Конструкционные углеродистые стали и сплавы - OXFORDST.RU

Конструкционные углеродистые стали и сплавы

Сталь конструкционная качественная углеродистая

Углеродистые качественные стали не без основания называют универсальными. Их применение широко распространено не только в машиностроительной отрасли и связанных с ней сферах, но и в строительстве. Из углеродистых качественных сталей изготавливают отдельные элементы и цельные конструкции.
Распространенность свою сталь качественная конструкционная углеродистая и сплавы на ее основе получила благодаря своим характеристикам, которые обеспечивают долгий срок эксплуатации и эффективность использования изделий из нее.
Во время выплавки к качественным сталям предъявляются строгие требования к выбору сырья, способу разливки, технологии плавки.

Классификация качественных углеродистых сталей

Классифицировать углеродистые качественные стали конструкционные стали можно по следующим признакам:

  • По назначению:
    1. для использования в машиностроении;
    2. для использования в строительстве;
  • По количеству содержания примесей, снижающих качество:
    1. обыкновенного качества;
    2. качественные;
    3. высокого качества;
    4. особо высокого качества;
  • По составу:
    1. наличие углерода:
      • малоуглеродистые;
      • среднеуглеродистые;
      • высокоуглеродистые;
    2. наличие легирующих элементов:
      • низколегированные;
      • среднелегированные;
  • По способу поставки:
    1. кованная;
    2. катанная;
    3. калиброванная;
  • По обработке:
    1. обыкновенные;
    2. котельные;
    3. автоматные;
  • По степени раскисления:
    1. кипящая (кп);
    2. полуспокойная (пс);
    3. спокойная (без обозначения).

Наглядная классификации видов стали

Раскисление оказывает влияние на однородность внутренней структур металла. Лучшей по однородности является спокойная (а, г), за ней следует полуспокойная (в, е) и менее качественная кипящая (б, д). Внутренняя структура хорошо показана на рисунке.

Общая характеристика качественных углеродистых сталей

Основными отличиями качественных сталей от сталей обыкновенного качества являются:

  • малое количество снижающих качество примесей: серы с фосфором;
  • узкий диапазон количества углерода;
  • увеличенное количество марганца или кремния.

Сталь поставляется от производителя с гарантией заявленного состава химических элементов и присущих им механических свойств.

Говоря о характеристиках качественных сталей следует выделить самые значимые:

  • высокая прочность;
  • пластичность;
  • вязкозть ударная.

Изменение структуры стальных слитков в процессе твердения

Но для улучшения эксплуатационных характеристик сотрудники институтов и лабораторий экспериментируют над химическим составом, способами повышения прочности и твердости поверхностей, методами термической обработки, способами плавки и разливки металла. Механические свойства углеродистых качественных сплавов зависят от химического состава.

Свойства присущие углеродистым сплавам:

  • Низкоуглеродистым – низкая прочность при высокой пластичности. Используются при производстве и изготовлении деталей и узлов со сложной конструкцией и небольшими нагрузками.Свойства присущие углеродистым сплавам:
  • 15-20 – для неответственных деталей, которые не нуждаются в дополнительной термической обработке или подвергнутые нормализации.
  • Среднеуглеродистые – для изготовления деталей, для которых предъявляются требования высокой твердости, но с пониженной пластичностью. Изделия, для которых необходима термическоя обработка: закалка поверхностного слоя, улучшению, нормализации. Для облегчения обработки резанием среднеуглеродистые стали подвергаются отжигу.
  • Высокоуглеродистые, а также с дополнительно введенным марганцем – обладают высокими показателями упругости и стойкости к износу. Поэтому из нее изготавливают пружинные изделия.
  • Автоматные – используются для обработки на автоматизированных станках. Фосфор и сера в большем количестве способствуют образованию мелкой стружки, что положительно сказывается на обрабатываемости, стойкости инструмента, но страдает шероховатость обрабатываемых поверхностей.

Применение качественной конструкционной углеродистой стали

Область применения достаточно широка. Основными потребителями сплавов являются машиностроительная и строительная отрасли. Одним из достоинств считается хорошая свариваемость.

Как следует из названия, «конструкционная» — значит использующаяся для строительных металлоконструкций. Другое название – арматурные стали.

Рассматривая основные марки качественных сталей, использующиеся промышленными предприятиями можно разделить по назначению.

