1 курс / материаловедение / Маркировка металлов и сплавов ( справочные данные ). Материаловедение маркировка стали

Маркировка металлов и сплавов ( справочные данные )

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

Группы	Гарантируемые свойства в состоянии поставки	Марки (с учетом степени раскисления)	Категории
А	Механические свойства	Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп	1,2,3
Б	Химический состав	Б Ст0, БСт1кп, БСт1сп, БСт2кп, БСт2пс, БСт3кп, БСт3пс, БСт3сп, БСт3Гпс, БСт4кп, БСт4пс, БСт6пс, Б Ст6сп	1,2
В	Механические свойства и химический состав	ВСт1кп, ВСт1пс, ВСт1сп, ВСт2кп, ВСт2пс, ВСт2сп, ВСт3кп, ВСт3пс, ВСт3сп, ВСт3Гпс, ВСт4кп, ВСт4пс, ВСт4сп, ВСт5пс, ВСт5сп	1,2,3,4,5,6

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

Марка

Предел прочности при растяжении,

σв МПа

Относительное удлинение, δ %

Назначение

Ст0

310

Малонагруженные детали: шайбы, прокладки

Ст1

Ст2

310…400

330…420

Малонагруженные детали: болты, шпильки, гайки

Ст3

Ст4

370…470

410…520

Средненагруженные детали: рычаги, оси, кронштейны

Ст5

Ст6

500…640

600

Средненагруженные детали: оси, валы

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

Марка

Предел прочности при растяжении,

σв МПа

Относительное удлинение, δ %

Твердость,

НВ

Назначение

330

340

380

420

131

143

149

163

Малонагруженные детали: шестерни, звездочки, ролики, оси, подвергающиеся цементации

460

500

540

170

179

207

Средненагруженные детали: шестерни, валы, оси

580

610

217

229

Средненагруженные детали: шатуны, валы, шестерни, пальцы

640

660

241

255

Высоконагруженные детали: шестерни, муфты, пружинные кольца, пружины

60Г

70Г

690

710

730

1100

1150

710

800

255

269

285

302

269

285

Пружины, рессоры, эксцентрики и другие детали, работающие в условиях трения

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

Марка	Предел прочности при растяжении, σв МПа,	Относительное удлинение, δ %,	Ударная вязкость, КС,	Назначение
	не менее	не менее	МДж/м2
15ХА	700	12	0,7	Небольшие детали, работающие в условиях трения при средних давлениях и скоростях
18ХГ 25ХГМ	900 1200	10 10	— 0,8	Ответственные детали, работающие при больших скоростях, высоких давлениях и ударных нагрузках
20ХН 20Х2Н4А	800	14	0,8	Крупные ответственные тяжелонагруженные детали
18Х2Н4МА	1150	12	1,0	Крупные особо ответственные тяжелонагруженные детали, работащие при больших скоростях с наличием вибрационных и динамических нагрузок

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

Марка	Предел прочности при растяжении, σв МПа,	Относительное удлинение, δ %,	Ударная вязкость, КС,	Назначение
	не менее	не менее	МДж/м2
40ХС 40ХФА	1250 900	12 10	0,35 0,9	Небольшие детали, работающие в условиях повышенных напряжений и знакопеременных нагрузок
30ХГСА	1100	10	0,5	Детали, работающие в ус-ловиях старения, и ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках и температуре до 200° С
40ХН2МА	1100	12	0,8	Крупные особо ответственные тяжелонагруженные детали сложной формы

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

28. Конструкционные и инструментальные углеродистые стали. Маркировка, применение

Углеродистые конструкционные стали подразделяются на стали обыкновенного качества и качественные.

Марки сталей обыкновенного качества Ст0, Ст1, Ст2,…, Ст6 (с увеличением номера возрастает содержание углерода). Стали обыкновенного качества, особенно кипящие, наиболее дешевые. Из сталей обыкновенного качества изготовляют горячекатаный рядовой прокат: балки, прутки, листы, трубы. Стали применяют в строительстве для сварных и болтовых конструкций. С повышением содержания в стали углерода свариваемость ухудшается. Стали Ст5 и Ст6, имеющие более высокое содержание углерода, применяют для элементов строительных конструкций, не подвергаемых сварке.

Выплавление качественной углеродистой стали производится при соблюдении строгих условий в отношении состава шихты и ведения плавки и разливки. Качественные углеродистые стали маркируют цифрами 08, 10, 15,…, 85, указывающие среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Низкоуглеродистые стали имеют высокую прочность и высокую пластичность. Стали, не обработанные термически, применяются для малонагруженных деталей, ответственных сварных конструкций, для деталей машин, упрочняемых цементацией. Среднеуглеродистые стали (0.3–0.5 % С) 30, 35, …, 55 применяют после нормализации, улучшения и поверхностной закалки. Эти стали имеют высокую прочность при более низкой пластичности, их применяют для изготовления небольших или крупных деталей, не требующих сквозной прокаливаемости. Стали с высоким содержанием углерода обладают высокой прочностью, износостойкостью. Из этих сталей изготавливают пружины и рессоры, замковые шайбы, прокатные валки.

Конструктивная прочность – это комплекс механических свойств, обеспечивающий длительную и надежную работу материала в условиях его эксплуатации. Конструктивная прочность – это прочность материала конструкции с учетом конструкционных, металлургических, технологических и эксплуатационных факторов.

Учитываются четыре критерия: прочность материала, надежность и долговечность материала в условиях работы данной конструкции. Прочность – способность тела сопротивляться деформациям и разрушению.

Надежность – свойство изделия выполнять заданные функции и сохранять свои эксплуатационные показатели в течение требуемого промежутка времени. Надежность конструкции – это ее способность работать вне расчетной ситуации. Главным показателем надежности является запас вязкости материала, который зависит от состава, температуры, условий нагружения, работы, поглощаемой при распространении трещины.

Сопротивление материала хрупкому разрушению является важнейшей характеристикой, определяющей надежность работы конструкций.

Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния (невозможности его дальнейшей эксплуатации). Долговечность зависит от условий ее работы (это сопротивление износу при трении и контактная прочность, сопротивление материала поверхностному износу, возникающему при трении качения со скольжением).

Инструментальные стали предназначены для изготовления режущего, измерительного инструмента и штампов холодного и горячего деформирования. Основные свойства для инструмента – износостойкость и теплостойкость. Для износостойкости инструмента необходима высокая поверхностная твердость, а для сохранения формы инструмента сталь должна быть прочной, твердой и вязкой. От теплостойкости стали зависит возможная температура разогрева режущего инструмента. Углеродистые инструментальные стали являются наиболее дешевыми. В основном их применяют для изготовления малоответственного режущего инструмента и для штампово-инструментальной оснастки регламентированного размера.

Производятся (ГОСТ 1435-74) качественные (У7, У8, У9) и высококачественные – (У7А, У8А, У9А) углеродистые стали. Буква У в марке показывает, что сталь углеродистая, а цифра – среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква А в конце марки показывает, что сталь высококачественная. Углеродистые стали поставляют после отжига на зернистый перлит. За счет невысокой твердости в состоянии поставки (НВ 187–217) углеродистые стали хорошо обрабатываются резанием и деформируются, что позволяет применять накатку, насечку и другие высокопроизводительные методы изготовления инструмента.

