Высокоуглеродистая сталь: характеристики, свойства, марки и маркировка. Сталь качественная углеродистая
Углеродистая сталь
Углеродистая сталь – сплав железа и углерода – занимает порядка 80% от всего объема металлоизделий. Материал отличается удовлетворительными механическими свойствами, относительно небольшими затратами на производство. Плотность стали (от 7,7 до 7,9)*103 кг/м3.
Сплав хорошо подвергается обработке давлением и резанием. Следует отметить, что материал превосходит в этих свойствах легированный сплав. Вместе с этим, углеродистая сталь менее технологична при термической обработке. В связи с высокой критической скоростью закалки, сплав охлаждается в воде. Это, в свою очередь, приводит к значительным короблениям и деформациям изделий. Чтобы углеродистая сталь обладала одинаковой с легированным сплавом прочностью, ее необходимо отпускать при температуре более низкой. В связи с этим, сохраняются более высокие напряжения, что снижает конструкционную прочность материала.
Углеродистая сталь бывает двух видов: качественная и обыкновенного качества.
Второй вид представлен прокатными изделиями: швеллерами, трубами, уголками, листами, балками, прутками и прочим. В углеродистой стали обычного качества допустимо содержание неметаллических включений, вредных примесей. Разрешена и некоторая степень газонасыщенности материала.
В соответствии с комплексом свойств и назначением углеродистые сплавы подразделяются на группы А, Б и В.
Первая группа (А) применяется при изготовлении деталей без использования горячей обработки. Таким образом, материал сохраняет механические свойства.
Стали из группы Б используют при производстве деталей с применением горячей обработки (например, прокатки, ковки, сварки). В этом случае механические свойства и исходная структура изменяются. Для этих деталей важной является информация о химическом составе. В зависимости от сведений будет определяться и режим горячей обработки.
Стали из группы В используются для изготовления сварных конструкций, ответственных деталей.
Следует отметить, что способ обработки металлического материала влияет на теплопроводность стали. Так, любое воздействие на изделие давлением повышает свойство проводить тепло к менее нагретой его части от более нагретого участка.
Углеродистые стали указанных трех групп обыкновенного качества предназначены для производства разных металлоконструкций, слабонагруженных приборов и деталей машин. Данный тип материала применим в тех случаях, когда работоспособность изделий обеспечивается за счет жесткости. Углеродистые стали с обыкновенным качеством достаточно широко используются в строительной сфере при сооружении железобетонных конструкций. Отдельные сплавы групп В и Б хорошо подвергаются холодной обработке и свариванию. В связи с чем эти стали широко применяют при изготовлении рам, сварных ферм, строительных металлоконструкций, а также крепежных элементов, часть из которых подвергается впоследствии цементированию.
Стали подразделяют также на высоко-, средне- и низкоуглеродистые.
Последние характеризуются высокой пластичностью и малой прочностью в холодном состоянии. Как правило, эти низкоуглеродистые стали изготавливают в виде тонкого листа. Углерод и кремний содержатся в них в малом количестве, вследствие чего эти сплавы отличаются мягкостью.
Стали среднеуглеродистые (номеров 4 и 3), отличаются большой прочностью. Эти сплавы применяют при производстве шестерен, валов, шкивов и прочих деталей сельскохозяйственной и грузовой техники, а также железнодорожных колес, рельсов и других изделий.
Стали высокоуглеродистые (номеров 6 и 5) и с высоким содержанием марганца используют в большинстве случаев при изготовлении высокопрочной проволоки, рессор, пружин и прочих деталей, от которых требуется высокая упругость и износостойкость.
fb.ru
Углеродистая конструкционная сталь.
⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 15Следующая ⇒Конструкционными называют стали, применяемые для изготовления деталей машин и механизмов, конструкций и сооружений. Эти стали могут быть углеродистыми и легированными.
Эти стали должны обладать хорошими технологическими свойствами: легко обрабатываться давлением, резанием, свариваться, прокаливаться, иметь малую склонность к деформации и трещинообразованию.
Углеродистые конструкционные стали делят на стали обыкновенного качества и качественные стали.
Стали обыкновенного качества. Они дешевле, чем качественные. В процессе выплавки они меньше очищаются от примесей (P, S, O, N). Стали отливают в крупные слитки, поэтому в них развита ликвация и они содержат большое количество неметаллических включений. Из них изготавливают детали менее ответственного назначения; горячекатанный сортовой прокат (прутки, швеллеры, уголки), листы, трубы, поковки, работающие при невысоких напряжениях. Их применяют для
строительных, сварных, клепанных и болтовых конструкций, для малоответственных деталей машин.
В зависимости от свойств стали обыкновенного качества подразделяют на три группы (ГОСТ 380-94):
Группа А – стали, поставляемые без уточнения их химического состава в виде листов и различных профилей без последующей обработки давлением, сваркой, или термической обработки.
Маркировка. Углеродистая сталь группы А обозначаются буквами «Ст» и цифрами 1, 2, 3,…6, например, Ст1, Ст2 и т.д. Чем выше число, тем выше прочность и ниже пластичность.