  1. Качественные низкоуглеродистые стали 05-10. Основное их назначение изготовление ответственных и качественных конструкций с помощью сварки (повышение количества углерода способствует понижению свариваемости). Небольшое количество углерода после сварочных работ не провоцирует образование трещин как горячем, так и в холодном состоянии.
  1. Качественные низкоуглеродистые стали 12-20. Основное их назначение изготовление элементов конструкций и деталей, которые не ответственные, малонагруженные, в последствии цементируемые. Обрабатываются резанием, холодной штамповкой, сложной вытяжкой. Требования к поверхности: износостойкость, высокая твердость при мягкой сердцевине. Изготавливаются машиностроительные элементы (вал, ось, болт, муфта, вилка, рычаг, фланцы и прочие), а также элементов котлового оборудования, работающего при высоком давлении и температурах от -40°С до 450°С (трубопровод, тройник, соединительный фланец и прочие).
  1. Качественные среднеуглеродистые стали 25-35. Детали, изготовленные из данного материала, работают при средних нагрузках и с невысокими напряжениями. После химико-термического воздействия обладают высокой прочностью поверхностного слоя, износостойкостью, но с незначительной прочностью сердцевины детали (гайка, винт, собачка, крюк, кулачок, звездочка и прочие).
  2. Качественные среднеуглеродистые стали 40-45. После термической обработки изделия из данного материала хорошо переносят средние нагрузки (вал, шестерня, шатун и прочие). Для получения заготовок используется метод горячей объемной штамповки. Подвергаются всем способам термической обработки. У всех среднеуглеродистых сталей после закалки и следующего за ним высокого отпуска внутренней структурой становится отпускной сорбит. В связи с чем повышается вязкость с пластичностью, а это низкая чувствительность у концентраторов напряженности. При увеличении диаметра изделия снижается его прокаливаемость.

  1. Качественные среднеуглеродистые стали 50-55. Детали из этих сталей являются высоконагруженными элементами механизмов и агрегатов (муфта, шестерня, кольцо пружинное и прочие).
  2. Качественные высокоуглеродистые стали 60-80 (Г). Изготавливаются детали, подвергающиеся постоянным напряжениям сжатия, которые эксплуатируются в условиях трения (эксцентрик, рессора, пружина и прочие), а также работающие при больших нагрузках динамических и статических (торсион, крестовина).
  1. Качественные котельные стали 12К-22К. Применение нашли при изготовлении деталей, работа котрых сопряжена с повышенными температурами и высоким давлением. Для улучшения свариваемости в состав вводится титан, а раскисление производится за счет алюминия. Из нее изготавливают сосуды и котлы, работающие с турбинами, камерами сгорания на суднах и паровых агрегатах.
  1. Сталь автоматная. Широко применяется при промышленном производстве крепежных изделий для автомобилей и узлов, работающих при статических нагрузках (болт, гайка, шпилька).

Особенности маркировки

Для обозначения используется буквенно-цифровой индекс. Цифры говорят о процентном содержании углерода (0,00%). Буквы (кп, пс или сп) говорят о степени раскисления, о повышенном количестве марганца (Г), алюминия (Ю), ванадия (Ф) и о способе обработки. Буква А, стоящая перед цифрами обозначает сплав автоматный, буква К после цифр – сплав котловой, ПВ – изготовлена горячим прокатыванием, ОсВ – металл для производства железнодорожных осей вагонов. Для обозначения качественных сталей в отличие от обыкновенного качества перед маркировкой пишется «Сталь».

  1. Сталь 10. Содержание углерода порядка 0,1%, по степени раскисления спокойная.
  2. Сталь 10 кп. Содержание углерода порядка 0,1%, по степени раскисления кипящая.
  3. Сталь 20Г. Содержание углерода порядка 0,2%, марганца до 1%.
  4. Сталь 30Г2. Содержание углерода порядка 0,3%, марганца до 2%.
  5. Сталь А20. Автоматная со средним содержанием углерода порядка 0,2%.
  6. Сталь 20К. Котельная со средним содержанием углерода порядка 0,2%.
Конструкционная углеродистая качественная сталь, марки, ГОСТы. стандарты
Россия, ГОСТ 1050-88 США, AISI Евросоюз, DIN
Сталь 08 кп А622 Fe P04/St 14
Сталь 10 А1010 1.0301
Сталь 15 А1015 1.0401
Сталь 25 А1025 1.1158
Сталь 20К А285-А Р265GH

Зарубежные производители аналогичной продукции производят маркировку по собственным стандартам.

Сталь конструкционная углеродистая

Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества
ВСт2кп ВСт2пс ВСт2сп ВСт3Гпс ВСт3кп
ВСт3пс ВСт3сп ВСт4кп ВСт4пс ВСт5пс
ВСт5сп ВСт6пс ВСт6сп Ст0 Ст1
Ст1кп Ст1пс Ст1сп Ст2кп Ст2пс
Ст2сп Ст3Гпс Ст3Гсп Ст3кп Ст3пс
Ст3сп Ст4кп Ст4пс Ст4сп Ст5Гпс
Ст5пс Ст5сп Ст6пс Ст6сп

В зависимости от содержания углерода различают следующие стали:

Низкоуглеродистые стали, содержащие до 0,25% углерода

Среднеуглеродистые стали, содержащие от 0,25 до 0,6% углерода

Высокоуглеродистые стали, содержащие от 0,6 до 2% углерода

К низкоуглеродистым относятся стали, не содержащие легирующих компонентов (кроме углерода). В низкоуглеродистых сталях присутствуют марганец и кремний, однако они не считаются легирующими компонентами, если содержание марганца не превышает 1% и кремния—0,8%.

