструк­ционных сталях недопустимо из-за образования специальных труднорастворимых при нагреве карбидов. Избыточные карбиды, располагаясь по границам зерен, способствуют хрупкому разру­шению и снижают прокаливаемость стали.

Бор вводят для увеличения прокаливаемость в очень небольших количествах (0,002— 0,005%).

 Маркировка легированных сталей. Марка ле­гированной качественной стали состоит из соче­тания букв и цифр, обозначающих ее химиче­ский состав. Легирующие элементы имеют сле­дующие обозначения : хром (X), никель (Н), марганец (Г), кремний (С), молиб­ден (М), вольфрам (В), титан (Т), алюминий (Ю), ванадий (Ф), медь (Д), бор (Р), кобальт (К), ниобий (Б), цирконий (Ц). Цифра, стоящая после буквы, указывает на содержание легирую­щего элемента в процентах. Если цифра не ука­зана, то легирующего элемента содержится до 1,5%. В конструкционных качественных легиро­ванных сталях две первые цифры марки показы­вают содержание углерода в сотых долях про­цента. Кроме того, высококачественные легиро­ванные стали имеют в конце марки букву А, а особо высококачественные — Ш. Например, сталь марки 30ХГСН2А: высококачественная ле­гированная сталь содержит 0,30% углерода, до 1% хрома, марганца, кремния и до 2% никеля; сталь марки 95Х18Ш: особо высококачественная, выплавленная методом электрошлакового пере­плава с вакуумированием, содержит 0,9—1,0% углерода; 17 — 19% хрома, 0,030% фосфора и 0,015% серы.

Легированные конструкционные стали делят на цементуемые, улучшаемые и высокопрочные

Цементуемые     легированные    стали

Цементуемые стали — это низкоуглеродистые (до 0,25% С), низколегированные (до 2,5%) и среднелегированные (2,5—10% суммарное со­держание легирующих элементов) стали. Эти стали (см. табл.) предназначены для деталей ма­шин и приборов, работающих в условиях трения и испытывающих ударные и переменные нагруз­ки. Работоспособность таких деталей зависит от свойств сердцевины и поверхностного слоя ме­талла. Цементуемые стали насыщают с поверх­ности углеродом (цементуют) и подвергают тер­мической обработке (закалке и отпуску). Такая обработка обеспечивает высокую по­верхностную твердость (HRC 58—63) и сохраня­ет требуемую вязкость и заданную прочность сердцевины металла.

Цементуемые легированные стали

Улучшаемые       легированные      стали

Это среднеуглеродистые (0,25—0,6% С) и низколегированные стали. Для обеспечения необходимых свойств (прочности, пластичности, вязкости) эти стали тер­мически улучшают, подвергая закал­ке и высокому отпуску (500—600°С). 

Улучшаемые легированные стали 

Высокопрочные        легированные      стали.

Улучшаемые и цементуемые стали после терми­ческой    обработки    дают  прочность    до    σв = 1300 МПа и вязкость до КС = 0,8 — 1,0 МДж/м2. Для создания новых современных машин такой прочности недостаточно. Необходимы стали с пределами прочности σв = 1500 — 2000 МПа. Для этих целей применяют комплексно-легированные и мартенситостареющие стали. 

studfiles.net

• 
  Аппарат для очистки нержавеющей стали
• 
  Сталь селект 40х
• 
  Сообщение на тему сталь
• 
  Лазерная резка стали
• 
  Трубы стальные водогазопроводные гост 10704 91
• 
  Сталь полосовая
• 
  Вес алюминия и стали
• 
  Как определить содержание углерода в стали
• 
  Сталь 65с2а
• 
  Разрывная нагрузка трос стальной
• 
  Сталь листовая прокатная