Группа Б – стали, поставляемые с гарантированным химическим составом.
Маркировка. Впереди ставится буква «Б», а в конце – степень раскисления: кп – кипящая сталь, сп – спокойная; пс – полуспокойная, Например, БСт1кп, БСт3 и т.д. Чем выше число, тем больше в стали углерода.
Группа В – стали повышенного качества. Их поставляют с гарантированным химическим составом и механическими свойствами.
Маркировка. В обозначение сталей ставится буква «В», например, ВСт1, ВСт2 и т.д.
Стали групп Б и В применяют в тех случаях, когда при производстве применяют сварку, горячую деформацию или термическую обработку.
Углеродистую сталь обыкновенного качества применяют для изготовления деталей для автомобилей.
Качественные углеродистые стали. В соответствии с ГОСТ 1050-88 выплавляют с соблюдением более строгих условий в отношении сырья, ведения плавки и разливки. К ним предъявляются более высокие требования по химическому составу: содержание серы должно быть менее 0,04%; фосфора – менее 0,035-0,04%, а также неметаллических включений. Кроме того, регламентированы макро- и микроструктуры.
Маркировка. В обозначение качественных углеродистых сталей входят цифры 08, 10, 15, 20 и т.д. до 85, которые указывают среднее содержание углерода в сотых долях процентов; пере цифрами пишется слово «Сталь». Спокойные стали маркируют без букв сп после цифры; полуспокойные и кипящие стали записывают с индексами «пс» и «кп».
Эти стали можно разделить на низкоуглеродистые, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые.
Низкоуглеродистые стали (05кп, 08, 07кп, 10, 10кп) обладают невысокой прочностью и высокой пластичностью. Можно изготавливать детали слабонагруженные и сложной конструкции.
Стали 15. 20, 25 применяют без термической обработки или в нормализованном виде, в виде проката, поковок, труб, листов, ленты и проволоки для менее ответственных деталей.
Среднеуглеродистые стали (30, 35, 40, 45, 50) применяют после нормализации, улучшения и поверхностной закалки для различных деталей. Они имеют более высокую прочность при более низкой пластичности. В отожженном состоянии эти стали хорошо обрабатываются резанием.
Высокоуглеродистые стали (60, 65. 70, 75, 80, 85) и стали с повышенным содержанием марганца (60Г, 65Г, 70Г) в основном используют для изготовления пружин, рессор, высокопрочной проволоки и других изделий с высокой упругостью и износостойкостью.
Качественную конструкционную сталь, предназначенную для повышенной обрабатываемости резанием на станках-автоматах (автоматная сталь), маркируют буквой «А» (А20, А40). Повышенная обрабатываемость резанием достигается увеличением в содержании стали серы, фосфора и свинца.
3.1.3 Инструментальные углеродистые стали. Эти стали предназначены для изготовления режущего, измерительного инструмента, работающего при температуре 150-200ОС вследствие нагревания режущей кромки. Основные качества этих сталей – износостойкость и теплостойкость.
Эти стали относятся к наиболее дешевым. Их применяют для малонагруженного режущего инструмента. Углеродистые стали (ГОСТ 1435-90) бывают качественными (У7, У8, У9, …У13) и высококачественными (У7А, У8А, У9А, … У13А). Буква «У» в марке указывают на то, что сталь углеродистая, а цифра – среднее значение углерода в десятых долях процента; буква «А» в конце обозначает – сталь высококачественная.
Из-за невысокой твердости в состоянии поставки (187-217НВ) углеродистые стали хорошо обрабатываются резанием и деформируются. Что позволяет применять к ним накатку, насечку и другие восокопроизводительные методы изготовления инструмента.
Контрольные вопросы:
1. По каким признакам классифицируют стали?
2. От чего зависит структура стали?
3. Назовите основные постоянные примеси в сталях и их влияние на свойства.
4. Какие виды углеродистых конструкционных сталей вам известны?
5. Назовите группы и способы маркировки сталей обыкновенного качества.
6. Как маркируют низкоуглеродистые стали?
7. Как маркируют среднеуглеродистые стали?
8. Как маркируют высокоуглеродистые стали?
9. Назовите отличительные свойства инструментальных углеродистых сталей.
Чугуны
3.2.1 Общие сведения. Чугун отличается от стали по составу более высоким содержанием углерода; по технологическим свойствам – лучшими литейными качествами, малой способностью к пластической деформации (в обычных условиях не поддается ковке).
Чугуны классифицируют по следующим показателям:
1) состоянию углерода:
ü белый чугун – весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбиды;
ü серый чугун – углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме пластинчатого или волокнистого графита;
ü высокопрочный чугун – углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме шаровидного графита;
ü ковкий чугун – получают в результате отжига отливок из белого чугуна; весь углерод или значительная его часть находится в свободном состоянии в форме хлопьевидного графита;
2) по структуре:
ü ферритный;
ü ферритно-перлитный;
ü перлитный;
3) по химическому составу:
ü нелегированный;
ü легированный – специального назначения.
Таким образом, чугун (кроме белого) отличается от стали наличием в структуре графитовых включений, а между собой чугуны отличаются формой этих включений.