Большинство сварных конструкций изготовляется из низкоуглеродистых сталей, выпускаемых в виде листов и фасонного проката — уголка, швеллеров, двутавровых балок и пр.

Стали делятся: по химическому составу — на углеродистые и легированные; по способу производства — на мартеновские, бессемеровские, конвертерные, электростали; по назначению — на конструкционые, инструментальные и стали с особыми свойствами.

Сталь углеродистая обыкновенного качества. Такая сталь, изготовляемая в мартеновских печах, в конвертерах с продувкой кислородом сверху и в бессемеровских конвертерах, поставляется по ГОСТ 380—60.

В зависимости от назначения и гарантируемых показателей сталь подразделяется на три группы:

Читайте также  Возбуждение уголовного дела 10

группа А — поставляемая по механическим свойствам;

группа Б — поставляемая по химическому составу;

группа В — поставляемая по механическим свойствам с отдельными требованиями по химическому составу.

Для стали группы А установлены следующие марки: Ст. 0, Ст. 1, Ст. 2, Ст. 3, Ст. 4, Ст. 5, Ст. 6, Ст. 7. Если сталь относится к кипящей, то в обозначении марки ставится индекс кп, если к полуспокойной— пс (например, Ст. Зкп, Ст. 4пс и т! д.), отсутствие индекса означает, что сталь спокойная.

Кипящей называется сталь, неполностью раскисленная в печи и содержащая некоторое количество закиси железа, что обусловливает продолжение кипения стали в изложнице. Выплавка кипящей стали обходится дешевле, но такая сталь содержит растворенные газы, например, азот, при ее сварке иногда возникают трещины.

Если сталь в печи полностью раскислена, то она не содержит закиси железа и, будучи разлита в изложницы, не кипит. Такая сталь называется спокойной. Она не содержит газов, но ее выплавка обходится дороже. Для ответственных сварных конструкций предпочтительнее применять спокойную сталь.

Полуспокойная сталь раскислена в большей степени, чем кипящая, но менее, чем спокойная. Эта сталь затвердевает в изложницах без кипения, но с выделением газов; она содержит меньше (по сравнению с кипящей) газовых пузырей, которые полностью завариваются в процессе последующей прокатки. Полуспокойная сталь преимущественно применяется как конструкционная.

Сталь группы Б изготовляют мартеновским, бессемеровским и конвертерным способами. Сталь группы Б мартеновская в обозначении марки имеет букву М, бессемеровская — букву Б, конвертерная— букву К (например, МСт. 2кп, БСт. 3, КСт. Зпс). Бессемеровскую сталь группы Б изготовляют только марок БСт. О, БСт. 3, БСт. 4, БСт. 5, БСт. 6.

Сталь группы В изготовляют мартеновским и конвертерным способами. Мартеновскую сталь группы В изготовляют марок: ВМСт. 2, ВМСт. 3, ВМСт. 4, ВМСт. 5. Конвертерную сталь В изготовляют тех же марок, но в обозначении ее ставится буква К (например, ВКСт. 2, ВКСт. 3 и т. д.). Стали всех групп с порядковыми номерами 1, 2, 3 и 4 изготовляют кп, пс и сп стали с номерами 5, 6 и 7 — только пс и сп.

Ст. О — немаркированная строительная, в которой содержание углерода и других элементов может колебаться в широких пределах. Эта сталь может содержать повышенные количества серы и фосфора. Сталь Ст. О применяют только в конструкциях неответственного назначения.

Сталь марки ВМСт. 3 содержит углерода 0,14—0,22% и имеет следующие механические свойства: временное сопротивление 38— 47 кгс/мм 2 , предел текучести 22—24 кгс/мм 2 , относительное удлинение не менее 21%, ударную вязкость поперек прокатки — не менее 7 кгс-м/см 2 .

Качественные углеродистые конструкционные стали. Такие стали применяют для изготовления ответственных сварных конструкций. Они выпускаются по ГОСТ 1050—60, который гарантирует механические свойства и химический состав. Качественные углеродистые стали по ГОСТ 1050—60 маркируются цифрами, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например, марки 05; 08; 15; 20 и т. д. означают, что сталь содержит в среднем углерода соответственно 0,05; 0,08; 0,15; 0,20%. Сталь по ГОСТ 1050—60 изготовляют двух групп:

группа I—с нормальным содержанием марганца (0,25— 0,80%);

группа II — с повышенным содержанием марганца (0,70— 1,20%).

В марке стали группы II ставится буква Г, указывающая, что сталь имеет повышенное содержание марганца.

