15Углеродистая сталь обыкновенного качества общего назначения. Химический состав, свойства, обозначение, применение. Углеродистая сталь свойства и применение
15Углеродистая сталь обыкновенного качества общего назначения. Химический состав, свойства, обозначение, применение.
Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380).
Стали содержат повышенное количество серы и фосфора
Маркируются Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.
Ст – индекс данной группы стали. Цифры от 0 до 6 - это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочность и снижается пластичность стали. По гарантиям при поставке существует три группы сталей: А, Б и В. Для сталей группы А при поставке гарантируются механические свойства, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется химический состав. Для сталей группы В при поставке гарантируются и механические свойства, и химический состав.
Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная.
18. Общая характеристика процесса графитизации. Классы чугунов по структуре металлической основы. Белый и отбеленный чугун.
Графитизация – процесс образования графита в железоуглеродистых, никелевых, кобальтовых сплавах и др., в частности - в чугунах и сталях. Графитизация может иметь место в металлических сплавах, в которых углерод содержится в виде нестойких карбидов (химических соединений углерода с металлами).
При повышенных температурах карбид может полностью заменяться графитом. Скорость графитизации увеличивается с повышением температуры. Ускоряют графитизацию предварительной закалкой, деформацией, облучением. Кроме того для ускорения графитизации в сталь или чугун обычно вводят кремний или, реже, алюминий. Графитизацию чёрных (железоуглеродистых) сплавов используют при получении изделий из ковкого чугуна и графитизированной подшипниковой и штамповой стали. Графитизация стали обычно ухудшает её механические свойства (снижает прочность и пластичность). Вместе с тем графит, обладая смазочными свойствами, повышает износоустойчивость изделий. Графитизация ряда сплавов (инструментальные режущие, пружинные, котельные и др. стали) также снижает их эксплуатационные качества и поэтому является нежелательной.
В железоуглеродистых сплавах в свободном виде углерод находится в форме графита. Кристаллическая структура графита слоистая. Прочность и пластичность графита низкие. Процесс графитизации начинается при температуре выше 1130°С из расплава и при содержании углерода >0,8%. Интенсивность выделения зависит от количества углерода, скорости охлаждения, давления (при кристаллизации расплава), наличия других химических элементов.
Обычно под скоростью процесса графитизации в технологии определяется величина, обратная продолжительности отжига, обеспечивающего графитизацию.
Процесс графитизации начинается зарождением центров графитизации. Увеличению удельного числа центров графитизации в белом чугуне способствует повышение в чугуне содержания углерода, кремния и элементов, не растворяющихся в цементите и не стабилизирующих его, рафинирование чугуна от газов и инокулирующее модифицирование, выдержка чугуна при нагреве ~400°, ускоренная кристаллизация при затвердевании отливки, ускоренный нагрев и перекристаллизация (эвтектоидное превращение, закалка), деформация чугуна и др.
В процессе графитизации существенную роль играет диффузия, в первую очередь диффузия углерода.
По микроструктуре различают серый чугун (углерод в виде пластинчатого или шаровидного графита), белый чугун (углерод в виде цементита) и ковкий чугун, получаемый отжигом белого чугуна (хлопьевидный графит).
Бе́лый чугу́н - вид чугуна, в котором углерод в связанном состоянии в виде цементита, в изломе имеет белый цвет и металлический блеск. В структуре такого чугуна отсутствуют видимые включения графита и лишь незначительная его часть (0,03-0,30%) обнаруживается тонкими методами химического анализа или визуально при больших увеличениях. Основная металлическая масса белого чугуна состоит из цементитной эвтектики, вторичного и эвтектоидного цементита, а легированного белого чугуна - из сложных карбидов и легированного феррита.Отливки белого чугуна обладают износостойкостью, относительной жаростойкостью и коррозионной стойкостью. Наличие в части их сечения структуры, отличной от структуры белого чугуна, понижает эти свойства. Прочность белого чугуна снижается с увеличением содержания в нём углерода, а следовательно, и карбидов. Твёрдость белого чугуна возрастает с ростом доли карбидов в его структуре, а следовательно, и с увеличением содержания углерода.
Разновидностью белого чугуна является отбеленный чугун, который образуется при быстром охлаждении отливки. Отливки из такого чугуна (валки прокатных станов, вагонные колеса) имеют весьма твердый поверхностный слой с мягкой основной массой, т.е. структура белого чугуна постепенно переходит в серый. Марки Б1, Б2, М1, М2.
По типу структуры металлической основы (матрицы) различают — ферритный, перлитный; имеются также чугуны со смешанной структурой: например феррито-перлитные;
studfiles.net
17. Углеродистая инструментальная сталь. Химический состав, свойства, обозначение, применение.
Инструментальные углеродистые стали обозначают буквой У и цифрами, указывающими среднее содержание углерода в десятых долях процента. Например, маркой У8 обозначают углеродистую инструментальную сталь со средним содержанием 0,8% углерода. Буква А, стоящая в конце марки (У8А, У12А и др.), указывает на высокое качество стали. углеродистые инструментальные стали маркируются буквой У в начале и цифрами, указывающими на среднее содержание углерода в десятых долях процента, и делятся на качественные (У7, У8, У9...У13) и высококачественные (У7А, У8А, У9А...У13А). Из них можно изготавливать инструмент, который в процессе работы не разогревается выше 150 °С. Это ножовочные полотна, напильники, зубила, метчики, плошки и другой слесарный инструмент. Окончательная термическая обработка инструмента заключается в закалке и низком отпуске. Температура отпуска в зависимости от условий работы инструмента может находиться в пределах от 150 °С (напильники) до 350 °С (пилы для дерева). Основными достоинствами инструментальной углеродистой стали по сравнению с легированными сталями являются:
=возможность закалки с низких температур (750...820 °С) и получения высокой твердости и износостойкости поверхностного слоя при сохранении вязкой сердцевины, что важно для ручных метчиков и штампов для высадки, которые работают на износ и с динамическими нагрузками;
= низкая твердость в исходном (отожженном) состоянии, обеспечивающая хорошую обрабатываемость резанием и давлением, что позволяет применять накатку, насечку, плющение и другие высокопроизводительные методы изготовления инструмента
= низкая стоимость.