Механические свойства чугунов зависят от структуры, от формы и количества графитовых включений, их размера и характера распределения (см. рисунок 3.1). Графитовые включения определяют технологические и эксплуатационные свойства чугунов. Наличие графита облегчает обработку резанием и повышает износостойкость, а также придает хорошие антифрикционные свойства чугунам вследствие эффекта самосмазывния. Чугун хорошо переносит поверхностные дефекты, но плохо передает упругие колебания, поэтому можно его применять для изготовления деталей корпусов редукторов, когда необходимо гасить вибрацию и резонансные колебания.
Твердость чугунов мало зависит от формы графитовых включений и определяется структурой металлической основы. У ферритных чугунов твердость составляет примерно 150НВ; у ферритно-перлитных примерно 200НВ; перлитных – 250НВ.
а– феррит; б– феррит и перлит;
в– перлит; 1 – пластинчатая;
2 – завихренная; 3 – хлопьевидная;
4 – шаровидная
Рисунок 3.1 Классификация чугуна по структуре металлической основы
Читайте также:
lektsia.com
Качественные углеродистые стали — Мегаобучалка
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.
Автоматные стали.
Автоматными называют стали, обладающие повышенной обрабатываемостью резанием.
Эффективным металлургическим приемом повышения обрабатываемости резанием является введение в сталь серы, селена, теллура, кальция, которые изменяют состав неметаллических включений, а также свинца, который образует собственные включения.
Автоматные стали А12, А20 с повышенным содержанием серы и фосфора используются для изготовления малонагруженных деталей на станках автоматах (болты, винты, гайки, мелкие детали швейных, текстильных, счетных и других машин). Эти стали обладают улучшенной обрабатываемостью резанием, поверхность деталей получается чистой и ровной. Износостойкость может быть повышена цементацией и закалкой.
Стали А30 и А40Г предназначены для деталей, испытывающих более высокие нагрузки.
У автоматных сталей, содержащих свинец, (АС11, АС40), повышается стойкость инструмента в 1…3 раза и скорость резания на 25…50 %.
Легированные хромистые и хромоникелевые стали с присадкой свинца и кальция (АЦ45Г2, АСЦ30ХМ, АС20ХГНМ) используются для изготовления нагруженных деталей в автомобильной и тракторной промышленности.
Автоматные стали подвергают диффузионному отжигу при температуре 1100…1150oС, для устранения ликвации серы.
Состав и сорта чугунов.
Передельный чугун.
Предназначен для переработки в сталь.
Он отличается высокой твёрдостью и износостойкостью, он хрупок и плохо обрабатывается режущими инструментами, в изломе имеет мелкозернистое строение и зеркальную серебристо-белую поверхность. Углерода содержит более 4.3 %.
Литейный (серый) чугун.
Применяется для получения отливок. Цвет в изломе от светло-серого до тёмно-серого (чем темнее чугун, тем больше у него углерода в виде графита и тем он мягче). Отличается от передельного меньшей твёрдостью и хрупкостью, хорошо сопротивляется износу и обрабатывается режущими инструментами. В расплавленном состоянии обладает жидкотекучестью и хорошо заполняет форму. При остывании мало уменьшается в размерах, то есть имеет малую усадку.
Отливки из серого чугуна маркируются в зависимости от их прочности.
В марке буквы СЧ означают серый чугун, первое число - предел прочности на растяжение в кгс/мм2 , второе – предел прочности на изгиб в кгс/мм2.
При быстром охлаждении отливок из серого чугуна в поверхностном слое углерод сохраняется в виде цементита, т. е. имеет структуру белого чугуна. Такое литьё называется отбелённым.
Другие сорта чугуна.
В легированных чугунах, кроме обычных примесей, содержаться легирующие элементы – хром, молибден, никель. Ванадий, титан, улучшающие механические свойства чугуна и придающие ему особые физико-механические свойства. Содержание серы и фосфора в этих чугунах минимальное.
Высокопрочные чугуны получают специальной обработкой - модифицированием жидкого чугуна. Модифицирование заключается в добавлении в жидкий чугун модификаторов (магния, ферросилиция..) Модификаторы создают большое количество дополнительных центров кристаллизации.
Марки высокопрочных чугунов: ВЧ 42-12, ВЧ 45-5, ВЧ 80 -3…( первое число – предел прочности на растяжение, второе - относительное удлинение в %).
Ковкий чугун : КЧ 44-12, КЧ 36 -10……
Имеются также антифрикционные , жаростойкие, немагнитные, другие сорта чугунов.
Контрольные вопросы.
1. В каком виде находится углерод в стали? Что представляет собой цементит?
2. Как влияют кремний и марганец на свойства стали?
3. Что называется красноломкостью и хладноломкостью? Какие химические элементы придают стали эти свойства?
4. На какие группы делится сталь обыкновенного качества?
5. Что означают в марке стали буквы кп, пс, сп?
6. Как маркируются качественные углеродистые стали: конструкционные и инструментальные?
7. Какие марки сталей относятся к низкоуглеродистым, средне- и высокоуглеродистым?