Из низкоуглеродистых сталей для особо ответственных сварных конструкций наиболее пригодна сталь марки М16С (ГОСТ 6713—53), содержащая не более 0,20% углерода, 0,12—0,25% кремния, 0,4—0,7% марганца, не более 0,045% серы и не более 0,040% фосфора.

Для сварки низкоуглеродистых сталей применяют электроды типов Э42 и Э42А по ГОСТ 9467—60 с рутиловыми, фтористо-кальциевыми, рудно-кислыми и органическими покрытиями. Род тока, полярность и величину тока выбирают в соответствии с характером покрытия, толщины металла, типа шва и диаметром электрода. Кроме указанных в табл. 5 марок электродов, для сварки низкоуглеродистых сталей находят широкое применение электроды и других марок, например, АНО-3 с рутиловым покрытием и железным порошком; ЭКР с покрытием, содержащим целлюлозу и нечувствительным к повышенному содержанию влаги и многие другие марки электродов, выпускаемых промышленностью.

При сварке угловых швов толстого металла и первого слоя многослойного шва, когда скорость охлаждения достаточно велика, рекомендуется применять предварительный подогрев основного металла до 120—150° С для предупреждения появления закалочных структур и кристаллизационных трещин. Для исправления дефектных участков шва следует применять подварочные швы нормального (полного) сечения, длиной не менее 100 мм, так как при высоких скоростях охлаждения пластичность металла шва под-варки малого сечения понижается, что приведет к образованию трещин. Полезно перед наложением подварочного шва подогреть данный участок основного шва до 150° С. Наличие неполностью проваренных прихваток и заварка дефектов поверхностными («беглыми») швами сильно снижает пластичность металла шва в данном месте и уменьшает надежность сварной конструкции. Последующий местный отпуск или нормализация заваренного участка в данном случае менее эффективны, чем предварительный подогрев.

Среднеуглеродистые стали (С от 0,26 до 0,45%) сваривают проволокой с пониженным содержанием углерода (С от 0,08 до 0,1%), применяют швы с разделкой кромок, небольшой ток; при этом стремятся получить неглубокий провар с целью уменьшения доли основного металла в металле шва. Эти мероприятия снижают содержание углерода в металле шва и предупреждают появление кристаллизационных трещин. Применяется также предварительный и сопутствующий подогрев при сварке до температуры 250—300° С. Высокотемпературный подогрев вреден, так как вызывает появление трещин вследствие увеличения глубины провара основного металла и вызываемого этим повышения содержания углерода в металле шва. Лучшие результаты дает сварка постоянным током прямой полярности. Высокую стойкость металла шва против кристаллизационных трещин и необходимую прочность сварного соединения обеспечивает применение электродов УОНИ-13/55 и УОНИ-13/45. Во избежание образования хрупких и малопластичных закалочных структур в околошовной зоне полезно замедленное остывание изделия после сварки. В ряде случаев приходится прибегать к последующей термической обработке (закалке с отпуском).

Из высокоуглеродистых сталей (С>0,46%), как правило, не изготовляют сварные конструкции. Необходимость их сварки может возникнуть при ремонтных работах, наплавке. В этом случае применяют те же приемы сварки л наплавки, что и для других плохосваривающихся сталей (предварительная и последующая термообработка, предварительный и сопутствующий подогрев, соответствующие марки электродов и режимы сварки).

Автор: Администрация

Краткие обозначения:
σв — временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа ε — относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ0,05 — предел упругости, МПа Jк — предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ0,2 — предел текучести условный, МПа σизг — предел прочности при изгибе, МПа
δ5,δ4,δ10 — относительное удлинение после разрыва, % σ-1 — предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σсж0,05 и σсж — предел текучести при сжатии, МПа J-1 — предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν — относительный сдвиг, % n — количество циклов нагружения
s в — предел кратковременной прочности, МПа R и ρ — удельное электросопротивление, Ом·м
ψ — относительное сужение, % E — модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV — ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2 T — температура, при которой получены свойства, Град
s T — предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа l и λ — коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB — твердость по Бринеллю C — удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o — T ), [Дж/(кг·град)]
HV — твердость по Виккерсу pn и r — плотность кг/м 3
HRCэ — твердость по Роквеллу, шкала С а — коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o — T ), 1/°С
HRB — твердость по Роквеллу, шкала В σ t Т — предел длительной прочности, МПа
HSD — твердость по Шору G — модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Конструкционная сталь – ее классификация и особые свойства

Для производства разнообразных механизмов и изделий для строительных и машиностроительных конструкций используется специальная сталь – конструкционная, обладающая набором особых химических, физических и механических характеристик.

1 Конструкционные стали – что они собой представляют?

Под такими сталями понимают особые сплавы с заданным набором особых технологических свойств, обеспечивающих их безаварийную эксплуатацию в определенных условиях.