Стали марок У7, У8, У9 подвергают полной закалке и отпуску при 275–350 °C на тростит; так как они более вязкие, то их используют для производства деревообделочного, слесарного, кузнечного и прессового инструмента.

Заэвтектоидные стали марок У10, У11, У12 подвергают неполной закалке. Инструмент этих марок обладает повышенной износостойкостью и высокой твердостью.

Заэвтектоидные стали используют для изготовления мерительного инструмента (калибры), режущего (напильники, сверла) и штампов холодной высадки и вытяжки, работающих при невысоких нагрузках.

Недостатком инструментальных углеродистых сталей является потеря прочности при нагреве выше 200 °C (отсутствие теплостойкости). Инструмент из этих сталей применяют для обработки мягких материалов и при небольших скоростях резания или деформирования.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

tech.wikireading.ru

Классификация и маркировка сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Классификация и маркировка сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов

2012 г

В производстве сварных конструкций используются различные стали и сплавы. Знание основ материаловедения очень важно при изучении дисциплин по специальности 150415 Сварочное производство.

Особое внимание в изучении дисциплины «Материаловедение» уделяется вопросам классификации и маркировки сталей, чугунов и различных сплавов. В пособии изложена систематизированная классификация основных металлических сплавов и их маркировка, приведены многочисленные примеры марок каждой группы сплавов, а также краткое описание и применение этих конструкционных материалов.

СОДЕРЖАНИЕ

I КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ 3

II КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЧУГУНОВ 9

III КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ 11

IV КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ 14

ЛИТЕРАТУРА 19

I КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ

Сталями принято называть сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14% углерода.

В зависимости от химического состава различают стали углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) и легированные стали (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).

Углеродистые стали

Стали классифицируют по различным признакам. Рассмотрим следующие основные признаки:

1.1.1 Химический состав, содержание углерода в стали

1) Низкоуглеродистые стали – содержание углерода до 0,25%.

2) Среднеуглеродистые – содержание углерода составляет 0,25-0,60%.

3) Высокоуглеродистые – содержание углерода превышает 0,6%.

Назначение

По назначению углеродистые стали классифицируют на:

1) конструкционные, которые подразделяются на строительные - содержащие до 0,25% углерода и машиностроительные - содержащие углерода от 0,25 до 0,65%.

2) инструментальные - содержание углерода в них более 0,65%, предназначены для изготовления режущего, измерительного инструментов.

3) с особыми физическими свойствами - специальные - автоматные стали – это низкоуглеродистые стали, имеющие повышенное содержание серы и фосфора, хорошо обрабатываются на токарных станках- автоматах и полуавтоматах. Эти стали маркируются буквой «А» и цифрой, указывающей среднее содержание углерода в сотых долях процента:

Пример: А12- автоматная сталь, содержащая 0,12% С.

Качество

Качество стали в основном зависит от содержания вредных примесей: серы и фосфора. По этому признаку стали подразделяют:

1) стали обыкновенного качества, содержащие до 0,06% S и до 0,07% Р. Эти стали маркируются буквами «Ст».

2) качественные - содержит до 0,035% серы и до 0,035% фосфора.

В марках качественных сталей буквы перед цифрами отсутствуют.

Качественные стали маркируют следующим образом: в начале марки указывают содержание углерода:

а) в сотых долях процента для конструкционных сталей, содержащих до 0,65%С.

Например: 60сп. – сталь углеродистая, конструкционная, качественная, спокойная, содержит 0,60%С.

б) в десятых долях процента для углеродистых инструментальных сталей, которые дополнительно маркируются буквой «У»

Например: У7 – углеродистая, инструментальная, качественная сталь, спокойная (все инструментальные стали хорошо раскислены) содержащая 0,7% углерода.

3) высококачественные - до 0,025% серы и до 0,025% фосфора.

В конце марки ставится буква «А».

Степень раскисления

Раскисление – это процесс удаления из жидкого металла кислорода.

Сталь раскисляют алюминием, марганцем, кремнием.

По степени раскисления существуют:

1. Спокойные стали, т. е. полностью раскисленные; такие стали обозначаются буквами «сп» в конце марки.

2. Кипящие стали, плохо раскисленные, маркируются буквами «кп».

3. Полуспокойные стали, занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими; обозначаются буквами «пс».

1.1.5 Способы выплавки стали (для сталей обыкновенного качества)

1. Мартеновский способ выплавки – в начале марки указывают букву «М».

2. Конвертный способ – в марке присутствует буква «К».

3. Бессемеровский способ – буква «Б».

4. Электрический способ – буква «Э» - электросталь.

1.1.6 Группы поставки гарантии свойств и качества (для сталей обыкновенного качества)

1. Сталь группы А – поставляется потребителям по механическим свойствам, без уточнения химического состава. Стали этой группы маркируются буквами «Ст» и цифрами 0,1,2,3,4,5,6.Цифра означает номер марки и содержание углерода в десятых долях процентов.

2. Сталь группы Б – поставляется потребителям с гарантируемым химическим составом. Химический состав во многом зависит от способа выплавки стали. Если в марке стали присутствует одна из букв (М, К, Б) значит это сталь группы Б – гарантированы химические свойства.

3. Сталь группы В – с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. Их маркируют индексом В.

1.1.7 По содержанию в стали марганца (для качественных и высококачественных сталей)

I группа - с нормальным содержанием марганца (Mn)

II группа – с повышенным содержанием марганца (Mn) (в конце присутствует буква «Г»).

Примеры расшифровок марок углеродистых сталей

Ст 2 – низкоуглеродистая, конструкционная, строительная, обыкновенного качества, группа А – гарантированы механические свойства, содержит 0,2%С.

ВМСт5– среднеуглеродистая сталь, конструкционная, машиностроительная, обыкновенного качества, группы В – гарантированы механические и химические свойства, мартеновский способ выплавки, 0,5%С.

У7А – высокоуглеродистая, инструментальная, высококачественная, с нормальным содержанием марганца, 0,7%С.

08кп- - низкоуглеродистая, конструкционная, строительная, качественная, кипящая, с нормальным содержанием марганца, 0,08%С

А12 – низкоуглеродистая, специальная автоматная, качественная, 0,12%С.

Легированные стали

Элементы, специально вводимые в сталь в определенных количествах с целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами. Стали, в которые добавляют легирующие элементы, называются легированными.

Легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначают русскими буквами.

А - азот

Б - ниобий

В - вольфрам

Г - марганец

Д – медь

Е - селен

К - кобальт

М - молибден

Н - никель

П - фосфор

С - кремний

Р - бор

Ф – ванадий

Ю – алюминий

Т – титан

Ц – цирконий

Ч – редкоземельные металлы

Для легированных сталей принята следующая классификация:

Содержание легирующих элементов

а) Низколегированные стали – суммарное содержание легирующих элементов до 2,5%.

