Класифікація, маркування і застосування вуглецевих сталей.
Сталь - це сплав заліза з вуглецем і
домішками (кремній, марганець, сірка, фосфор та гази), в якому
вуглецю не більше, ніж 2,14 %.
Сталі
можна класифікувати за різними принципами, єдиної
класифікації у світі немає.
Попробуємо провести класифікацію сталей
таким чином:
-
за вмістом вуглецю (низьковуглецеві - вміст вуглецю від 0,08 до
0,25 %, середньовуглецеві - від 0,25 до 0,60 %, високовуглецеві -
від 0,60 до 2,14 %);
-
за структурою (доевтектоїдні із вмістом вуглецю від 0,08 до 0,8
%, структура ферит + перліт; евтектоїдні із вмістом вуглецю 0,8
%, структура перліт; заевтектоїдні із вмістом вуглецю від 0,8 до
2,14 % структура перліт + цементит вторинний);
-
за способом виробництва
(конверторні, мартенівські сталі, виплавлені в
електропечах і сталі після електрошлакового переплавлення);
-
за призначенням (конструкційні, інструментальні та спеціального
призначення).
Конструкційні сталі бувають звичайної
якості і якісні. Конструкційні сталі звичайної
якості, залежно від призначення, поділяють на три групи: А - що
постачаються за механічними властивостями, Б - що постачаються
за хімічним складом, В - що постачаються за
хімічним складом і механічними властивостями.
Дані сталі маркуються таким чином:
Група А - Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5,
Ст6.
Група Б - БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4,
БСт5, БСт6.
Група В - ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.
Букви Ст означають сталь, цифри - умовний
порядковий номер марки залежно від хімічного складу сталі і механічних
властивостей, але не вказують на кількісний вміст вуглецю. Букви Б і В
визначають групу сталі, буква А перед позначенням марки не вказується.
Щоб
показати ступінь розкислення, до позначення марки після номера
добавляють індекси “КП” - кипляча, “ПС” -
напівспокійна, “СП” - спокійна, наприклад,
Ст3пс, БСт3сп. Сталі звичайної якості
випускають у вигляді листового і сортового прокату. Вони
призначені для виготовлення будівельних конструкцій,
арматури, кріплень деталей машин, які
не несуть підвищених навантажень. Сталі групи А
призначені для виробів, які при виготовленні не піддаються гарячій
обробці (зварюванню, куванню), сталі групи Б - для
виробів із застосуванням гарячої обробки, сталі групи В широко застосовують для
виготовлення зварних конструкцій, при розрахунку яких важливо знати
також і механічні властивості.
Вуглецеву якісну сталь виплавляють у
кисневих конверторах, мартенівських та електричних печах. Якісна конструкційна
сталь постачається як за механічними властивостях, так і за хімічним складом.
Якісна сталь перевищує сталь
звичайної якості за однорідністю, є чистішою за вмістом сірки і фосфору, неметалевих
включень і має вужчі межі вмісту вуглецю.
Із цієї сталі виготовляють відповідальні деталі машин і
механізмів, коновки, штампові, калібровані трубки і т.п.
Вони маркуються: сталь 08кп, сталь
08пс, сталь 10сп, 10, 25, 45, 85 і т.п. Двозначні цифри у маркуванні сталі
визначають середній вміст вуглецю у сотих долях відсотка.
Інструментальні сталі виплавляють у
мартенівських та електричних печах і
використовують
для виготовлення інструментів (різальних, вимірювальних,
ударних тощо). Інструментальну сталь поділяють на
якісну і високоякісну. Сталь
якісну позначають літерою У і цифрою, що
вказує на вміст вуглецю у десятих долях відсотка. Наприклад, У7, У8, аж до У13.
Сталь інструментальна високоякісна містить
менше домішок (сірки, фосфору), ніж якісна; при її маркуванні
додають букву А, наприклад,
У8А.
Сталі
спеціального призначення почали
використовувати тоді, коли були
впроваджені нові технологічні процеси і специфічні види
промисловості.
Наприклад, сталі А1, А2, які використовуються для обробки
різанням на
верстатах-автоматах; СВ08 - для виготовлення зварювального дроту і
зварювальних електродів; сталь 08кп - для листового штампування та
ін.
Властивості сталей залежать від їх складу
і структури.
Із
збільшенням у сталях вмісту вуглецю, сталь
стає твердішою і міцнішою, пластичність падає. Кремній і марганець у
межах (0,5 - 0,7 %) істотного
впливу на властивість сталі не виявляють.
+Сірка є шкідливою домішкою, утворює з
залізом хімічну сполуку FeS. Сірчисте залізо
з залізом у сталях утворює евтектику з температурою
плавлення 1258 0К. Це є причиною червоноламкості при обробці
тиском з підігріванням. Вказана евтектика
при певних температурах розплавляється, у
результаті чого між зернами втрачається зв'язок і утворюються тріщини. Крім
цього, сірка знижує пластичність і міцність сталі, опір стиранню і корозійну
стійкість.
Фосфор надає сталі холодноламкості
(крихкість при знижених температурах). Це
пояснюється тим, що фосфор спричиняє сильну внутрішню кристалічну
ліквацію.
Ферит - фаза м'яка і
пластична; цементит, навпаки, надає сталі твердості та крихкості;
перліт містить 1/8 цементиту і
тому має підвищену міцність і
твердість порівняно з феритом. Тому доевтектоїдні сталі набагато
еластичніші, ніж заевтектоїдні.
Класифікація, маркування і застосування легованих сталей.
Легована сталь - це сплав
заліза з вуглецем та легуючими компонентами (Сr , Nі, W, Mo, Tі, V, Со та
ін.), в якому вуглецю не більше, як 2,14 %. Вуглецева сталь часто не відповідає вимогам
сучасного машинобудівного та інструментального виробництва. У таких випадках
використовують леговану сталь. Легуючі компоненти, що вводяться
у сталь, змінюють її механічні, фізичні та хімічні
властивості. Для легування сталі застосовують хром,
нікель,
марганець, кремній, вольфрам, молібден,
ванадій, кобальт, титан, алюміній, мідь та ін.
Найпростішою і оптимальною класифікацією
легованих сталей є класифікація за:
1. Вмістом легуючих компонентів:
- низьколеговані (сумарний вміст легуючих
компонентів до 5 %);
- середньолеговані (5-10 %);
- високолеговані (до 10 %).
2.
Структурою (на п'ять класів: перлітний, мартенситний, аустенітний,
карбідний і феритний).
3.
Призначенням. Залежно від призначення леговану сталь поділяють на
конструкційну, інструментальну і спеціального призначення.
Конструкційну
сталь використовують для виготовлення будівельних
конструкцій, деталей машин.
Для конструкційної легованої сталі
прийнято маркування, за яким перші дві цифри
вказують середній вміст вуглецю в сотих частках
відсотка, букви - наявність відповідних легуючих
компонентів, а цифри, що стоять за буквами, процентний вміст цих
компонентів. Якщо після якоїсь букви немає цифри, то це
означає, що сталь містить даний елемент у кількості біля 1 %.
Для позначення легуючих компонентів взято
такі букви:
Х - хром, Н -
нікель, Г - марганець, С -
кремній, В - вольфрам, М -
молібден, Ф - ванадій, К -
кобальт, Т - титан, Ю - алюміній, Д -
мідь, Р - бор, Б - ніобій, А -
азот, Е - селен, Ц - цирконій.
Наприклад, марка 30ХН3 означає
хромонікелеву сталь, що містить 0,3 % С, до 1 % Сr та 3
% Nі.
Для
позначення високоякісної легованої сталі у
кінці маркування додають букву А, наприклад, 30ХГСА,
для позначення особливо високоякісної сталі - букву Ш.
Для сталей інструментальних порядок
маркування за легуючими компонентами такий
самий, як і для конструкційної, але кількість
вуглецю зазначається першою цифрою у десятих частках відсотка. Якщо цифри немає, то сталь
містить більше 1 % вуглецю.
Наприклад, сталі для ударно-штампового і
вимірювального інструменту 20Х12 (містить 2,0-2,2 % С і
11,5-13,0 % Сr), Х12Ф1,
сталі для різального інструменту 9ХС містить 0,9
% С, по 1 % хрому і кремнію).
+На відміну від попередніх маркується
швидкорізальна сталь. Встановлені такі марки швидкорізальної сталі: Р18, Р12, Р9,
Р6М3, Р18М, Р9М, Р9Ф5, Р14ФА, Р18Ф2, Р9К5, Р9К10, Р6М5, Р18К5Ф2.
Буква Рвказує про наявність у сталях карбіду вольфраму, цифра
після букви Р вказує на вміст карбіду вольфраму в відсотках.
Наприклад, сталь марки Р6М5 містить до 6 % карбіду
вольфраму і до 5 % молібдену.
Сталі
спеціального призначення. Багато машин, приладів та іншого
устаткування мають деталі, до яких ставляться
особливі вимоги:
- опір дії хімічних,
агресивних середовищ;
-
збереження міцності при високих
температурах;
-
стійкість проти окислення при високих температурах;
-
зносостійкість, магнітні, теплові та інші властивості.
Маркуються вони за принципом
конструкційних сталей. Наприклад, жаростійка
легована стальХ25Н20С2 (містить до 1 % С, до 25 % Сr ,
до 20 % Nі і до 2 % Sі).
Класифікація, маркування і використання чавунів.
Чавун
- це сплав заліза з вуглецем та домішками (Sі, Mn,
S, P, O2 , Н2 , N2 ),
в якому вуглецю більше як 2,14 %.
Чавуни
доцільно
класифікувати за призначенням на: білі, сірі,
ковкі, високоміцні і антифрикційні.
Білі
чавуни -
це чавуни, в яких вуглець перебуває у
зв'язаному стані, у вигляді цементиту (Fe3C). Їх
можна класифікувати за структурою: до евтектичні (вміст
вуглецю від 2,14 до 4,3 %);
евтектичні (вміст вуглецю 4,3 %); заевтектичні (вміст вуглецю
від 4,3 до 6,67 %).
Білі
чавуни в основному використовують для переробки у
сталь. В окремих випадках для виготовлення виробів, які
не піддаються високим навантаженням.
Сірі
чавуни - це чавуни, в яких вуглець перебуває як у
зв'язаному стані (Fe3C)
так і в вільному у вигляді графіту. Сірі
чавуни маркуються буквами СЧ з цифрою, яка вказує
мінімальну границю міцності на розрив або розтяг.
Згідно
ДСТУ є такі марки сірого чавуну: СЧ12, СЧ15, СЧ18,
СЧ21, СЧ24, СЧ25, СЧ32, СЧ35, СЧ40, СЧ45.
Сірі чавуни використовуються
для виготовлення різних відливок для
сільськогосподарських машин і побутової техніки. У структуру сірих
чавунів
обов'язково входить фаза графіт у вигляді пластинок. Це
дозволяє в деякій мірі підвищити пластичність
у порівнянні з білими чавунами.
Ковкий
чавун -
умовна назва м'якого і в'язкого чавуну, який
одержують з білого чавуну шляхом відливанням з
подальшою термічною обробкою. Його не кують, але він
набагато пластичніший за сірий чавун. Ковкий
чавун, як і сірий, складається із основи –
сталі та містить частину вуглецю у вигляді графіту, проте графітові
включення у ковкому чавуні інші по формі (у вигляді
плям, а не пластин). Властивості ковкого чавуну залежать від
металевої основи і розміру включень графіту, чим менші включення графіту, тим
міцніший ковкий чавун.
Ковкий чавун позначають буквами КЧ і
двома числами, з яких перше вказує
мінімальну границю міцності на розтяг, друге
- мінімальне відносне видовження d (%). Відомі такі марки ковкого чавуну: на феритній основі (3-10 %
перліту ) КЧ30-6, КЧ33-8, КЧ35-10, КЧ37-12, на перлітній основі
(0-20 % фериту)КЧ45-7, КЧ50-5, КЧ55-4, КЧ60-3, КЧ65-3.
Ковкий
чавун широко використовують у сільськогосподарському
машинобудуванні, в автомобільній і тракторній промисловості,
верстатобудуванні та в інших галузях промисловості.
+ Високоміцні
чавуни. Підвищення міцності і пластичності чавунів
досягають модифікуванням під час виплавляння, яке
забезпечує одержання
глобулярного (сфероїдального) графіту замість
пластинчастого.
Таку форму графіту одержують при
введені присадок у рідкий чавун магнію або лігатури (20 % Mg + 80 % Nі).
Встановлені
такі марки високоміцного чавуну у відливках: ВЧ35, ВЧ40,
ВЧ50, ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80, ВЧ100, ВЧ120. Число вказує
мінімальну границю міцності на розрив або розтяг.
Міцність
чавуну збільшується із збільшенням кількості перліту і
дисперсності глобулів графіту.
Високоміцний
чавун використовують замість сталі для
відливання валів, зубчастих коліс, муфт, задніх мостів
автомобілів, картерів та ін.
Комментариев нет:
Отправить комментарий