Требуемые потребительские, физические и химические характеристики подобных сталей достигаются за счет грамотного и максимально точного подбора их химсостава, выполнения операции поверхностного упрочнения и специальных видов термообработки, а также путем повышения их металлургического качества.

Существующая классификация делит конструкционные стали на:

  • машиностроительные;
  • арматурные (иначе их называют строительными), сварка коих отличается простотой и надежностью.

Кроме того, марки таких сплавов причисляются к одной из двух групп – стали специального или общего назначения.

В состав конструкционных сплавов входит множество химических элементов и примесей, включая и те, которые причисляют к категории вредных. Наиболее небезопасными из них признаются фосфор и сера, которые делают готовую продукцию ломкой (сварка таких составов вызывает серьезные трудности). В зависимости от содержания серы и фосфора все марки сплавов подразделяют на особовысоко- и высококачественные, качественные и обыкновенные.

В особовысококачественных сплавах (маркировка – литера «Ш») указанных вредных элементов должно быть не более 0,015 %, в высококачественных («А») – не более 0,025 %, в качественных («Сталь») – не более 0,035 %, в обыкновенных («Ст») – не более 0,05 %.

Классификация описываемых составов ведется и по другим признакам, о которых мы будем рассказывать далее, рассматривая конструкционные машиностроительные и строительные стали.

2 Сталь конструкционная машиностроительная общего назначения

Сплавы для машиностроительной отрасли делят с учетом их химсостава на две подгруппы:

  • средне- и низколегированные;
  • средне- и малоуглеродистые.

Машиностроительная сортовая продукция всегда имеет специальный набор механических характеристик. Они проверяются на соответствие требованиям по следующим показателям:

  • ударная вязкость:
  • пластичность;
  • прочность.

Большая часть средне- и низколегированных сплавов, изготавливаемых метпредприятиями для машиностроителей, причисляются к доэвтектоидным перлитным сталям (распространенные марки – 40ХН2СМА, 25Х2ГНТРА, ЗОХГСН2А, ЗОХ2ГСН2ВМ). В них вводится молибден и никель, которые увеличивают вязкость.

Предусматривается еще одна классификация рассматриваемых машиностроительных сталей, которая учитывает метод их упрочнения. В соответствии с ней сортовая сталь может быть:

  • с упрочнением верхнего слоя;
  • без обработки;
  • с упрочнением по всему объему.

Многие марки конструкционных машиностроительных металлов (например, Ст3, 15кп, 08кп и другие) применяются без термообработки, они производятся и отпускаются потребителям в листах. К такой продукции предъявляют одно основное требование – малое количество кремния и углерода. Незначительное содержание указанных элементов обеспечивает материалу отличную вытяжку (то есть сортовая сталь легко деформируется) в холодном виде. Также в этом случае отмечается качественная сварка изделий из машиностроительных сталей.

В тех случаях, когда выпускается качественная сортовая сталь конструкционная, она обязательно проходит один из далее указанных вариантов термообработки:

  • закалка (поверхностного типа), после которой может иногда проводиться отпуск;
  • стандартная закалка металла с обязательным отпуском (обеспечивается эффективная сварка готовых изделий);
  • нормализация.

3 Машиностроительные конструкционные стали спецназначения – их марки и особенности

Такие сплавы делят на классы, ориентируясь на их главный составляющий компонент. Специальные стали могут изготавливаться на никелевой либо на железоникелевой основе. Кроме того, распространена их классификация на такие категории:

  • литейные;
  • автоматные;
  • износостойкие;
  • коррозионностойкие;
  • шарикоподшипниковые;
  • пружинные;
  • жаростойкие;
  • криогенные;
  • жаропрочные.

В жаростойких составах, которые эксплуатируются при высоких (более 550 градусов) температурах, присутствует незначительное количество кремния. Они не боятся науглероживающих и окислительных сред, газовой коррозии, но под действием сильных нагрузок у них иногда проявляется ползучесть. Популярные марки жаростойких сплавов – 20Х20Н14С2, 12Х17, 15Х6СМ, 15Х28, 15Х5, ЗОХ13Н7С2. Из них производят:

  • емкости для цементации стали;
  • элементы поршневых двигателей;
  • трубы.

Криогенная сортовая высоколегированная сталь и низкоуглеродистые сплавы отличаются хорошей вязкостью и пластичностью. Они имеют улучшаемые характеристики (повышение ползучести при снижении температуры их эксплуатации, а также при добавочной обработке сплавов нормализацией и последующим отпуском). Маркировка таких сталей в соответствии с Госстандартом 5632 следующая – ОЗХ13АГ19, ОН9А, 08Х18Н10.