б) Среднелегированные стали; в их состав суммарно входят от 2,5 до 10% легирующих элементов

в) Высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов

Назначение

а) Конструкционная сталь – содержащая до 0,65% углерода.

б) Инструментальная сталь – содержит углерода 0,70% до 1,2%.

в) С особыми химическими и физическими свойствами. К этой группе относятся стали, содержащие хотя бы один легирующий элемент, но свыше 10%.

Качество

а) Качественные стали

б) Высококачественные – в конце марки указывается буква “А”

Первые цифры в маркировке легированных сталей указывают среднее содержание углерода (если однозначная цифра – в десятых долях, если двухзначная цифра – то в сотых долях процента).

Если цифра перед буквами отсутствует, то содержание углерода приблизительно равно 1%.

Буквы указывают на присутствие того или иного легирующего элемента. Цифры, идущие после букв указывают среднее содержание данного легирующего элемента. Если содержание элемента равно ~ 1%, то цифра отсутствует.

Например:

7ХФ - низколегированная сталь; инструментальная, качественная; содержит 0,7%С; 1% хрома; 1% ванадия.

ХВСГ – среднелегированная сталь, инструментальная, качественная, содержит 1%С, 1% хрома; 1% вольфрама; 1% кремния; 1% марганца.

12Х18Н9Т - высоколегированная сталь; с особыми химическими свойствами (жаростойкая), качественная; содержит: 0,12%С, 18% хрома; 9% никеля, 1% титана.

38ХНЗМФА – среднелегированная сталь, конструкционная, высококачественная, содержит: 0,38% С, 1% хрома; 3% никеля, 1% молибдена, 1% ванадия.

Отдельные группы легированных сталей маркируют несколько иначе:

Шарикоподшипниковые стали маркируют буквами «ШХ», после которых указывают содержание хрома в десятых долях процента.

Например: ШХ6 – низколегированная шарикоподшипниковая сталь, инструментальная, качественная, углерода до 1%, хрома- 0,6%

Быстрорежущие стали (сложнолегированные) ГОСТ 19265-73 обозначают буквой «P» (от англ. Rapid- быстрый), цифра стоящая за ней, показывает среднее содержание вольфрама - основного легирующего элемента. Среднее содержание углерода и хрома во всех быстрорежущих сталях составляет соответственно 1% и 4%, поэтому в марке оно не указывается. Содержание остальных легирующих элементов указывается, как обычно, в цифрах, стоящих за их буквенным обозначением.

Например: Р9К10 – высоколегированная, инструментальная, быстрорежущая сталь, качественная; содержащая 1% углерода, 9% вольфрама; 10% кобальта, 4% хрома

Медь и ее сплавы

Техническая чистая медь обладает высокими пластичностью и коррозийной стойкостью, малым удельным электросопротивлением и высокой теплопроводностью.

По чистоте медь подразделяют на следующие группы (ГОСТ 859-78):

M00 – содержание меди не менее 99, 99 %,

М0 - содержит 99,95% меди,

М1 – содержание меди 99, 9% ,

М2 - содержание меди 99,7 %,

М3 - содержание меди 99,5%,

М4 - содержание меди 99,0 %.

По химическому составу сплавы меди подразделяют на латуни и бронзы. По способу обработки: – на литейные, деформируемые.

Сплавы маркируют следующим образом:

Л- латунь, Бр- бронза ; затем следуют буквы , обозначающие основные химические элементы , образующие сплав :

А- алюминий

Mц-марганец

Mг- магний

Су- сурьма

Кд- кадмий

Ц- цинк Ср – серебро

К-кремний

О - олово

Ж - железо

Н – никель

Ф – фосфор С- свинец

Б- бериллий

Мш – мышьяк

Т- титан

Х- хром

Цифры, следующие за буквами, указывают количество данного элемента в процентах.

4.1.1 Латунь ( ГОСТ 15527-70; ГОСТ 17711-80) –сплав меди с цинком (до 50% Zn) и небольшими добавками - алюминия, кремния, свинца, никеля, марганца.

Например: Л- 63- латунь, содержит 63% меди и 37% цинка.

ЛАМш 77-2-0,05 –латунь, содержащая 77% меди , 2% алюминия, 0,055 мышьяка, остальное - цинк.

4.1.2 Бронза – это сплавы меди с оловом, свинцом, алюминием, кремнием и другими элементами. По химическому составу бронзы подразделяют на оловянные и специальные.

Примеры:

Бр А9Мц2Л – бронза, содержащая 9% алюминия, 2% марганца, остальное – медь. Л- указывает, что сплав литейный.

БрОФ8- 0,3 – бронза, содержащая 8% олова, 0,3% фосфора и остальное – медь.

Алюминий и его сплавы

Алюминий – легкий металл, с плотностью 2,7 г/см3, обладающий высокими тепло – и электропроводимостью, стойкий к коррозии.

В зависимости от степени чистоты различают: (ГОСТ11069-74)

Алюминий особой чистоты А999.

Алюминий высокой чистоты А995; А99; А97; А 95

Алюминий технической чистоты А85; А8; А7; А6; А5; А0.

Алюминий маркируют буквой «A» и цифрами, обозначающими доли процента свыше 99,0%. Буква «E» обозначает повышенное содержание железа и пониженное содержание кремния.

Например:

А999 – алюминий особой чистоты, в котором содержится не менее 99,999% алюминия.

А5 – алюминий технической чистоты, в котором содержится 99,5 % алюминия.

А7Е – алюминий технической чистоты, в котором содержится 99,7% алюминия, повышенное содержание железа и пониженное содержание кремния.

Алюминиевые сплавы разделяют на деформируемые и литейные.

Деформируемые алюминиевые сплавы хорошо обрабатываются прокаткой, ковкой, штамповкой. К деформируемым алюминиевым сплавам, не упрочняемым термообработкой относятся сплавы системы Al-Mn; Al-Mg – АМц; АМцС; АМг1; АМг4,5; АМг6. Аббревиатура включает в себя начальные буквы, входящие в состав сплава компонентов и цифры, указывающие содержание легирующего элемента в процентах. К деформируемым алюминиевым сплавам, упрочняемым термической обработкой относятся сплавы, системы Al-Cu-Mg с добавками некоторых элементов (дуралюны, ковочные сплавы), а также высокопрочные и жаропрочные сплавы сложного химического состава. Дуралюмины маркируются буквой «Д» и порядковым номером, например: Д1, Д12, Д18, АК4, АК8. Чистый деформируемый алюминий обозначается буквами «АД» и условным обозначением степени его чистоты: АД04 (>99.98% Al), АД000(>99.80% Al), АД0 (99,5% Al), АД1 (99,3% Al), АД(>98.80% Al).

Литейные алюминиевые сплавы (ГОСТ 2685-75) обладают хорошей жидкотекучестью, имеют сравнительно небольшую усадку и предназначены в основном для фасонного литья. Эти сплавы маркируются: «АЛ» с последующим порядковым номером.

Например: АЛ2, АЛ9, АЛ13, АЛ22, АЛ30.