8. Особенности и марки автоматных сталей.
9. Содержание углерода в инструментальных сталях. Как изменяются свойства этих сталей с увеличением содержания углерода?
10. Почему нельзя молотки изготавливать из стали У10, У12?
11. Как маркируются отливки из серого чугуна? Что означают цифры в марке?
Задание.
Смотри приложение «Практическая работа №1 «Классификация и маркировка материалов: углеродистых и легированных сталей и чугунов»».
Лекция 7
Классификация и маркировка легированных сталей. Применение. Влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей.
План:
1. Понятие «легированные стали»
2. Назначение легирующих элементов
3. Распределение легирующих элементов в стали.
4. Принцип маркировки легированных сталей.
5. Влияние элементов на полиморфизм железа
Легированные стали
Углеродистые стали не всегда удовлетворяют требованиям, предъявляемым к материалам современной техникой: например, при увеличении нагрузок и при работе на больших скоростях необходимо, чтобы деталь имела высокие эксплуатационные свойства, значительно увеличивать размеры деталей. Кроме того, углеродистые стали обладают низкой коррозионной устойчивостью и стойкостью при повышенных температурах, имеют высокий коэффициент линейного расширения…. .
Значительно улучшает физико-механические и химические свойства сталей введение в их состав легирующих компонентов.
Элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях с целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами, а стали – легированными.
Содержание легирующих элементов может изменяться в очень широких пределах: хром или никель – 1% и более процентов; ванадий, молибден, титан, ниобий – 0,1… 0,5%; также кремний и марганец – более 1 %. При содержании легирующих элементов до 0,1 % – микролегирование.
В конструкционных сталях легирование осуществляется с целью улучшения механических свойств (прочности, пластичности). Кроме того меняются физические, химические, эксплуатационные свойства.
Легирующие элементы повышают стоимость стали, поэтому их использование должно быть строго обоснованно.
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. При большом его содержании ( выше 12 %) сталь становится нержавеющей.
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…-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.
megaobuchalka.ru
Высокоуглеродистая сталь: марки, свойства, состав, применение
Высокоуглеродистая сталь по причине ряда неоспоримых достоинств, которыми она обладает, успешно применяется для производства изделий, использующихся во многих отраслях промышленности. Между тем использование сталей данной категории не всегда целесообразно, поэтому очень важно хорошо разбираться в свойствах и качественных характеристиках подобных сплавов.
Производство высокоуглеродистой стали
Особенности материала
Любая сталь, как известно, является сплавом железа и углерода, в который могут добавляться различные легирующие элементы. Разделение сталей на мало-, средне- и высокоуглеродистые типы зависит от того, в каком количестве в их составе присутствует углерод. Данный элемент, который оказывает серьезное влияние на характеристики готового сплава, может содержаться в сталях от 0,02 до 2,14%. В сталях, относящихся к категории высокоуглеродистых, количество данного элемента в составе начинается с отметки 0,6%.
Марки стали и доля различных элементов в их составе
Одной из отличительных особенностей, которой обладают высокоуглеродистые стали, является то, что изделия из них плохо поддаются сварке, ее выполнение приводит к тому, что в зоне сварного шва возникают трещины. Объясняется это тем, что такие материалы, обладая определенным химическим составом, имеют склонность к образованию закаленных зон в тех местах, где металл подвергается термическому воздействию.
В связи с такой особенностью высокоуглеродистых сталей, выполнять сварку изделий из них стоит только при помощи электродов, обладающих невысокой тепловой мощностью. Сварочная дуга, с использованием которой выполняется соединение изделий из высокоуглеродистых сталей, должна быть восстановительного типа. Применение окислительной дуги в таких случаях приведет к тому, что из состава стали будет выжигаться углерод, и, как следствие, металл в области сварного шва станет более пористым. Между тем такого отрицательного эффекта можно избежать, если предварительно прогреть соединяемые изделия до температуры 200–2500.
Нарушение технологических особенностей сварки высокоуглеродистых сталей приводит к дефектам сварочного шва
Применение сталей высокоуглеродистого типа
Углерод, содержащийся в составе любых стальных сплавов, оказывает серьезное влияние на их качественные и механические характеристики. Чем больше данного элемента содержится в стали, тем больше в ее составе цементита и меньше — феррита. Цементит, как известно, оказывает положительное влияние на твердость и прочность материала, но негативно отражается на его пластичности. Данная закономерность характерна для стальных сплавов, в которых количество углерода не превышает 1%. При превышении в составе стального сплава содержания данного элемента выше указанного предела в его структуре формируется сетка вторичного цементита, что приводит к снижению его прочностных характеристик.
При увеличении содержания углерода в составе стали происходят изменения и с рядом других характеристик данного материала. Так, снижается ее ударная вязкость, а электрическое сопротивление повышается. У стальных сплавов при увеличении в их составе содержания углерода повышается показатель температуры, при которой материал переходит от вязкого разрушения к хрупкому. У высокоуглеродистых сталей по причине особенностей их внутренней структуры снижен показатель их жидкотекучести, такие материалы хуже остальных обрабатываются резанием и давлением. Между тем стали высокоуглеродистого типа используются для производства различных изделий методом литья, из них производят проволоку, обрабатывают данный материал методом штамповки. Применения сварочных операций для изделий из сталей данных марок стараются избегать, так как они затруднены и не позволяют получать надежные и прочные соединения.
Назначение углеродистых сталей различных марок
Маркировка материала
Маркировка высокоуглеродистых стальных сплавов, как и сталей любых других марок, позволяет точно определить их химический состав, получить представление о характеристиках материала и, соответственно, правильно подобрать его для реализации тех или иных целей.
Маркировка, которую наносят на поверхность высокоуглеродистой стали несмываемой краской, включает в себя как буквенные, так и числовые значения, по которым можно узнать следующую информацию о представленном сплаве:
- тип и количество содержащихся легирующих элементов;
- качественные характеристики рассматриваемого материала;
- степень раскисления металла;
- и другие.
Примеры расшифровки маркировки
На качественные характеристики высокоуглеродистых сталей кроме углерода серьезное влияние оказывает такой элемент, как марганец. Данный элемент, в частности, отвечает за такие характеристики, как:
- прочность;
- прокаливаемость;
- износостойкость.
Марганец по причине своего значительного влияния на свойства стального сплава присутствует в составе практически каждой марки стали. В том случае, если данного элемента в стали содержится более 0,8%, то в ее маркировке после обозначения количества углерода присутствует буква «Г».
Высокоуглеродистые стали импортного производства (нажмите для увеличения)
Стальные сплавы, относящиеся к категории инструментальных, которые характеризуются содержанием углерода в пределах 0,75%, легко узнать по букве «У», располагающейся в самом начале их маркировки. Цифры, стоящие в маркировке таких сталей после данной буквы, говорят о содержании в них углерода в десятых долях процента.
Маркировка стальных сплавов, относящихся к категории высокоуглеродистых, имеет еще ряд характерных особенностей, к которым следует отнести:
- наличие в маркировке буквы «А», если высокоуглеродистый сплав относится к категории высококачественных сталей;
- буква «Ш» в маркировке таких сталей говорит о том, что перед вами марка, отличающаяся особо высоким качеством;
- буквы «сп», «пс» и «кп», присутствующие в маркировке, позволяют определить степень раскисления (спокойный, полуспокойный и кипящий, соответственно).
Оценка статьи:
Загрузка...Поделиться с друзьями:
met-all.org
Качественные углеродистые стали | Учебные материалы
К этим сталям предъявляются более высокие требования по химическому составу и структуре: ограничены пределы по содержанию углерода, меньше неметаллических включений, серы и фосфора (S ~ 0,04 %; Р ~ 0,035…0,04 %).
Качественные углеродистые стали маркируют цифрами, показывающими содержание углерода в сотых долях процента. В зависимости от содержания марганца стали делятся на две группы; с нормальным и с повышенным содержания марганца (до 1,2 %, в этом случае к маркировке стали добавляется буква <Г>).
Стали I группы: 08, 10, 15, 20, 25, 30…85.
Стали II группы: 15Г, 20Г, 25Г, 30Г, 35Г … 70Г.
Механические свойства некоторых углеродистых качественных конструкционных сталей приведены в таблице 9.
Таблица 9 — Механические свойства углеродистых качественных конструкционных сталей
| Марка | Временное сопротивление sв, МПа | Предел текучести, sт, МПа | Относительноеудлинениеd5, % | Относительноесужение, y, % |
| не менее | ||||
| 0810203045608530Г60Г | 3303404205006106901150550710 | 2002102503003604101000320420 | 33312521161262011 | 605555504035304535 |
Низкоуглеродистые стали
Низкоуглеродистые стали 08 и 10 применяют без термической обработки для малонагруженных деталей, тонколистовую сталь используют для холодной штамповки изделий. Сталь 10 применяется для изготовления элементов сварных конструкций, корпусов и трубных пучков теплообменных аппаратов, трубопроводов, змеевиков и других деталей, работающих от минус 40 до плюс 450 0С, к которым предъявляются требования высокой пластичности.
Стали 15, 20, 25 чаще применяют без термической обработки или в нормализованном состоянии. Низкоуглеродистые качественные стали используют и для ответственных сварных конструкций, а также для деталей машин упрочняемых цементацией. Сталь 20 применяется для изготовления трубопроводов, змеевиков, труб перегревателей, трубных пучков теплообменных аппаратов, и других деталей, работающих от минус 40 до плюс 475 0С.
Среднеуглеродистые стали
Среднеуглеродистые стали 30…55 применяют после нормализации, улучшения и поверхностной закалки для самых разнообразных деталей во всех отраслях машиностроения. Прокаливаемость сталей невелика; критический диаметр после закалки в воде не превышает 10…12 мм. Для повышения прокаливаемости стали добавочно легируют марганцем (40Г, 50Г).
Высокоуглеродистые стали
Высокоуглеродистые стали 60…85 обладают повышенной прочностью, твердостью, износостойкостью и упругими свойствами. Их применяют после закалки и отпуска, нормализации для деталей, работающих в условиях трения при наличии высоких статических вибрационных нагрузок. Из этих сталей изготавливают пружины, рессоры, мембраны, шпиндели станков и т.д.
Для изготовления деталей и частей паровых котлов и сосудов, работающих под давлением не более 60 атм. и температуре не выше 450 0С, промышленность выпускает листовую горячекатаную углеродистую сталь толщиной от 4 до 60 мм. Марки котельных сталей: 12К, 15К, 16К, 18К, 20К, 22К. Числа показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Буква <К> указывает их основное назначение — котельные стали.
dprm.ru
Инструментальные, углеродистые, качественные, высококачественные стали. применение, маркировка, расшифровка.
⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒Инструментальная сталь по сравнению с конструкционными углеродистыми сталями обладает значительно большей твердостью (особенно после закалки), но является более хрупкой. По химическому составу инструментальные стали подразделяются на инструментальные углеродистые (ГОСТ 1435- 54), легированные инструментальные (ГОСТ 5952-51) и быстрорежущие (ГОСТ 5952-51).
Инструментальные углеродистые стали по содержанию углерода и твердости подразделяются на низкоуглеродистые, содержащие углерод до 0,25%; среднеуглеродистые - от 0,25% до 0,6% и высокоуглеродистые - от 0,6 до 2%.
Углеродистые инструментальные стали в соответствии с ГОСТ 1435-54 обозначаются следующими марками: У7; У8; У8Г; У9; У10; У11; У12; У13. Буква У указывает, что сталь углеродистая, а следующая за ней цифра - среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква Г в марке показывает повышенное содержание марганца.
Углеродистые инструментальные стали бывают качественные и высококачественные.
К группе качественных сталей относятся марки стали без буквы А, к группе высококачественных сталей, более чистых по содержанию серы и фосфора, а также примесей других элементов - марки стали с буквой А. Буквы и цифры в обозначении этих марок стали означают: У - углеродистая, следующая за ней цифра - среднее содержание углерода в десятых долях процента, Г - повышенное содержание марганца.
Высококачественные углеродистые инструментальные стали, выплавляемые в электропечах, маркируются таким же образом, но с добавлением в конце буквы А, т. е. У7А, У8А и т. д. Буква А обозначает, что сталь является высококачественной (улучшенной), по составу более чистой, с пониженным содержанием серы (до 0,03%), фосфора (также до 0,03%), остаточных примесей и неметаллических включений. Содержание марганца в этих сталях колеблется в пределах от 0,15 до 0,40%; кремния от 0,15 до 0,35%.
Достоинством инструментальных углеродистых сталей является их хорошая обрабатываемость, невысокая твердость (160-180 НВ). Однако они имеют и крупные недостатки: небольшой интервал закалочных температур, необходимость быстрого охлаждения в воде при закалке, что приводит к короблению, деформации инструментов и даже образованию трещин.
Инструментальная углеродистая сталь применяется для изготовления различных инструментов (режущих, мерительных и др.), которые должны обладать высокой износоустойчивостью и красностойкостью.
Марки и области применения инструментальной стали приведены в табл.
| Марка стали | Содержание углерода (%), ГОСТ 1435-54 | Твердость HB | Назначение (примерно) |
| У7 | 0,65-0,74 | 156-187 | Зубила, гладильный кузнечный инструмент, штампы, клейма, кувалды, кузнечные и слесарные молотки, плотничный инструмент |
| У8 У8Г | 0,75-0,84 0,80-0,90 | 156-187 187-190 | Ножи и вилы по металлу, пробойники, пуансоны, клейма, штампы, инструмент для обтески камня |
| У9 | 0,85-0,94 | 159-192 | Дыропробойные штемпеля, кернеры, деревообрабатывающий инструмент |
| У10 У11 | 0,95-1,04 1,05-1,14 | 163-197 170-207 | Резцы, сверла, метчики, развертки, плашки, ножовочные полотна, зубила для насечки напильников |
| У12 | 1,15-1,24 | 170-207 | Резцы по металлу, фрезы, шаберы, развертки |
| У13 | 1,25-1,35 | 170-217 | Резцы по твердому металлу, бритвы, шаберы, сверла |
Испытание на твердось по Бринеллю и Роквеллу.
Твердость по Бринеллю
Испытание на твердость по Бринелю проводится путем вдавливания стального закаленного шарика диаметром 10 мм, 5 мм или 2,5 мм под действием нагрузки, величина которой определяется толщиной образца и уровнем измеряемой твердость. После снятия нагрузки на поверхности остается отпечаток, который измеряют с использованием особой лупы с делениями. Твердость определяется по формуле:
,
где Р– усилие, действующее на шарик, кг;
S– площадь поверхности отпечатка, мм²;
D– диаметр шарика, мм;
d– диаметра отпечатка, мм;
НВ– твердость по Бринеллю.
Образец для испытания на твердость должен быть плоскопараллельным, очищенным от окалины и других загрязнений. С целью повышения точности измерений количество отпечатков должно быть не менее 2, каждый отпечаток промеряется в двух перпендикулярных направлениях, и результат определяется как среднеарифметический. При этом расстояние от края образца до центра отпечатка должно быть не менее 2,5d, а расстояние между отпечатками>4d. Диаметры отпечатков должны находиться в пределах 0,2D<d< 0,6D.
Число твердости при стандартных условиях (шарик 10 мм, нагрузка 3000 кг, выдержка под нагрузкой 10 с) пишут так: НВ400 (твердость 400 единиц по Бринеллю). Если условия испытания другие, то обозначение твердости дополняется этими условиями. Например, НВ5/250/30-200 означает: число твердости 200 при испытании шариком 5 мм под нагрузкой 250 кг в течение 30 с.
Твердость испытываемых методом Бринелля материалов не должна превышать НВ450 во избежание деформирования стального шарика и искажения результатов испытания. Такими материалами являются цветные металлы и сплавы, а также сырые незакаленные стали и чугуны.
Твердость по Роквеллу.
Если использование метода Бринелля ограничено средней твердостью (до 450 НВ), то метод Роквелла позволяет измерить твердость до 1000 НВ, что намного расширяет круг испытуемых материалов и делает этот метод более универсальным. Мягкие материалы испытываются стальным шариком D= 1,58 мм, твердые – алмазным конусом с углом 120°. Для этого предусмотрены разные нагрузки: шарик нагружается средней нагрузкой – 100 кг, а конус – двумя нагрузками 150 и 60 кг. Большая нагрузка предусмотрена для измерения твердых и относительно прочных материалов, таких как закаленные стали. Твердые и хрупкие материалы, например, твердые сплавы, испытываются при малой нагрузке. В соответствии с этими нагрузками прибор имеет три шкалы измерения: А,B,C. В отличие от метода Бринелля твердость по Роквеллу измеряется не в кг/мм2, а в условных единицах, соответствующих разности между глубиной отпечатка от предварительной нагрузки – 10 кг и окончательной нагрузки. За единицу измерения принята величина, отвечающая осевому перемещению шарика или конуса на глубину 0,002 мм.
Это перемещение измеряется автоматически на приборе, и стрелка индикатора сразу показывает отсчет твердости по соответствующей шкале. Запись чисел твердости производится с обозначением шкалы, например, НRС60, НRВ90, НRА70. Твердость по Роквеллу – безразмерная величина. При необходимости твердость по Роквеллу может быть переведена на твердость по Бринеллю с использованием соответствующих переводных таблиц.
Метод Роквелла вследствие относительной простоты и высокой скорости, широкого диапазона материалов по твердости, высокой точности и небольшого отпечатка на испытуемом материале получил широкое применение. Рекомендуемые условия испытания приведены в таблице 4.2. Расстояние между центрами отпечатков либо до края образца не должно быть меньше 3 мм.
Читайте также:
lektsia.com
Углеродистые конструкционные стали
Конструкционными называют стати, применяемые для изготовления деталей машин и механизмов, конструкций и сооружений. Эти стали могут быть как углеродистыми, так и легированными. Содержание углерода в сталях этой группы не превышает 0,8%.
Конструкционная сталь должна обладать хорошими технологическими свойствами: легко обрабатываться давлением (прокатка, ковка, штамповка) и резанием, хорошо свариваться, максимально прокаливаться, иметь малую склонность к деформации и трещинообразованию при закалке и др.
Углеродистые конструкционные стали делят на стали обыкновенного качества и качественные стала.
Углеродистые стали обыкновенного качества
Углеродистые стали обыкновенного качества дешевле, чем качественные. В процессе выплавки они меньше очищаются от вредных примесей (Р, S, О, N). Углеродистые стали отливают в крупные слитки, вследствие чего в них развита ликвация, они нередко содержат большое количество неметаллических включений. Из них изготовляют детали менее ответственного назначения; горячекатаный сортовой прокат: прутки, швеллеры, уголки, а также листы, трубы и поковки, работающие при относительно невысоких напряжениях. Их широко применяют для строительных, сварных, клепаных и болтовых конструкций и для малоответственных деталей машин.
В зависимости от свойств стали обыкновенного качества подразделяют на три группы (ГОСТ 380—94).
Группа А — стали поставляют по механическим свойствам без уточнения их химического состава в виде листов и различных профилей без последующей обработки давлением, сваркой или термической обработки, поскольку их химический состав, определяющий режим обработки, не регламентируется и может сильно колебаться.
Маркировка. Углеродистые стали группы А обозначаются буквами «Ст» и цифрами: 1, 2, 3,…, 6, например: Ст1, Ст2 и т. д. Чем больше это число, тем выше прочность и ниже пластичность.
Группа Б — стали, поставляемые с гарантируемым химическим составом.
Маркировка. В обозначении стали группы Б впереди ставится буква «Б», а в конце указывается степень раскисления: кп — кипящая сталь; сп — спокойная сталь; пс — полуспокойная сталь, например: БСт1кп, БСт2кп, БСтЗ, БСт4, БСт5, БСт6. Чем выше число, тем больше в стали углерода. Например, сталь марки БСтЗсп содержит 0,14-0,22 % С; марки БСт4кп — 0,18-0,27 % С; БСт6сп — 0,38—0,49 % С. В спокойной стали содержится 0,12—0,3 % кремния, в полуспокойной — 0,05—0,17 %, в кипящей — меньше 0,07 %.
Группа В — стали повышенного качества. Их поставляют с гарантированным химическим составом и механическими свойствами.
Маркировка. В обозначение сталей группы В ставится буква «В», например: ВСт1, ВСт2 и т. д. Состав стали соответствует аналогичной стали группы Б, а механические свойства — стали группы А (Ст1—Ст6).
Стали групп Б и В применяют в тех случаях, когда при производстве изделий используется сварка, горячая деформация или изделие необходимо упрочнять термической обработкой.
Углеродистые конструкционный стали обыкновенного качества применяют для автомобильных деталей, изготовляемых с помощью сварки и работающих при небольших нагрузках. Например, стали СтО—Ст4 используются при производстве малонагруженных деталей кузовов автомобилей, крепежных деталей, гнутого профиля; Ст5, Ст6 — для средненагруженных осей, малоответственных болтов и гаек, клиньев, планок и т. д.
Качественные углеродистые стали
Качественные углеродистые стали в соответствии с ГОСТ 1050—88 выплавляют с соблюдением более строгих условий в отношении состава шихты и ведения плавки и разливки. К ним предъявляют более высокие требования по химическому составу: содержание серы должно быть меньше 0,04 %, фосфора — меньше 0,035—0,04 %, а также меньше неметаллических включений. Кроме того, регламентированы макро- и микроструктуры.
Маркировка. В обозначение качественных углеродистых сталей входят цифры 08, 10, 15, 20 и т. д. до 85, которые указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, перед цифрами пишется слово «Сталь». Спокойные стали маркируют без индекса, полуспокойные и кипящие — с индексом: соответственно «пс» и «кп».
Низкоуглеродистые стали (05кп, 08, 07кп, 10, 10кп) обладают невысокой прочностью и высокой пластичностью. Без термической обработки их применяют для малонагруженных деталей. Тонколистовую холоднокатаную низкоуглеродистую сталь используют для холодной штамповки изделий. Эти стали можно использовать в автомобилестроении для изготовления деталей сложной формы.
Стали 15; 20; 25 применяют без термической обработки или в нормализованном виде. Они поступают в виде проката, поковок, труб, листов, ленты и проволоки и предназначаются для менее ответственных деталей.
Низкоуглеродистые качественные стали используют и для ответственных сварных конструкций. С повышением содержания в стали углерода свариваемость ухудшается. Чем больше в стали углерода, тем выше склонность ее к образованию при сварке горячих и холодных трещин.
Среднеуглеродистые стали (30, 35, 40, 45, 50) применяют после нормализации, улучшения и поверхностной закалки для различных деталей во всех отраслях машиностроения. Эти стали в нормализованном состоянии по сравнению с низкоуглеродистыми сталями имеют более высокую прочность при более низкой пластичности. Стали в отожженном состоянии достаточно хорошо обрабатываются резанием. Наиболее легко обрабатываются доэвтектоидные стали со структурой пластинчатого перлита.
Высокоуглеродистые стали (60, 65, 70, 75, 80 и 85) и стали с повышенным содержание марганца (60Г, 65Г, 70Г) в основном используют для изготовления пружин, рессор, высокопрочной проволоки и других изделий с высокой упругостью и износостойкостью.
Качественную конструкционную сталь, предназначенную для повышенной обрабатываемости резаньем на станках-автоматах (автоматная сталь), маркируют буквой «А» (А20, А40). Повышенная обрабатываемость резанием достигается увеличением содержания в стали серы, фосфора и свинца. Такая сталь снижает износ металлорежущего инструмента и позволяет использовать автоматическое оборудование.
В автомобилестроении конструкционные качественные углеродистые стали идут на изготовление деталей кузова, двигателей и нормалей.
Стали марок 08 и 10 применяют для штамповки кузовных облицовочных деталей, панелей крыши и дверей.
Стали марок 15—25 хуже деформируются, но хорошо свариваются и подвергаются химико-термической обработке. Они применяются для деталей, изготовляемых штамповкой, высадкой и протяжкой (поперечины, распорки, усилители, рычаги, кронштейны, валы рулевых механизмов, тяги, шкивы, крепеж и пр.).
Стали марок 30—55 идут на изготовление методом горячей штамповки различных деталей широкого применения: валов, зубчатых колес, полуосей и т. д. Эти стали можно обрабатывать всеми видами термической обработки, значительно повышая эксплуатационные и прочностные свойства деталей.
Стали марок 60—85 обладают высокой прочностью и упругостью в результате закалки и отпуска. Из них изготовляют детали, работающие при больших статических и динамических нагрузках: крестовины карданных шарниров, диски сцепления, гибкие валы. Эти стали, а также стали марок 60Г и 70Г используют для изготовления пружин, рессорных листов и торсионов.
Автоматная сталь применяется для изготовления крепежных автомобильных деталей (болтов, гаек, шпилек) на автоматных станках.
industrylib.ru