Для жаропрочных сталей важна повышенная ползучесть в сочетании с хорошей сопротивляемостью к химическому ржавлению. Жаропрочные сплавы идеальны для выпуска различных элементов газо- и паротурбинного оборудования, труб, работающих при температурах от 400 до 650 градусов. Востребованные марки таких сплавов – ХН62МВКЮ, ХН70Ю, 45Х14Н14В2М, 40Х10С2М, 25Х2М1Ф, ХН77ТЮР, 12Х18Н9Т, 15Х5М, 15ХМ.

Коррозионностойкие материалы имеют свыше 12,5 процентов хрома в своем составе, что дает возможность использовать их для производства изделий, функционирующих в коррозионных средах (трубы, карбюраторные валы, иглы, компоненты гидравлической аппаратуры, лопатки турбин и пр.). По структуре коррозионностойкая сортовая сталь бывает разной. Классификация ее следующая:

  • мартенситно-стареющей (марки – 09Х15Н8Ю, 10Х17Н13МЗТ);
  • мартенситной (95Х18, 30Х13, 12Х13, 20Х17Н2);
  • аустенитной и ферритной (маркировка соответственно –12Х18Н10Т и сортовая сталь 15Х28).

Сварка указанных видов стали требует их дополнительного отпуска. Кроме того, стоит добавить, что описанные выше жаростойкие и жаропрочные, а также криогенные сплавы являются разновидностями коррозионностойкой продукции (классификация предусматривает именно такое положение вещей, несмотря на множественные различия в характеристиках таких сталей).

4 Другие виды и марки специальных машиностроительных сталей – краткая информация, классификация

Износостойкие сплавы бывают высоколегированными с малым содержанием углерода и высокоуглеродистыми (сварка последних выполняется только после подогрева металла). Их применяют для производства траков, дробилок, лопастей насосного оборудования. Они характеризуются замечательной стойкостью против механического изнашивания (ОХ14АГ12М, ОХ14АГ12) и коррозии кавитационного типа (сортовая сталь Г13, 12Х18Н9Т).

Автоматные сплавы (качественная конструкционная сталь) включают в свой состав от 0,6 до 1,5 % марганца, от 0,05 до 0,16 % фосфора, от 0,05 до 0,3 % серы и до 0,45 % углерода. Эти улучшаемые сплавы обретают новые свойства (лучшая обрабатываемость и другие) при дополнительном легировании их селеном, свинцом и кальцием (АЦ40Г2, А40Г, АЦ45Х). Как правило, из-за сравнительно малых прочностных показателей описываемая сортовая продукция используется для изготовления автомобильных деталей (шпилек, болтов, шайб).

Пружинные стали характеризуются повышенным пределом прочности и упругости, хорошей пластичностью и вязкостью. Они бывают низколегированными и среднеуглеродистыми (до 0,8 процентов углерода, минимум – 0,6). Из названия понятно, что подобная сортовая продукция идет на изготовление рессор и пружин. Сварка таких сталей нередко сопровождается появлением трещин. Известные марки пружинных сталей – 70С2ХА, 60С2ХФА, 55С2, 65ГЮ, 50ХФА, 70.

Низколегированные и высокоуглеродистые (до 1,05 процента углерода) улучшаемые сплавы имеют мартенситную мелкоигольчатую структуру, малую пористость и рыхлость. В них отсутствует карбидная ликвация и сетка, а также неметаллические добавки. Главные достоинства таких сталей – повышенная стойкость к износу и твердость (по шкале HRC до 65 единиц). Их маркировка всегда начинается с литеры «Ш» (ШХ15Ш, ШХ15СГ, ШХ4).

5 Сталь строительная – особенности и общая характеристика

Такие стали имеют хорошую ковкость, высокий показатель жидкотекучести, их сварка не вызывает обычно никаких проблем. К основным механическим свойствам строительных сплавов причисляют вязкость (ударную), твердость, относительное удлинение и прочностной предел.

Стали для строительных конструкций (строительные стали) – это сплавы с малым уровнем легирования (в незначительных количествах добавляется хром, марганец, кремний) и углеродистые (углерода не более 0,2 процентов, минимум – 0,1). Сварка данных сталей выполняется всеми известными способами. Для строительной отрасли это очень важно.

Легируют описываемую продукцию с целью увеличения ее закаливаемости. За счет такого процесса они впоследствии получают высокий предел текучести. В тех случаях, когда строительные сплавы делают не из углеродистого, а из низколегированного металла, экономится до 30 процентов сырья.

К популярным маркам строительных сталей относят следующие сплавы:

  • 35ГС;
  • 15ХСНД;
  • 18Г2;
  • 25Г2С;
  • 14ХГС;
  • 14Г2;
  • 18Г2С;
  • 10Г2С1.

Сварка этих стальных композиций выполняется очень легко, а потребители получают их в виде проката (сортовая сталь), полос большой ширины, прутков и в листах.

Конструкционные углеродистые стали и сплавы

В настоящее время сталь является ведущим металлическим материалом в отрасли. Благодаря большому разнообразию химических составов и типов обработки стали, могут быть получены различные свойства для удовлетворения потребностей многих технических областей. В настоящее время в мире ежегодно выплавляется более 2000 видов стали.