Титан и его сплавы

Титан – тугоплавкий металл с невысокой плотностью (ρ =4,5 г/см3). Удельная прочность титана выше, чем у многих легированных конструкционных сталей, поэтому при замене сталей титановыми сплавами можно при равной прочности уменьшить массу детали на 40%

Титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается, однако обработка резанием затруднена. Титан отличается высокой химической стойкостью.

Титан почти всегда легируют алюминием, хромом, молибденом, которые повышают его прочность и жаропрочность.

Сплавы титана обозначают буквами «ВТ» или «ОТ», после которых ставят условный номер сплава (ГОСТ 19807 -74)

Химический состав сплава ОТ4-О: 0,2 – 1,4% AI, 0,2 – 1,3% Mn, остальное титан.

ВТ-6: 5,3 – 6,8% AI, 3,5-5,3 % V, остальное Ti

Примеры марок титановых сплавов:

ВТ1-00, ВТЗ- 1; ВТ4; ВТ8; ВТ14.

ОТ4 -0; ОТ4; ОТ4-1.

Магний и его сплавы

Магний – легкий металл серебристо-белого цвета. Плотность равна 1,74 г/см3, температура плавления 651 0С. Магний и его сплавы неустойчивы против коррозии, при повышении температуры Mg интенсивно окисляется и даже самовоспламеняется. Он обладает малой прочностью и пластичностью, поэтому как конструкционный материал чистый магний не используется.

Для повышения химико–механических свойств в магниевые сплавы вводят алюминий, цинк, марганец и др. легирующие добавки.

По способу обработки различают литейные (ГОСТ 2856 –79) и деформируемые (ГОСТ 14957 – 76) сплавы магния.

Литейные магниевые сплавы обозначают буквами «МЛ», а деформируемые – «МА». Цифры, состоящие за буквами, означают условный номер по ГОСТу.

Например:

МЛЗ – магниевый литейный сплав № 3

МА14- магниевый деформируемый сплав № 14.

ЛИТЕРАТУРА

1 Геллер Ю.А. Рахштадт А.Г. Материаловедение. – М.: Металлургия, 1983.

2 Мозберг Р.К. Материаловедение. Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1991.

3 Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. – М.: Высшая школа, 1978.

4 Сидорин И.И., Косолапов Г.Ф., Макарова В.И. Основы материаловедения. Учебник для вузов. – М.: Машиностроение, 1976.

Классификация и маркировка сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов

2012 г

СОДЕРЖАНИЕ

I КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ 3

II КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЧУГУНОВ 9

III КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ 11

IV КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ 14

ЛИТЕРАТУРА 19

Маркировка сталей — Материаловедение | iFREEstore

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.

Качественные углеродистые стали

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, 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 середине 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,

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 %.

Если стали содержат легирующие элемент, то их содержание указывается после обозначения соответствующего элемента.

Углеродистые стали

Низкоуглеродистые стали 05 кп, 08, 10, 10 пс обладают малой прочностью высокой пластичностью. Применяются без термической обработки для изготовления малонагруженных деталей – шайб, прокладок и т.п.

Среднеуглеродистые стали 35, 40, 45 применяются после нормализации, термического улучшения, поверхностной закалки.

В нормализованном состоянии по сравнению с низкоотпущенным обладают большей прочностью, но меньшей пластичностью. После термического улучшения наблюдается наилучшее сочетание механических свойств. После поверхностной закалки обладают высокой поверхностной твердостью и сопротивлением износу.

Высокоуглеродистые стали 60, 65, 70,75 используются как рессорно-пружинные после среднего отпуска. В нормализованном состоянии – для прокатных валков, шпинделей станков.

Достоинства углеродистых качественных сталей – дешевизна и технологичность. Но из-за малой прокаливаемости эти стали не обеспечивают требуемый комплекс механических свойств в деталях сечением более 20 мм.

ifreestore.net

Лекция 10 Стали. Классификация и маркировка сталей - Лекции по материаловедению

Лекции по материаловедениюскачать (734.6 kb.)

Доступные файлы (23):

содержание

Лекция 10.doc

Реклама MarketGid: Лекция 10

Стали. Классификация и маркировка сталей.

Влияние углерода и примесей на свойства сталей
Влияние углерода.
Влияние примесей.
Назначение легирующих элементов.
Распределение легирующих элементов в стали.
Классификация и маркировка сталей
Классификация сталей
Маркировка сталей
Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380).
Качественные углеродистые стали
Качественные и высококачественные легированные стали
Легированные конструкционные стали
Легированные инструментальные стали
Быстрорежущие инструментальные стали
Шарикоподшипниковые стали

Стали являются наиболее распространенными материалами. Обладают хорошими технологическими свойствами. Изделия получают в результате обработки давлением и резанием.

Достоинством является возможность, получать нужный комплекс свойств, изменяя состав и вид обработки. Стали, подразделяют на углеродистые и легированные.

Влияние углерода и примесей на свойства сталей

Углеродистые стали являются основными. Их свойства определяются количеством углерода и содержанием примесей, которые взаимодействуют с железом и углеродом.

Влияние углерода.

Влияние углерода на свойства сталей показано на рис. 10.1Рис.10.1. Влияние углерода на свойства сталей

С ростом содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита, при одновременном снижении доли феррита. Изменение соотношения между составляющими приводит к уменьшению пластичности, а также к повышению прочности и твердости. Прочность повышается до содержания углерода около 1%, а затем она уменьшается, так как образуется грубая сетка цементита вторичного.

Углерод влияет на вязкие свойства. Увеличение содержания углерода повышает порог хладоломкости и снижает ударную вязкость.

Повышаются электросопротивление и коэрцитивная сила, снижаются магнитная проницаемость и плотность магнитной индукции.

Углерод оказывает влияние и на технологические свойства. Повышение содержания углерода ухудшает литейные свойства стали (используются стали с содержанием углерода до 0,4 %), обрабатываемость давлением и резанием, свариваемость. Следует учитывать, что стали с низким содержанием углерода также плохо обрабатываются резанием.

Влияние примесей.

В сталях всегда присутствуют примеси, которые делятся на четыре группы. 1.^ : кремний, марганец, сера, фосфор.

Марганец и кремний вводятся в процессе выплавки стали для раскисления, они являются технологическими примесями.

Содержание марганца не превышает 0,5…0,8 %. Марганец повышает прочность, не снижая пластичности, и резко снижает красноломкость стали, вызванную влиянием серы. Он способствует уменьшению содержания сульфида железа FeS, так как образует с серой соединение сульфид марганца MnS. Частицы сульфида марганца располагаются в виде отдельных включений, которые деформируются и оказываются вытянутыми вдоль направления прокатки.

Содержание кремния не превышает 0,35…0,4 %. Кремний, дегазируя металл, повышает плотность слитка. Кремний растворяется в феррите и повышает прочность стали, особенно повышается предел текучести, . Но наблюдается некоторое снижение пластичности, что снижает способность стали к вытяжке

Содержание фосфора в стали 0,025…0,045 %. Фосфор, растворяясь в феррите, искажает кристаллическую решетку и увеличивает предел прочности и предел текучести , но снижает пластичность и вязкость.

Располагаясь вблизи зерен, увеличивает температуру перехода в хрупкое состояние, вызывает хладоломкость, уменьшает работу распространения трещин, Повышение содержания фосфора на каждую 0,01 % повышает порог хладоломкости на 20…25oС.

Фосфор обладает склонностью к ликвации, поэтому в центре слитка отдельные участки имеют резко пониженную вязкость.

Для некоторых сталей возможно увеличение содержания фосфора до 0,10…0,15 %, для улучшения обрабатываемости резанием.

S – уменьшается пластичность, свариваемость и коррозионная стойкость. Р–искажает кристаллическую решетку.

Содержание серы в сталях составляет 0,025…0,06 %. Сера – вредная примесь, попадает в сталь из чугуна. При взаимодействии с железом образует химическое соединение – сульфид серы FeS, которое, в свою очередь, образует с железом легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 988oС. При нагреве под прокатку или ковку эвтектика плавится, нарушаются связи между зернами. При деформации в местах расположения эвтектики возникают надрывы и трещины, заготовка разрушается – явление красноломкости.

Красноломкость – повышение хрупкости при высоких температурах

Сера снижает механические свойства, особенно ударную вязкость аи пластичность (и ), а так же предел выносливости. Она ухудшают свариваемость и коррозионную стойкость.

2. ^ - газы (азот, кислород, водород) – попадают в сталь при выплавке.

Азот и кислород находятся в стали в виде хрупких неметаллических включений: окислов (FeO, SiO2, Al2O3)нитридов (Fe 2N), в виде твердого раствора или в свободном состоянии, располагаясь в дефектах (раковинах, трещинах).

Примеси внедрения (азот N, кислород О) повышают порог хладоломкости и снижают сопротивление хрупкому разрушению. Неметаллические включения (окислы, нитриды), являясь концентраторами напряжений, могут значительно понизить предел выносливости и вязкость.

Очень вредным является растворенный в стали водород, который значительно охрупчивает сталь. Он приводит к образованию в катанных заготовках и поковках флокенов.

Флокены – тонкие трещины овальной или округлой формы, имеющие в изломе вид пятен – хлопьев серебристого цвета.

Металл с флокенами нельзя использовать в промышленности, при сварке образуются холодные трещины в наплавленном и основном металле.

Если водород находится в поверхностном слое, то он удаляется в результате нагрева при 150…180, лучше в вакууме мм рт. ст.

Для удаления скрытых примесей используют вакуумирование.

3. ^ – специально вводятся в сталь для получения заданных свойств. Примеси называются легирующими элементами, а стали - легированные сталями.

Назначение легирующих элементов.

Основным легирующим элементом является хром (0,8…1,2)%. Он повышает прокаливаемость, способствует получению высокой и равномерной твердости стали. Порог хладоломкости хромистых сталей - (0…-100)oС.

Дополнительные легирующие элементы.

Бор - 0.003%. Увеличивает прокаливаемость, а такхе повышает порог хладоломкости (+20…-60 oС.

Марганец – увеличивает прокаливаемость, однако содействует росту зерна, и повышает порог хладоломкости до (+40…-60)oС.

Титан (~0,1%) вводят для измельчения зерна в хромомарганцевой стали.

Введение молибдена (0,15…0,46%) в хромистые стали увеличивает прокаливаемость, снихает порог хладоломкости до –20…-120oС. Молибден увеличивает статическую, динамическую и усталостную прочность стали, устраняет склонность к внутреннему окислению. Кроме того, молибден снижает склонность к отпускной хрупкости сталей, содержащих никель.

Ванадий в количестве (0.1…0.3) % в хромистых сталях измельчает зерно и повышает прочность и вязкость.

Введение в хромистые стали никеля, значительно повышает прочность и прокаливаемость, понижает порог хладоломкости, но при этом повышает склонность к отпускной хрупкости (этот недостаток компенсируется введением в сталь молибдена). Хромоникелевые стали, обладают наилучшим комплексом свойств. Однако никель является дефицитным, и применение таких сталей ограничено.

Значительное количество никеля можно заменить медью, это не приводит к снижению вязкости.

При легировании хромомарганцевых сталей кремнием получают, стали – хромансиль (20ХГС, 30ХГСА). Стали обладают хорошим сочетанием прочности и вязкости, хорошо свариваются, штампуются и обрабатываются резанием.Кремний повышает ударную вязкость и температурный запас вязкости.

Добавка свинца, кальция – улучшает обрабатываемость резанием. Применение упрочнения термической обработки улучшает комплекс механических свойств.

Распределение легирующих элементов в стали.

Легирующие элементы растворяются в основных фазах железоуглеродистых сплавов ( феррит, аустенит, цементит), или образуют специальные карбиды.

Растворение легирующих элементов в происходит в результате замещения атомов железа атомами этих элементов. Эти амомы создают в решетке напряжения, которые вызывают изменение ее периода.

Изменение размеров решетки вызывает изменение свойств феррита – прочность повышается, пластичность уменьшается. Хром, молибден и вольфрам упрочняют меньше, чем никель, кремний и марганец. Молибден и вольфрам, а твкже кремний и марганец в определенных количествах, снижают вязкость.

В сталях карбиды образуются металлами, расположенными в таблице Менделеева левее железа (хром, ванадий, титан), которые имеют менее достроенную d – электронную полосу.

В процессе карбидообразования углерод отдает свои валентные электроны на заполнение d – электронной полосы атома металла, тогда как у металла валентные электроны образуют металлическую связь, обуславливающую металлические свойства карбидов.

При соотношении атомных радиусов углерода и металла более ^ образуются типичные химические соединения: Fe3C, Mn3C, Cr23C6, Cr7C3, Fe3W3C – которые имеют сложную кристаллическую решетку и при нагреве растворяются в аустените.

При соотношении атомных радиусов углерода и металла менее ^ образуются фазы внедрения: Mo2C, WC, VC, TiC, TaC, W2C – которые имеют простую кристаллическую решетку и трудно растворяются в аустените.

Все карбиды обладают высокой твердостью и температурой плавления.

4. Случайные примеси.

Классификация и маркировка сталей

Классификация сталей

Стали классифицируются по множеству признаков.

По химическому: составу: углеродистые и легированные.
По содержанию углерода:
- низкоуглеродистые, с содержанием углерода до 0,25 %;
- среднеуглеродистые, с содержанием углерода 0,3…0,6 %;
- высокоуглеродистые, с содержанием углерода выше 0,7 %
По равновесной структуре: доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные.
По качеству. Количественным показателем качества является содержания вредных примесей: серы и фосфора:
- , – углеродистые стали обыкновенного качества:
- – качественные стали;
- – высококачественные стали.
По способу выплавки:
- в мартеновских печах;
- в кислородных конверторах;
- в электрических печах: электродуговых, индукционных и др.
По назначению:
- конструкционные – применяются для изготовления деталей машин и механизмов;
- инструментальные – применяются для изготовления различных инструментов;
- специальные – стали с особыми свойствами: электротехнические, с особыми магнитными свойствами и др.

Принято буквенно-цифровое обозначение сталей

Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380).

Стали содержат повышенное количество серы и фосфора

Маркируются Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.

Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная.

Качественные углеродистые стали

^ Маркируются двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, если она отличается от спокойной.

Сталь 08 кп, сталь 10 пс, сталь 45.

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

Сталь У8, сталь У13.

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

^ 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

Обозначения легирующих элементов:

Х – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам,

К – кобальт, Т – титан, А – азот ( указывается в середине марки),

Г – марганец, Д – медь, Ф – ванадий, С – кремний,

П – фосфор, Р – бор, Б – ниобий, Ц – цирконий,

Ю – алюминий

Легированные конструкционные стали

Сталь 15Х25Н19ВС2

Если число не стоит, то содержание элемента не превышает ^

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.

Далее перечисляются легирующие элементы, с указанием их содержания.

Некоторые стали имеют нестандартные обозначения.

Быстрорежущие инструментальные стали

Сталь Р18

В указанной стали содержание вольфрама – 18 %.

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 1 %.

Скачать файл (734.6 kb.)

gendocs.ru

Стали: влияние углерода и примесей на свойства сталей. Классификация и маркировка сталей

Стали являются наиболее распространёнными материалами. Обладают хорошими технологическими свойствами. Изделия получают в результате обработки давлением и резанием.

Достоинством является возможность получать нужный комплекс свойств, изменяя состав и вид обработки. Стали, подразделяют на углеродистые и легированные.

Влияние углерода и примесей на свойства сталей

Влияние углерода.

Влияние углерода на свойства сталей показано на рис. 10.1

Рис.10.1. Влияние углерода на свойства сталей

С ростом содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита, при одновременном снижении доли феррита. Изменение соотношения между составляющими приводит к уменьшению пластичности , а также к повышению прочности и твердости. Прочность повышается до содержания углерода около 1%, а затем она уменьшается, так как образуется грубая сетка цементита вторичного.

Влияние примесей.

В сталях всегда присутствуют примеси, которые делятся на четыре группы. 1.Постоянные примеси: кремний, марганец, сера, фосфор.

Содержание марганца не превышает 0,5…0,8 %. Марганец повышает прочность, не снижая пластичности, и резко снижает красноломкость стали, вызванную влиянием серы. Он способствует уменьшению содержания сульфида железа FeS, так как образует с серой соединение сульфид марганца MnS . Частицы сульфида марганца располагаются в виде отдельных включений, которые деформируются и оказываются вытянутыми вдоль направления прокатки.

Располагаясь вблизи зёрен, увеличивает температуру перехода в хрупкое состояние, вызывает хладоломкость, уменьшает работу распространения трещин, Повышение содержания фосфора на каждую 0,01 % повышает порог хладоломкости на 20…25ºС.

Сера уменьшает пластичность, ухудшает свариваемость и коррозионную стойкость.

Содержание серы в сталях составляет 0,025…0,06 %. Сера – вредная примесь, попадает в сталь из чугуна. При взаимодействии с железом образует химическое соединение – сульфид серы FeS, которое, в свою очередь, образует с железом легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 988ºС. При нагреве под прокатку или ковку эвтектика плавится, нарушаются связи между зёрнами. При деформации в местах расположения эвтектики возникают надрывы и трещины, заготовка разрушается – явление красноломкости.

Красноломкость – повышение хрупкости при высоких температурах

Сера снижает механические свойства, особенно ударную вязкость аи пластичность (и ), а также предел выносливости. Она ухудшают свариваемость и коррозионную стойкость.

2. Скрытые примеси — газы (азот, кислород, водород) – попадают в сталь при выплавке.

Азот и кислород находятся в стали в виде хрупких неметаллических включений: окислов (FeO, SiO2 , Al2O3)нитридов (Fe 2N), в виде твердого раствора или в свободном состоянии, располагаясь в дефектах (раковинах, трещинах).

Для удаления скрытых примесей используют вакуумирование.

3. Специальные примеси, которые специально вводятся в сталь для получения заданных свойств. Примеси называются легирующими элементами, а стали — легированные сталями.

Назначение легирующих элементов.

Дополнительные легирующие элементы.

Бор - 0.003%. Увеличивает прокаливаемость, а также повышает порог хладоломкости (+20…-60) ºС.

Марганец – увеличивает прокаливаемость, однако содействует росту зерна и повышает порог хладоломкости до (+40…-60) ºС.

Титан (~0,1%) вводят для измельчения зерна в хромомарганцевой стали.

Введение молибдена (0,15…0,46%) в хромистые стали увеличивает прокаливаемость, снихает порог хладоломкости до –20…-120 ºС. Молибден увеличивает статическую, динамическую и усталостную прочность стали, устраняет склонность к внутреннему окислению. Кроме того, молибден снижает склонность к отпускной хрупкости сталей, содержащих никель.

Ванадий в количестве (0.1…0.3) % в хромистых сталях измельчает зерно и повышает прочность и вязкость.

Значительное количество никеля можно заменить медью, это не приводит к снижению вязкости.

Добавка свинца, кальция способствует улучшению обрабатываемость резанием. Применение упрочнения термической обработки улучшает комплекс механических свойств.

Распределение легирующих элементов в стали.

Растворение легирующих элементов происходит в результате замещения атомов железа атомами этих элементов. Эти атомы создают в решетке напряжения, которые вызывают изменение ее периода.

Изменение размеров решётки вызывает изменение свойств феррита – прочность повышается, пластичность уменьшается. Хром, молибден и вольфрам упрочняют меньше, чем никель, кремний и марганец. Молибден и вольфрам, а твкже кремний и марганец в определенных количествах, снижают вязкость.

В процессе карбидообразования углерод отдаёт свои валентные электроны на заполнение d электронной полосы атома металла, тогда как у металла валентные электроны образуют металлическую связь, обусловливающую металлические свойства карбидов.

При соотношении атомных радиусов углерода и металла более 0,59 образуются типичные химические соединения: Fe3C, Mn3C, Cr23C6, Cr7C3, Fe3W3C – которые имеют сложную кристаллическую решетку и при нагреве растворяются в аустените.

При соотношении атомных радиусов углерода и металла менее 0,59 образуются фазы внедрения: Mo2C, WC, VC, TiC, TaC, W2C – которые имеют простую кристаллическую решетку и трудно растворяются в аустените.

Все карбиды обладают высокой твердостью и температурой плавления.

4. Случайные примеси.

Классификация и маркировка сталей

Классификация сталей

Стали классифицируются по множеству признаков.

По химическому: составу: углеродистые и легированные.
По содержанию углерода:

а) низкоуглеродистые, с содержанием углерода до 0,25 %;б) среднеуглеродистые, с содержанием углерода 0,3…0,6 %;в) высокоуглеродистые, с содержанием углерода выше 0,7 %

По равновесной структуре: доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные.

По качеству. Количественным показателем качества является содержания вредных примесей: серы и фосфора:

а) углеродистые стали обыкновенного качества:б) качественные стали;в) высококачественные стали.

По способу выплавки:

а) в мартеновских печах;б) в кислородных конверторах;в) в электрических печах: электродуговых, индукционных и др.

По назначению:

а) конструкционные – применяются для изготовления деталей машин и механизмов;б) инструментальные – применяются для изготовления различных инструментов;в) специальные – стали с особыми свойствами: электротехнические, с особыми магнитными свойствами и др.

Маркировка сталей

Принято буквенно-цифровое обозначение сталей

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 существуют 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.

Качественные углеродистые стали

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, 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

Обозначения легирующих элементов:

Х – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам, К – кобальт, Т – титан, А – азот ( указывается в середине 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 обозначением элемента, показывает его содержание в процентах,

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.

Далее перечисляются легирующие элементы с указанием их содержания.

Все легированные инструментальные стали – высококачественные.

Некоторые стали имеют нестандартные обозначения.

Быстрорежущие инструментальные стали

Сталь Р18

В указанной стали содержание вольфрама – 18 %.

Шарикоподшипниковые стали

Сталь ШХ6, сталь ШХ15ГС

xn--80aagiccszezsw.xn--p1ai

Классификация сталей и их маркировка

Классификация сталей, кликните по типу стали для подробного описания.

Конструкционные стали
1. Цементуемые (С<0,2%)
2. Улучшаемые (0,3%<С<0,5%)
3. Азотируемые стали (0,3%<С<0,5%)
4. Пружинно-рессорные (0,5%<С<0,85%)
5. Строительные (С<0,2%)
Инструментальные стали
1. Углеродистые инструментальные стали
2. Низколегированные инструментальные стали
3. Быстрорежущие инструментальные стал
Стали с особенными свойствами
1. Высокопрочные конструкционные стали
  1. Среднеуглеродистые
  2. Мартенситно-стареющие
  3. Метастабильные аустенитные стали
2. Шарикоподшипниковые стали
  1. Износостойкая высокомарганцевая аустенитная сталь
3. Коррозионностойкие (нержавеющие) стали
  1. Хромистые
  2. Хромоникелевые стали
  3. Стали аустенитно-ферритного класса
4. Жаростойкие и жаропрочные стали
  1. Жаростойкие стали
  2. Жаропрочные стали

1. Цементуемые (С<0,2%)

Из цементуемых сталей изготавливают детали испытывающие ударные и знакопеременные нагрузки, подверженные поверхностному износу. Например зубчатые колеса, распределительные валы.

Примеры цементуемых сталей: 10Х, 15ХН, 20ХР.

Маркировка: также как и в углеродистых сталях двухзначное число вначале означает содержание углерода в сотых долях процента, далее пишется буквенное обозначение элемента и его содержание в процентах. (например 10ХВ2Г – 0,1% углерода, 1% хрома, 2% вольфрама, 1% марганца).

Термическая обработка сталей:

отжиг (после идет механическая обработка заготовки),
цементация,
закалка на мартенсит (после возможна обработка холодом),
низкий отпуск.

Свойства после обработки: поверхность твердая (HRC 60-65) (мартенсит отпуска), сердцевина вязкая (HRC 30-35).

2. Улучшаемые (0,3%<С<0,5%)

Из улучшаемых сталей изготавливают детали испытывающие ударные и знакопеременные нагрузки (требуемые свойства прочность). Например валы, шкивы, элементы крепления (болты, гайки, шайбы).
Примеры улучшаемых сталей: 30ХГСА, 45ХН, 50ХФА.
Примеры маркировки: сталь 55Т2КМ – 0,55% углерода, 2% титана, 1% кобальта,
1% молибдена.

Термическая обработка улучшаемых сталей:

отжиг (после идет механическая обработка заготовки),
закалка на мартенсит,
высокий отпуск.

Свойства детали после обработки: прочность (устойчивость к ударам и вибрации) HRC 30-35 (сорбит отпуска). Закалка на мартенсит+ высокий отпуск это улучшение.

3. Азотируемые стали (0,3%<С<0,5%)

Из азотируемых сталей изготавливают детали испытывающие ударные и знакопеременные нагрузки, подверженные поверхностному износу. Например зубчатые колеса, распределительные валы и.т.д.3. Азотируемые стали (0,3%<С<0,5%)
Примеры азотируемых сталей (можно применять те же стали что и для улучшения): 30ХГСА, 45ХН, 50ХФА.

Термическая обработка азотируемых сталей:

отжиг (после идет механическая обработка заготовки),
закалка на мартенсит,
высокий отпуск, азотирование (либо поверхностная закалка ТВЧ).
Свойства детали после обработки:
поверхность твердая и износостойкая HRC 60-65,
сердцевина прочная (устойчивость к ударам и вибрации) HRC 30-35 (сорбит отпуска).

4. Пружинно-рессорные (0,5%<С<0,85%)

Из названия можно догадаться что из пружинно-рессорных сталей изготавливают упругие элементы машин. Например пружины, рессоры, мембраны.
Примеры пружинно-рессорных сталей: 85С2, 65Г, 50ХФА.

Термическая обработка пружинно-рессорных сталей:

отжиг (после идет механическая обработка заготовки),
закалка на мартенсит,
средний отпуск.
Свойства детали после обработки: упругость HRC 40-45 троостит отпуска.

5. Строительные (С<0,2%)

Строительные стали применяются для изготовления металлоконструкциймашин и других инженерных сооружений.
Например сварные конструкции мостов, балок, ферм и.т.д. Примеры строительных сталей: 10ХСНД, 16Г2АФД, 09Г2С. Термическая обработка строительных сталей: подвергают отжигу и нормализации.
Если строительная сталь среднелегированная и высоколегированная может подвергаться закалке на мартенсит и высокому отпуску. Свойства после обработки: строительные конструкции должны быть прочными (устойчивыми к вибрации и ударам) HRC 30-35.

Инструментальные стали предназначены для изготовления инструмента: резцы, фрезы, мерительный инструмент, штампы. Инструментальные стали имеют температуру теплостойкости которая определяет условия их работы.

Температура теплостойкости (красностойкости) – максимальная температура нагрева Инструмента при которой он сохраняет свои рабочие свойства.

Термическая обработка инструментальных сталей: отжиг (далее механическая обработка заготовки из которой будет изготовлен инструмент), закалка ан мартенсит, низкий отпуск. Инструмент должен обладать твердостью HRC 60-65.

Углеродистые инструментальные стали

Примеры маркировки: У9А, У12А. Температура теплостойкости 2000С, что позволяет их использовать при низких скоростях резания менее 25м/мин.

Низколегированные инструментальные стали

Примеры маркировки: 9ХС (0,9% углерода, 1% хрома, 1% кремния), ХВСГ (1% углерода, 1% вольфрама, 1% кремния, 1% марганца). Если в начале марки не стоит число значит углерода 1%, если стоит однозначное число значит оно означает содержание углерода в десятых долях процента. Температура теплостойкости 2000С.

Быстрорежущие инструментальные стали

Из названия становится ясно что их применяют при высоких скоростях резания около 25-50м/мин. Температура теплостойкости 6000С.

Примеры маркировки: Р9, Р6М5 (если в начале марки стали стоит буква Р значит это быстрорежущая инструментальная сталь, буква Р обозначает содержание вольфрама в процентах). Содержание углерода в быстрорежущих сталях 1%.

Высокопрочные конструкционные стали

Высокопрочными называют стали, имеющие предел прочности 1500–2000 МПа.

Для увеличения прочности стали вводится преимущественно никель.

Виды высокопрочных сталей:

Среднеуглеродистые (например 30ХГСН2А, 40ХН2МА, 38ХН3МА) используется для изготовления деталей фюзеляжа, шасси, силовых сварных конструкций.
Мартенситно-стареющие они низкоуглеродистые их дополнительно легируют титаном, алюминием, молибденом (например 03Х13Н8Д2ТМ, 03Х9К14Н6М3Д).

Сталь нагревают до температур 820-8500С. За счет повышенного содержания легирующих элементов охлаждение при закалке на мартенсит проводят на воздухе. В итоге получается так называемый безуглеродистый мартенсит который легко обрабатывается резанием. Далее после закалки проводят старение. Его проводят при температуре 480-5200С затем быстро охлаждают получается перенасыщенный феррит (диаграмма железо-цементит) и выдерживают при комнатной в итоге выделяется третичный цементит. Применяются при низких температурах. Применяют для изготовления тяжелонагруженных деталей:

осей
зубчатых передач двигателя крепежных болтов

Старение металлов – медленное самопроизвольное изменение свойств при комнатной температуре (естественное старение) при небольшой температуре нагрева (искусственное старение).

Метастабильные аустенитные стали (трип-стали) (пример 30Х9Н8М4Г2С2) применяют для изготовления высоконагруженных деталей, тросов.

Процесс получения: нагревают до 10000С-11000С, затем проводят пластическую деформацию при температуре 450-6000С. (применение ограниченно т.к. присутствует необходимость в прокатном и другом оборудовании).

Используется для изготовления подшипников качения. Так как происходит постоянный контакт шариков (роликов) с поверхностями внутреннего и наружного кольца Шарикоподшипниковая сталь должна обладать контактной выносливостью, твердостью и прочностью.

Примеры маркировки: ШХ15, ШХ15СГ (в шарикоподшипниковых сталях 1% углерода). Термическая обработка шарикоподшипниковых сталей: отжиг (после которого проводится механическая обработка и штамповка), закалка (нагрев до температур 840-8600С и охлаждение в масле), охлаждают до 200С для уменьшения остаточного аустенита, низкий отпуск в течении 1-2ч.

Сталь должна иметь минимальное количество неметаллических включений (так как они приводят к преждевременному износу), для этих целей применяют электрошлаковый переплав. Шарики должны быть немного тверже колец. Требуемые свойства: кольца и шарики должны быть твердыми (HRC 60-65).

Износостойкая высокомарганцевая аустенитная сталь

Износостойкая литейная высокомарганцевая аустенитная сталь 110Г13Л (1,1 % углерода, 13 % марганца) работает на износ в условиях абразивного трения, давления и больших динамических нагрузок (такие условия работы характерны для траков гусеничных машин, щек дробилок и др. Термическая обработка: закалка (нагрев до температуры 11000С охлаждение в воде). Обладает износостойкостью только при ударах, когда происходит упрочнение аустенита и образуется мартенсит с кристаллической решеткой ГПУ.

Коррозионностойкие (нержавеющие) стали

Коррозия – это процесс разрушения металла под воздействием внешней среды.

Для коррозионной стойкости в стали вводятся: хром, никель.

Виды коррозионностойких сталей:

Хромистые после охлаждения на воздухе имеют ферритную, мартенситную, мартенситно-ферритную структуру.

Стали 20Х13, 12Х13 применяются для изготовления деталей подверженных ударам, действию слабоагрессивных сред (предметы домашнего обихода, клапана гидравлических прессов, гаечные ключи). Термическая обработка: закалка (нагрев до 1000-11000С охлаждение в масле, высокий отпуск).

Стали 30Х13, 40Х13 применяют для карбюраторных игл, пружин, хирургических инструментов. Термическая обработка: закалка (нагрев до температуры 1000-10500С охлаждение в масле, низкий отпуск). Если требуется более высокая коррозионная стойкость применяют стали с большим содержанием хрома (12Х17, 15Х25Т и др.).

Хромоникелевые стали могут быть аустенитного, аустенитно-мартенситного или аустенитно-ферритного классов.

Из сталей аустенитного класса изготовляют оболочки топливных баков и ракет, криогенной техники. Пример 12Х18Н9.

Термическая обработка:

Закалка (нагрев до температуры 1100-11500С, охлаждение в воде или на воздухе, затем подвергают холодной деформации, аустенит переходит в мартенсит).

Из сталей аустенитно-мартенситного класса изготовляют обшивку, сопловые конструкции и силовые узлы летательных аппаратов. Пример 09Х15Н8Ю. Обладают хорошей свариваемостью. Термическая обработка: закалка (нагревают до температуры 9750С, после этого сталь хорошо обрабатывается резанием и деформируется, затем сталь обрабатывается холодом до -750С, далее проводят средний отпуск).

Стали аустенитно-ферритного класса имеют преимущества в механических свойствах и коррозионной стойкости перед аустенитным классом и применяются в химической и пищевой промышленности, судостроении, авиации, медицине.

Содержат хрома около 18-22%. Пример 08Х22Н6Т.

Жаростойкие и жаропрочные стали

Жаростойкие стали (окалиностойкие) стали работающие в ненагруженном состоянии в газовой среде при высоких температурах. Жаростойкость повышают введением хрома, алюминия и кремния. Примеры: 08Х17Т, 36Х18Н25С2.
Жаропрочные стали

Используются под нагрузкой при температуре свыше 5000С.

Жаропрочные стали перлитного класса применяются для изготовления деталей работающих при температуре 500-5800С и малых нагрузках. Применяются для изготовления трубы пароперегревателей, арматура паровых котлов, детали крепежа. Жаропрочные стали мартенситного класса применяются для изготовления деталей работающих при температурах до 6000С, деталей газовых турбин и паросиловых установок.

idaten.ru

1 курс / материаловедение / Маркировка металлов и сплавов ( справочные данные ). Материаловедение маркировка стали

Маркировка металлов и сплавов ( справочные данные )

28. Конструкционные и инструментальные углеродистые стали. Маркировка, применение

Классификация и маркировка сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов

Маркировка сталей — Материаловедение | iFREEstore

Лекция 10 Стали. Классификация и маркировка сталей - Лекции по материаловедению

Доступные файлы (23):

Лекция 10.doc

Стали: влияние углерода и примесей на свойства сталей. Классификация и маркировка сталей

Классификация сталей и их маркировка

1. Цементуемые (С<0,2%)

2. Улучшаемые (0,3%<С<0,5%)

3. Азотируемые стали (0,3%<С<0,5%)

Углеродистые инструментальные стали

Низколегированные инструментальные стали

Быстрорежущие инструментальные стали

Высокопрочные конструкционные стали

Износостойкая высокомарганцевая аустенитная сталь

Коррозионностойкие (нержавеющие) стали

Виды коррозионностойких сталей:

Жаростойкие и жаропрочные стали