Вместе с тем низкая теплостойкость, небольшая прокаливаемость (10...15 мм при закалке в воде и 2...8 мм -- в масле), чувствительность к перегреву й пониженная закаливаемость ограничивают область применения этих сталей.
20.Теория термической обработки стали. Фазовые превращения при нагреве. Рост зерна аустенита при нагреве.
Виды ТО стали
СТО – собственно-термическая обработка (предусматривает только температурное воздействие на металл).
ТМО- термомеханическая обработка стали(предусматривает изменение структуры металла за счет как термического, так и деформационного воздействия).
ХТО- химико-термическая обработка стали (в результате взаимодействия с окружающей средой при нагреве меняется состав поверхностного слоя металла и происходит его насыщение различными химическими элементами).
СТО
Включает: отжиг, нормализацию, закалку, отпуск и старение.
Рост зерна аустенита при нагреве.
В момент превращения перлита в аустенит образуется большое количество мелких зерен аустенита. При дальнейшем повышении температуры зерно аустенита начинает расти. Это обусловлено стремлением системы к уменьшению свободной энергии.
Различают наследственно мелкозернистые и наследственно крупнозернистые стали. Под наследственной зернистостью понимают склонность аустенитного зерна к росту, отсюда мелкозернистые стали обладают меньшей склонностью аустенитного зерна к росту в отличие от крупнозернистых сталей. Однако при достижении температур 900-950 0 С барьеры, предшествующие росту зерна в наследственно мелкозернистых сталях устраняются, и происходит более интенсивный рост зерна по сравнению с крупнозернистыми сталями. При превращении перлита в аустенит выделяют начальное зерно – размер зерна в момент превращения П в А. Наследственное зерно – склонность аустенитного зерна к росту. И действительное зерно – размер зерна, полученный при конкретных условиях. На свойства стали оказывает влияние момент действительного зерна. С увеличением размера зерна характеристики прочности, и особенно ударная вязкость снижается, а увеличиваются магнитные и электрические свойства и наоборот.
studfiles.net
15. Углеродистая сталь обыкновенного качества общего назначения. Химический состав, свойства, обозначение, применение.
Углеродистые стали подразделяются на стали обыкновенного качества и качественные стали. В сталях обыкновенного качества количество вредных примесей повышенное (серы до 0,06%, фосфора до 0,08%). Углеродистые стали обыкновенного качества делятся на три группы: А, Б и В.
В зависимости от нормируемых показателей (механических свойств, химического состава) сталь каждой группы подразделяется на категории. Категории определяют те характеристики, которые испытываются в данной стали. Категории в группах следующие: группа А – 1, 2, 3; группа Б – 1, 2; группа В – 1, 2, 3, 4, 5, 6.
Сталь изготовляют следующих марок. Группа А: Ст0. Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6; группа Б: БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6; группа В: ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.
Буквы Ст в марке означают сталь, цифра от 0 до 6 – условный номер марки. Буквы Б и В перед обозначением марки означают группу стали (группа А в обозначении марки не указывается).
Сталь всех групп с номерами марок 1, 2, 3, 4 по степени раскисленности изготовляют кипящей, полуспокойной и спокойной; сталь с номерами 5 и 6 – полуспокойной и спокойной.
Для обозначения степени раскисления стали после номера марки добавляют индексы: кп – кипящая, пс – полуспокойная, сп – спокойная.
Для обозначения категории стали к обозначению марки добавляют в конце номер категории. Первую категорию в обозначении марки не указывают.
Например, марку стали ВСт4пс2 следует расшифровывать так: сталь обыкновенного качества, группы В, полуспокойная, второй категории.
Для обозначения полуспокойной стали с повышенным содержанием марганца в марке после номера ставят букву Г (например, Ст3Гпс).
Стали группы А поставляются с гарантированными механическими свойствами . (Прочностные свойства с повышением номера марки увеличиваются, пластичность понижается.)
Стали группы Б поставляются с нормируемыми показателями по химическому составу. В сталях группы дополнительно допускаются Cr, Ni, Cu(не более 0,3 % кахдого).
Стали группы В поставляются с нормируемыми механическими свойствами и химическим составом. Механические свойства сталей группы В такие же, как и сталей группы А. В сталях марок ВСт3сп категории 3, 4,5 и 6 марок ВСт4пс, ВСт4сп категории 3 гарантированны дополнительно определенные значения ударной вязкости при +20 и –20 ° С.
Для изготовления деталей сваркой рекомендуется использовать стали группы Б.
Назначение сталей обыкновенного качества весьма многообразно: от строительных и малонагруженных конструкций неответственного назначения (Ст1, Ст0, БСт0 и др.) до средненагруженных деталей типа крюков кранов, осей, валов, крепежных днталей (Ст5, ВСт5, Ст6 и др.) Детали из стали Ст6 могут быть подвергнуты значительному упрочнению термической обработкой.
Большое количество углеродистой стали используется для специального назначения: для изготовления мостов (М16С, Ст3 – мост), судовых корпусов (Ст1С, Ст2С, Ст4Ф и т.д.), деталей топок (СТ3т), котлов (Ст3к), железнодорожных рельсов, колес и осей вагонов и др.
studfiles.net