Существует несколько классификаций, позволяющих упорядочить сталь с учетом ее свойств, упрощая поиск нужной марки стали.

Сталь классифицируется по химическому составу, качеству, степени удаления кислорода, структуре и назначению.

  • По химическому составу сталь делится на углерод и сплавы. В зависимости от содержания углерода его условно делят на низкоуглеродистый (C≤0,25%, среднеуглеродистый (0,3-0,6% C) и высокоуглеродистый (≥0,7% C).

В зависимости от содержания легирующих элементов легированные стали классифицируются как низколегированные стали, содержащие менее 2,5% легирующих элементов. Средний сплав — 2,5-10% легирующего элемента; Высокое легирование — более 10% легирующего элемента.

По основным легирующим элементам легированные стали классифицируются как хром, марганец, хром-никель-молибден, хром-кремний-марганец-никель и так далее. Эта классификация громоздка из-за того, что сплавы с несколькими элементами используются более широко.

По качеству сталь классифицируется как сталь нормального качества, высокого качества и высокого качества.

Классификация по качеству. Под качеством стали понимают общие свойства, определяемые металлургическим процессом ее изготовления. Однородность химического состава, структуры и свойств сильно зависит от содержания вредных примесей — серы, фосфора и газов (O2, N2, H2), поэтому критериями их содержания являются разделение стали по качеству Основной показатель.

Качество отличает сталь:

  • Нормальное качество (углерод), S≤0,05%, P≤0,04%;
  • Высокое качество (углерод и сплав) S≤0,04%, P≤0,035%;
  • Высокое качество (углерод и сплав) S≤0,025%, P≤0,025%;
  • Особенно высокое качество (сплав) S≤0,015%, P≤0,015%.

В зависимости от степени дезоксигенации сталь (углерод) классифицируется как мягкая, вареная или полумягкая. Раскисление — это процесс, который удаляет кислород из жидкого металла, чтобы предотвратить хрупкое разрушение стали во время высокотемпературной деформации.

Мягкая сталь дезоксигенируется марганцем, кремнием и алюминием. Они содержат очень мало кислорода и медленно отверждаются без образования газа. Кипящая сталь деоксигенируется только марганцем. Когда они затвердевают, пузырьки СО выпускаются, создавая впечатление, что сталь закипела. Полуглушенная сталь дезоксигенируется марганцем и алюминием и занимает промежуточное положение в зависимости от степени дезоксигенации. Легированная сталь плавится только тихо.

В зависимости от назначения (приложения) он был объединен в группы со структурой, инструментами и специальными свойствами. Эта классификация более значима, чем ранее изученная классификация. Поскольку она в большей степени характеризует сталь, больше внимания уделяется ее рассмотрению.

Конструкционная сталь используется в машиностроении и строительстве для изготовления механических деталей, конструкций и конструкций. Они могут быть легированы углеродом. Содержание углерода в этих сталях не превышает 0,6%.

Однако в некоторых случаях он может достигать 1%.

Новейшие детали машин и конструкций работают в условиях высоких динамических нагрузок, высоких концентраций напряжений и низких температур. Следовательно, конструкционная сталь обладает высокой структурной прочностью, то есть прочностью, в дополнение к высоким механическим свойствам, определенным в ходе стандартных испытаний. Это появляется в реальных условиях применения.

Конструкционная сталь должна иметь отличные технические свойства. Может хорошо обрабатываться давлением (прокаткой, ковкой, штамповкой и т. Д.), Резкой и высокой прокаливаемостью.

Строительные конструкционные стали должны быть полностью сварены всеми видами сварки.

  • Углеродистая конструкционная сталь (сталь общего назначения). Углеродистая сталь нормального качества выплавляется в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электрических печах. Сталь широко используется в строительстве. Многие марки стали также относятся к инженерным деталям. Сталь изготавливается из горячекатаного, сортового, листового, листового, широкополосного (универсального) и холоднокатаного листа. Трубы, поковки, штамповки, ленты, провода и т. Д. Изготавливаются из стали.
  • Высококачественная углеродистая сталь (сталь общего назначения). Сталь выплавляется в открытых и электрических печах в соответствии с более строгими требованиями к составу смеси, процессам плавки и разливки. К ним предъявляются более высокие требования в отношении химического состава: содержание серы не должно превышать 0,04%, фосфора составляет 0,035-0,04% (в зависимости от марки), сталь более неметаллическая, чем обычная сталь Количество вещей должно быть небольшим.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Качественные высокопрочные стали: конструкционная и инструментальная

На правах рекламы

Они содержат углерод и дополнительные элементы, состав и соотношение которых зависят от заданных свойств.

Качество материала определяется возможностями обработки, стойкостью к разным видам нагрузок. Невысокий процент углерода обеспечивает хорошую пластичность при низкой прочности. Увеличение его доли делает сталь более прочной, но менее пластичной. В общем случае различают сплавы:

Низкоуглеродистые (менее 0,3%). Подходят для конструкций, которые эксплуатируются без высоких нагрузок.

Среднеуглеродистые (от 0,3 до 0,6%). Применяются для изготовления обширной номенклатуры металлопродукции.

Высокоуглеродистые (свыше 0,6%). Из них создаются инструменты повышенной прочности, износостойкости.

Углеродистые стали могут включать полезные и вредные примеси. К нежелательным добавкам относятся фосфор и сера, которые приводят к появлению трещин при механических нагрузках, низких и высоких температурах. В металлопродукции хорошего качества их суммарное содержание не должно превышать 0,03%.

Чтобы изготовить стальной сплав с особо ценными свойствами проводят легирование. Самые распространенные добавки: хром, кремний, никель, марганец, молибден.

Конструкционные стали

Из конструкционных сталей создаются строительные элементы, разнообразные изделия, используемые в промышленном машиностроении. Так как категория материалов достаточно обширная, в ней выделены основные группы сплавов, объединенные по составу и свойствам.

Стали для строительных работ. Среднеуглеродистые (в том числе, низколегированные), с хорошей свариваемостью, предназначенные для возведения многоуровневых, разветвленных сооружений с равномерно распределенной нагрузкой.

Нержавеющие (коррозионностойкие). Низкоуглеродистые, улучшенные хромом и марганцем, хорошо защищенные от разрушающего воздействия воды, растворов кислот, щелочей:

  • Выдерживающие высокие нагрузки и средний нагрев.
  • Подходящие для эксплуатации при отрицательных (низких, сверхнизких) температурах.
  • С высокой температурной стойкостью при ограниченных нагрузках.
  • Способные работать при значительных температурах и нагрузках.

Пружинно-рессорные. Легированные сплавы, слабо чувствительные к упругим деформациям. Широко используются в амортизирующих механизмах.

Стали для автоматического производства. Низкопластичные материалы с добавлениями серы, свинца, селена, при автоматизированной обработке которых образуется мелкая, легко ломающаяся стружка. Предназначены для массовой станочной обработки.

Сплавы холодного штампования. Высокопластичные, не подверженные разрывам материалы, которые могут существенно менять форму без ухудшения параметров качества.

Стойкие к износу. Металлопродукция с высоким процентом марганца, из которой изготавливаются трущиеся детали, подверженные значительным статическим, динамическим нагрузкам.

Сплавы усиленной прочности. Высоколегированные среднеуглеродистые составы со специальными свойствами, разработанные для наиболее ответственных узлов механизмов и конструкций.

Усовершенствованные стали. Среднеуглеродистые, обогащенные марганцем, бором, никелем или молибденом, прошедшие термообработку для улучшения характеристик.

Для изготовления подшипников. Износостойкие, плотные без посторонних включений, пор, имеющие увеличенный ресурс эксплуатации.

Цементируемые материалы. Низкоуглеродистые, износостойкие, используемые для производства конструктивных узлов и отдельных деталей, подверженных трению, импульсным нагрузкам.

Стоимость металлопродукции из конструкционных сталей зависит от состава, габаритов. Актуальные цены изделий идентичных размеров и разных марок приведены на примере каталога крупнейшего российского металлмаркета «Металлсервис».

Круг горячекатаный конструкционный:

Круг горячекатаный никелевый:

Шестигранник горячекатаный конструкционный:

Инструментальные стали

Эта категория включает сплавы, в которых содержание углерода превышает отметку в 0,7%. В основном, это металлопродукция, предназначенная для изготовления измерительных приборов, различного режущего инструмента, штампов холодного и горячего деформирования, пресс-форм для литья, работающих под давлением, ряда других высокоточных изделий.

Из-за особенностей области применения к инструментальным сталям предъявляются строгие требования. В частности, материал должен хорошо резаться и шлифоваться, иметь высокую стойкость к критичным температурам, обезуглероживанию, образованию трещин. Рассмотрим основные типы инструментальных сталей по назначению.

Для режущих инструментов, способные при длительных нагрузках сохранять основные характеристики (твердость, прочность, термостойкость).

Для измерительных инструментов, легко обрабатываемые, износостойкие, поддерживающие стабильность формы и размеров при использовании, длительном хранении.

Сплавы для штампования повышенной твердости, износостойкости, прокаливаемости. Различают легированные сплавы холодной, горячей штамповки. В первом случае, к базовым свойствам добавляются термостойкость и вязкость, во втором – увеличенная прочность и теплопроводность.

Валковые стали глубокой прокаливаемости, высокой износостойкости, контактной прочности, минимально деформируемые.

Как и в случае конструкционной металлопродукции, цены на изделия из инструментальной стали зависят от выбранной марки.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: