Классификация конструкционных сталей реферат
Стали классифицируются по множеству признаков.
1. По химическому: составу: углеродистые и легированные.
2. По содержанию углерода:
• низкоуглеродистые, с содержанием углерода до 0,25 %;
• среднеуглеродистые, с содержанием углерода 0,3…0,6 %;
• высокоуглеродистые, с содержанием углерода выше 0,7 %.
Содержание
1. КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ……………………………………..3
2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ…………………………………….4
2.1. УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ…………………………………………………..4
2.2. ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ………………………………………………….5
2.3. ШАРИКОПОДШИПНИКОВЫЕ СТАЛИ…………………………………..6
3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ…………………………..7
3.1. УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ………………………………………. 7
3.2. УГЛЕРОДИСТЫЕ ЛЕГИРОВАННЫЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ………………………………………………………………. …7
4.3. БЫСТРОРЕЖУЩИЕ СТАЛИ……………………………. ………8
4.4. ТВЁРДЫЕ СПЛАВЫ…………………………………………….…8
5. МАГНИТОТВЕРДЫЕ И МАГНИТОМЯГКИЕ СТАЛИ……………………..9
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Вложенные файлы: 1 файл
Реферат Металлургия.doc
Липецкий государственный технический университет
по дисциплине: «Металлургия»
Студент Захаров Н.В.
к.т.н., доцент Дудина В.А.
1. КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ………………………… …………..3
2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ…………………………………….4
2.3. ШАРИКОПОДШИПНИКОВЫЕ СТАЛИ…………………………………..6
3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ…………………………..7
3.1. УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ………………………………………. 7
3.2. УГЛЕРОДИСТЫЕ ЛЕГИРОВАННЫЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ………………………………………………………………. ..…7
4.3. БЫСТРОРЕЖУЩИЕ СТАЛИ……………………………. ………8
5. МАГНИТОТВЕРДЫЕ И МАГНИТОМЯГКИЕ СТАЛИ……………………..9
1. КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ
Стали классифицируются по множеству признаков.
- По химическому: составу: углеродистые и легированные.
- По содержанию углерода:
- низкоуглеродистые, с содержанием углерода до 0,25 %;
- среднеуглеродистые, с содержанием углерода 0,3…0,6 %;
- высокоуглеродистые, с содержанием углерода выше 0,7 %.
- По равновесной структуре: доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные.
- По качеству. Количественным показателем качества является содержания вредных примесей: серы и фосфора:
- , – углеродистые стали обыкновенного качества:
- – качественные стали;
- – высококачественные стали.
- По способу выплавки:
- в кислородных конверторах;
- в электрических печах: электродуговых, индукционных и др.
- По назначению:
- конструкционные – применяются для изготовления деталей машин и механизмов;
- инструментальные – применяются для изготовления различных инструментов;
- специальные – стали с особыми свойствами: электротехнические, с особыми магнитными свойствами и др.
2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
2.1. Углеродистые стали
Углеродистые конструкционные стали по качеству (в зависимости от содержания вредных примесей) подразделяют на две группы: обыкновенного качества и качественные.
Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества (содержащие повышенное количество вредных примесей и др. ) применяются для металлических конструкций и неответственных деталей машин, поставляются по ГОСТ 380-71.
В зависимости от способа раскисления могут быть спокойными (сп), полуспокойными (пс) и кипящими (кп). Допускается в спокойных сталях буквы (сп) не писать. Цифра (0-6) обозначает номер стали и не соответствует содержанию углерода, но с увеличением номера содержание углерода и прочностные характеристики растут. Примеры маркировки: СтЗ - спокойная углеродистая сталь обыкновенного качества (0,14-0,22% С) СтЗкп - кипящая углеродистая сталь обыкновенного качества.
Качественные углеродистые конструкционные стали применяются для металлических конструкций и более ответственных деталей машин, поставляются по ГОСТ 1050-74.
Цифры (от 05 до 65) обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Стали с содержанием углерода до 0,25% могут поставляться спокойными (сп), полуспокойными (пс) и кипящими (кп). Стали с содержанием углерода больше 0,25% поставляются только спокойными. Буква "Г" обозначает, что сталь имеет повышенное содержание марганца (до 1,2%).
Буква Л в конце марки обозначает, что сталь литейная.
Сталь 15кп - углеродистая конструкционная качественная сталь с содержанием 0,15% углерода, кипящая;
Сталь З0Л - углеродистая конструкционная качественная сталь с содержанием углерода 0,30%,спокойная, применяется для деталей получаемых методом литья;
Сталь З0Г - углеродистая конструкционная качественная сталь с содержанием углерода 0,30%, спокойная, содержащая повышенное количество марганца.
2.2. Легированные стали.
Конструкционные легированные стали обладают высокой конструктивной прочностью. Легирование позволяет повысить уровень механических свойств и глубину прокаливаемости.
Применяются конструкционные легированные стали для ответственных деталей машин и металлических конструкций, поставляются по ГОСТ 1050-74.
Принята буквенно-цифровая система маркировки легированных сталей. Основные легирующие элементы обозначают буквами:
Конструкционные стали
Конструкционными называют материалы, предназначенные для изготовления деталей машин, приборов, инженерных конструкций, подвергающиеся механическим нагрузкам.
Конструкционная сталь должна иметь и хорошие технологические свойства: хорошо обрабатываться давлением и резанием, быть не склонной к шлифовочным трещинам, обладать высокой прокаливаемостью и малой склонностью к обезуглероживанию, деформациям и трещинообразованию при закалке.
Введение…………………………………………………………………………3
1. Строение и свойства конструкционных сталей……………………………4
2. Классификация конструкционных сталей………………………………….6
3. Конструкционные легированные стали…………………………………….8
3.1 Конструкционные низколегированные стали ……………………………8
3.2 Конструкционные цементуемые легированные стали …………………..8
4. Конструкционные машиностроительные стали и плавы специального назначения ……………………………………………………………………. 12
4.1 Мартенситностареющие высокопрочные стали……………………….…12
4.2 Коррозионностойкие стали ………………………………………………..13
4.3 Жаростойкие стали ………………………………………………………. 14
4.4 Криогенные машиностроительные стали и сплавы……………………. 16
Заключение……………………………………………………………………. 17
Список литературы………………………………………………………….….18
Прикрепленные файлы: 1 файл
Реферат (практика).docx
Стали, легированные бором. Бор увеличивает прокаливаемость стали. Легирование бромом повышает прочностные свойства после закалки и низкого отпуска, не изменяя или несколько снижая вязкость и пластичность. Бор делает сталь чувствительной к перегреву. Легирование бористой стали титаном повышает ее устойчивость против перегрева. Дополнительное легирование стали никелем повышает прокаливаемость, пластичность и вязкость.
4. Конструкционные машиностроительные стали и сплавы
Специальное назначение конструкционных сталей и сплавов определяется требованием к конкретному комплексу механических, физических, физико-химических и технологических свойств, необходимому для эксплуатации изделий в строго определенных условиях, например, при очень высоких напряжениях, низких или повышенных температурах, динамических или гидроабразивных нагрузках, для специального назначения в приборах и аппаратах электро- и радиотехнической промышленности.
В зависимости от химического состава сплавы этой группы подразделяют на классы по основному составляющему элементу:
-сплавы на железоникелевой основе;
-сплавы на никелевой основе.
Классификация машиностроительных сталей и сплавов по основному потребительскому свойству имеет следующие группы; особо высокой прочности и вязкости, коррозионностойкие (в том числе, собственнокоррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные и криогенные), износостойкие, пружинные, автоматные, шарикоподшипниковые и литейные.
4.1 Мартенситностареющие высокопрочные стали
Мартенситностареющие стали представляют собой сплавы железа с никелем (8 – 20%), а часто и с кобальтом. Для протекания процесса старения в мартенсите сплавы дополнительно легируют Ti, Be, Al, Nb, W, Mo.
Никель и кобальт способствуют упрочнению при старении и одновременно повышают сопротивление хрупкому разрушению.
Хром (легирование до12%) упрочняет мартенсит сталей Fe – Ni – Ti и Fe – Ni – Al при старении повышает сопротивление коррозии даже в сильно агрессивных средах (морской воде, кислотах и др).
Мартенситностареющие стали - особо высококачественные и из-за высокой стоимости применяются для деталей наиболее ответственного назначения: Н18К9М5 - шестерни, валы, корпуса ракет; Н10Х12Д2Т - детали химической аппаратуры, пружины; Н4Х12К15М4Т - штампы горячего деформирования, детали теплоэнергетических установок и др.
Мартенситностареющие стали применяют в авиационной промышленности, в ракетной технике, в судостроении, в приборостроении, в приборостроении для упругих элементов, в криогенной технике.
Коррозионностойкие стали и ставы (ГОСТ 5632-72), в том числе высоколегированные, обладают достаточной стойкостью против коррозии только в ограниченном числе сред. Они обязательно имеют в своем составе более 12,5%Сг, роль которого состоит в образовании на поверхности изделия защитной (пассивной) оксидной пленки, прерывающей контакт с агрессивной средой. При этом лучшей стойкостью против коррозии обладают те стали и сплавы, в которых все содержание хрома приходится на долю твердого раствора. Содержание углерода должно быть низким, чтобы уменьшить переход хрома в карбиды, так как это может уменьшить концентрацию хрома в защитной пленке. Для предотвращения выделений карбидов хрома используют также быстрое охлаждение из области g-твердого раствора или легирование титаном, ванадием, ниобием или цирконием для связывания углерода в более устойчивые карбиды.
Физико-химические свойства коррозионностойких сталей меняются в довольно широком диапазоне в зависимости от структуры. Структура для наиболее характерных сплавов этого назначения может быть: ферритно-карбидной и мартенситной (12Х13, 20Х13, 20Х17Н2, 30Х13, 40Х13, 95Х18 - для слабых агрессивных сред (воздух, вода, пар); ферритной (15Х28) - для растворов азотной и фосфорной кислот; аустенитной (12Х18Н10Т) - в морской воде, органических и азотной кислотах, слабых щелочах; мартенситно-стареющей (10Х17Н13МЗТ, 09Х15Н8Ю) - в фосфорной, уксусной и молочных кислотах. Сплав 06ХН28МТ может эксплуатироваться в условиях горячих (до 60°С) фосфорной и серной (концентрации до 20%) кислот.
Коррозионная стойкость сталей может быть повышена термической обработкой и созданием шлифованной поверхности.
Коррозионностойкие стали и сплавы классифицируют в зависимости от агрессивности среды, в которой они используются, и по их основному потребительскому свойству на собственно коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные и криогенные.
Изделия из собственно коррозионностойких сталей (лопатки турбин, клапаны гидравлических прессов, пружины, карбюраторные иглы, диски, валы, трубы и др.) работают при температуре эксплуатации до 550°С.
4.3 Жаростойкие стали
Для жаростойких и жаропрочных машиностроительных сталей используются малоуглеродистые (0,1 . 0,45% С) и высоколегированные (Si, Cr, Ni, Co и др.).
Жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы получают на базе системы Fe + Cr * Ni с небольшим количеством кремния. Основным потребительским свойством этих сталей, является температура эксплуатации, которая должна быть более 550°С. Жаростойкие стали устойчивы против газовой коррозии до 900. 1200°С в воздухе, печных газах, в том числе, серосодержащих (15Х5, 15Х6СМ, 40Х9С2, ЗОХ13Н7С2, 12Х17, 15Х28), окислительных и науглероживающих (20Х20Н14С2) средах, но могут проявлять ползучесть при приложении больших нагрузок.
Жаростойкие стали характеризуют по температуре начала интенсивного окисления. Величина этой температуры определяется содержанием хрома в сплаве. Так при 15% Cr температура эксплуатации изделий составляет 950°С, а при 25% Cr - 1300°С.
Жаростойкие стали и сплавы используются для производства труб, листов, деталей высокотемпературных установок, газовых турбин и поршневых двигателей, печных конвейеров, ящиков для цементации и др.
Жаропрочные стали должны обладать высоким сопротивлением химической коррозии, но вместе с тем, обеспечивать надежную работу под нагрузкой (то есть иметь достаточно высокие пределы ползучести и длительной прочности) при температурах эксплуатации выше 400. 450°С.
Жаропрочные стали и сплавы в своем составе обязательно содержат никель, который обеспечивает существенное увеличение предела длительной коррозионной прочности при незначительном увеличении предела текучести и временного сопротивления, и марганец. Они могут дополнительно легироваться молибденом, вольфрамом, ниобием, титаном, бором, йодом и др. Так микролегирование бором, а также редкоземельными и некоторыми щелочноземельными металлами повышают такие характеристики, как число оборотов при кручении, пластичность и вязкость при высоких температурах. Механизм этого воздействия при микролегировании основан на рафинировании границ зерна и повышении межкристаллитной прочности. Химический состав и структура этих сталей весьма разнообразны.
Эти стали классифицируют по температуре эксплуатации (ГОСТ 20072-74): при 400. 550°С - 15ХМ, 12Х1МФ, 25Х2М1Ф, 20ХЗМВФ; при 500. 600°С - 15Х5М, 40Х10С2М, 20Х13; при 600. 650°С -12Х18Н9Т, 45Х14Н14В2М, 10Х11Н23ТЗМР, ХН60Ю, ХН70Ю, ХН77ТЮР, ХН56ВМКЮ. ХН62МВКЮ.
Жаропрочные стали и сплавы применяются для изготовления труб, клапанных, паро- и газотурбинных деталей (роторы, лопатки, диски и др.), листов, печных конвейеров, деталей высокотемпературных установок, поршневых двигателей, ящиков для цементации и др.
4.4 Криогенные машиностроительные стали и сплавы
Криогенные машиностроительные стали и сплавы (ГОСТ 5632-72) по химическому составу являются низкоуглеродистыми (0,10% С) и высоколегированными (Cr, Ni, Mn и др.) сталями аустенитного класса (08Х18Н10, 12Х18Н10Т, ОЗХ20Н16АГ6, ОЗХ13АГ19 и др.). Основными потребительскими свойствами этих сталей являются пластичность и вязкость, которые с понижением температуры (20. -196°С) либо не меняются, либо мало уменьшаются, т.е. не происходит резкого уменьшения вязкости, характерного при хладноломкости. Например, для криогенных сталей (ОН6А, ОН9А) после соответствующей термической обработки (двойная нормализация и отпуск или закалка в воде и отпуск) характерно при понижении температуры повышение предела ползучести от 400 до 820 МПа. Криогенные машиностроительные стали классифицируют по температуре эксплуатации в диапазоне -196. -296°С и используют для изготовления деталей криогенного оборудования.
Классификация и маркировка сталей
Классификации сталей по химическому составу, равновесной структуре, качеству, назначению, технологической обрабатываемости. Маркировка углеродистых и легированных сталей. Конструкционные и высокоуглеродистые стали. Легирующие элементы в состав стали.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.12.2017 |
| Размер файла | 15,1 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Образовательное учреждение высшего образования
Башкирский государственный университет
Кафедра Управления качеством
по дисциплине "Материаловедение»
На тему: «Классификация и маркировка сталей»
Выполнил студент группы УКс - 3
Проверил: Шаяхметов У.Ш.
2. Маркировка сталей
Использование металлов человеком началось в глубокой древности (более пяти тысячелетий до н.э.). Вначале находили применение цветные металлы (медь, сплавы меди, золото, серебро, олово, свинец и др.), позднее начали применять черные - железо и сплавы на его основе.
Наиболее широкое распространение в качестве конструкционных материалов в настоящее время получили металлы и их сплавы, поэтому в настоящей работе будут рассмотрены только стали, чугуны и цветные металлы, и их сплавы (медь, алюминий, титан, магний и сплавы на их основе).
В основу классификации сталей заложены их химический состав, структура, назначение, технологическая обрабатываемость, качество. По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные. Классификация по структуре - доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные, феррито-перлитная, аустенитная, мартенситная. По назначению - конструкционные, машиностроительные и инструментальные.
Классификация по составу. По составу стали подразделяют на углеродистые и легированные. По содержанию углерода стали условно делятся на
· низкоуглеродистые с содержанием углерода до 0,25 %;
· среднеуглеродистые с содержанием углерода 0,3…0,6 %;
· высокоуглеродистые с содержанием углерода от 0,7 % и выше.
По преобладающему легирующему элементу легированные стали подразделяются на хромистые, марганцовистые, хромоникелевые, хромоникель-молибденовые и т.д.
Классификация по равновесной структуре. По этому признаку можно выделить следующие классы сталей:
· доэвтектоидные стали (перлит + феррит);
· эвтектоидные стали (перлит);
· заэвтектоидные стали (перлит + вторичные карбиды).
Легированные стали могут быть ледебуритного класса. В структуре их имеются первичные карбиды в виде эвтектической структурной составляющей. Следует отметить, что наличие ледебурита в структуре легированных сталей значительно слабее уменьшает пластичность, чем в железоуглеродистых сплавах.
Во многих случаях высоколегированные стали могут иметь при нормальной температуре структуру аустенита или феррита. Поэтому дополнительно различают аустенитные, полуаустенитные, ферритные и полуферритные стали.
Углеродистые стали обыкновенного качества можно различить по наличию в марке букв Ст, что означает сталь. После Ст следует условный номер марки (от 0 до 6), например Ст1, СтЗ и т.д. В марке отражены также группа, категория и степень раскисленности стали.
Качественные конструкционные углеродистые стали маркируются двузначными числами, которые характеризуют количество углерода в стали в сотых долях процента (например, сталь 45 в среднем содержит 0,45 % С).
Высокоуглеродистые стали, которые используются для изготовления инструментов, имеют перед маркой букву У (что означает «углеродистая») и число, характеризующее количество углерода в стали в десятых долях процента, например У7, У12 и др.
По маркам легированной стали в большинстве случаев можно судить как о качественном, так и в первом приближении о количественном составе стали.
Легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначают русскими буквами:
Ч - редкоземельные металлы
14Г2 - низко легированная качественная сталь, спокойная, содержит приблизительно 14% углерода и до 2,0% марганца.
03Х16Н15М3Б - высоко легированная качественная сталь, спокойная содержит 0,03% C, 16,0% Cr, 15,0% Ni, до З,0% Мо, до 1,0% Nb.
Так как углерод в составе легированной стали имеет очень большое влияние на свойства, то для отражения его количества в начале марки также ставится число. Если это число двузначное, то оно соответствует содержанию углерода в сотых долях процента; если однозначное - в десятых долях процента; если перед маркой нет числа, то это означает, что содержание углерода равно или больше 1 %.
Для отражения степени качественности стали (по количеству серы и фосфора) в конце марки высококачественной стали ставится буква А, что означает, что сталь имеет высокую чистоту от вредных примесей (содержание S и Р каждого не выше 0,03 %). Символ А в середине марки указывает на наличие азота. В случае отсутствия в конце марки буквы А следует понимать, что сталь качественная и содержит несколько больше серы и фосфора.
Помимо перечисленных обозначений марок для некоторых сталей употребляются специальные буквы и условные обозначения. Так, быстрорежущие стали обозначаются Р18, Р9 и т.д. (цифры 18 и 9 показывают содержание вольфрама в процентах). Шарикоподшипниковые стали ШХ15, ШХ9 (цифры 15 и 9 отражают содержание хрома в десятых долях процента). Электротехническая сталь имеет индекс Э, магнитная сталь - Е.
сталь маркировка углеродистый легированный
Свойства стали и сплавов зависят от их химического состава, состояния и структуры. Поскольку кардинальное изменение указанных свойств в полезном направлении достигается лишь в результате введения в сталь значительных количеств легирующих элементов, для стали с особыми свойствами, как правило, характерно высокое содержание легирующих элементов. Сталь и сплавы с особыми свойствами находят широкое применение в машиностроении, приборостроении, химической и электротехнической промышленности и играют важную роль в современной технике.
2. Фетисов Г.П., Карпман М.Г. и др. Материаловедение и технология металлов. - М.: Высшая школа, 2000.
3. Дриц М.Е. и др. Технология конструкционных материалов и материаловедение. - М.: Высшая школа, 1990.
4. Марочник сталей и сплавов /Под ред. В.Г. Сорокина и др. - М.: Машиностроение, 1989.
5. Технология конструкционных материалов /Под ред. А.М. Дальского, -М.: Машиностроение, 1990.
Подобные документы
Классификация и маркировка сталей. Сопоставление марок стали типа Cт и Fe по международным стандартам. Легирующие элементы в сплавах железа. Правила маркировки легированных сталей. Характеристики и применение конструкционных и инструментальных сталей.
презентация [149,9 K], добавлен 29.09.2013
Процентное содержание углерода и железа в сплаве чугуна. Классификация стали по химическому составу, назначению, качеству и степени раскисления. Примеры маркировки сталей. Расшифровка марок стали. Обозначение легирующих элементов, входящих в состав стали.
презентация [1,0 M], добавлен 19.05.2015
Определение, классификация легированной стали. Маркировка, дефекты. Структура легированных сталей в нормализованном состоянии. Свойства и применение легированных сталей. Конструкционная и инструментальная легированная сталь. Аустенитные и ферритные стали.
реферат [720,7 K], добавлен 11.10.2016
Что такое сталь. Классификация конструкционных сталей по химическому составу и качеству. Примеры маркировки стали. Схемы и способы разливки стали, их достоинства и недостатки. Основные способы обработки металлов давлением, особенности их применения.
контрольная работа [441,6 K], добавлен 05.01.2010
Свойства стали, ее получение и области применения. Классификация углеродистых сталей в зависимости от назначения, структуры, содержания углерода, качества. Качественные конструкционные углеродистые стали, их химический состав и механические свойства.
Классификация сталей
Конструкционные стали и их маркировка. Описание свойств нелегированных конструкционных сталей обыкновенного качества. Инструментальные стали и их маркировка. Описание нелегированных углеродистых инструментальных сталей. Нержавеющие стали и их маркировка.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.12.2016 |
| Размер файла | 24,1 K |
1.1 Химический состав
1.4 Степень раскисления
2. Конструкционные стали и их маркировка
2.1 Нелегированные конструкционные стали обыкновенного качества
2.2 Нелегированные конструкционные качественные стали
2.3 Конструкционные легированные стали
2.4 Литейные конструкционные стали
2.5 Шарикоподшипниковые стали
2.6 Автоматные стали
3. Инструментальные стали и их маркировка
3.1 Нелегированные углеродистые инструментальные стали
3.2 Инструментальные легированные стали
3.3 Быстрорежущие стали
4. Нержавеющие стали и их маркировка
сталь нелегированный инструментальный нержавеющий
Сталь - деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2,14%) и другими элементами. Получают, главным образом, из смеси чугуна со стальным ломом в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах. Сплав железа с углеродом, содержащий более 2,14% углерода, называют чугуном.
99% всей стали - материал конструкционный в широком смысле слова: включая стали для строительных сооружений, деталей машин, упругих элементов, инструмента и для особых условий работы - теплостойкие, нержавеющие, и т.п. Его главные качества - прочность (способность выдерживать при работе достаточные напряжения), пластичность (способность выдерживать достаточные деформации без разрушения как при производстве конструкций, так в местах перегрузок при их эксплуатации), вязкость (способность поглощать работу внешних сил, препятствуя распространению трещин), упругость, твердость, усталость, трещиностойкость, хладостойкость, жаропрочность.
В зависимости от химического состава различают стали углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) и легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).
В свою очередь углеродистые стали могут быть:
· малоуглеродистыми, т. е. содержащими углерода менее 0,25%;
· среднеуглеродистыми, содержание углерода составляет 0,25-0,60%
· высокоуглеродистыми, в которых концентрация углерода превышает 0,60%
Легированные стали подразделяют на:
· низколегированные содержание легирующих элементов до 2,5%
· среднелегированные, в их состав входят от 2,5 до 10% легирующих элементов;
· высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов.
Конструкционные, предназначенные для изготовления строительных и машиностроительных изделий.
Инструментальные, из которых изготовляют режущий, мерительный, штамповый и прочие инструменты. Эти стали содержат более 0,65% углерода. С особыми физическими свойствами, например, с определенными магнитными характеристиками или малым коэффициентом линейного расширения: электротехническая сталь, суперинвар.
С особыми химическими свойствами, например, нержавеющие, жаростойкие или жаропрочные стали.
В зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора-стали подразделяют на:
· Стали обыкновенного качества, содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора.
· Качественные - до 0,035% серы и фосфора каждого отдельно.
· Высококачественные - до 0.025% серы и фосфора.
· Особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до 0,015% серы.
По степени удаления кислорода из стали, т. е. По степени её раскисления, существуют:
· спокойные стали, т. е., полностью раскисленные; такие стали обозначаются буквами "сп" в конце марки (иногда буквы опускаются);
· кипящие стали - слабо раскисленные; маркируются буквами "кп";
· полуспокойные стали, занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими; обозначаются буквами "пс".
Сталь обыкновенного качества подразделяется еще и по поставкам на 3 группы:
· сталь группы А поставляется потребителям по механическим свойствам (такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора);
· сталь группы Б - по химическому составу;
· сталь группы В - с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.
В зависимости от нормируемых показателей (предел прочности, относительное удлинение, предел текучести, изгиб в холодном состоянии) сталь каждой группы делится на категории, которые обозначаются арабскими цифрами.
Обозначают по ГОСТ 380-94 буквами "Ст" и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше её номер. Буква "Г" после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали. Перед маркой указывают группу стали, причем группа "А" в обозначении марки стали не ставится. Для указания категории стали к обозначению марки добавляют номер в конце соответствующий категории, первую категорию обычно не указывают.
Качественные стали маркируют следующим образом:
· в начале марки указывают содержание углерода цифрой, соответствующей его средней концентрации;
а) в сотых долях процента для сталей, содержащих до 0,65% углерода;
05кп - сталь углеродистая качественная, кипящая, содержит 0,05% С;
60 - сталь углеродистая качественная, спокойная, содержит 0,60% С;
б) в десятых долях процента для индустриальных сталей, которые дополнительно снабжаются буквой "У":
У7 - углеродистая инструментальная, качественная сталь, содержащая 0,7% С, спокойная (все инструментальные стали хорошо раскислены);
У12 - углеродистая инструментальная, качественная сталь, спокойная содержит 1,2% С;
· легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначают русскими буквами:
А - азот; К - кобальт; Т - титан; Б - ниобий; М - молибден; Ф- ванадий; В - вольфрам; Н - никель; Х - хром; Г - марганец; П - фосфор; Ц - цирконий; Д - медь; Р - бор; Ю - алюминий; Е - селен; С - кремний; Ч - редкоземельные металлы.
Например: Ст1кп2 - углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, № марки 1, второй категории, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А);
ВСт5Г - углеродистая сталь обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца, спокойная, № марки 5, первой категории с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В);
Вст0 - углеродистая сталь обыкновенного качества, номер марки 0, группы Б, первой категории (стали марок Ст0 и Бст0 по степени раскисления не разделяют).
В соответствии с ГОСТ 4543-71 наименования таких сталей состоят из цифр и букв. Первые цифры марки обозначают среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента. Буквы указывают на основные легирующие элементы, включенные в сталь (см. таблицу 2, нержавеющие стали.) Цифры после каждой буквы обозначают примерное процентное содержание соответствующего элемента, округленное до целого числа , при содержании легирующего элемента до 1.5% цифра за соответствующей буквой не указывается. Например, сталь состава C 0.09 - 0.15%, Cr 0.4 - 0.7%, Ni 0.5 - 0.8% называется 12ХН, а сталь состава C 0.27 - 0.34%, Cr 2.3 - 2.7%, Mo 0.2 - 0.3%, V 0.06 - 0.12% - 30Х3МФ. Для того, чтобы показать, что в стали ограничено содержание серы и фосфора (S < 0.03%, P < 0.03%) и сталь относится к группе высококачественных в конце ее обозначения ставят букву А. Особовысококачественные стали, подвергнутые электрошлаковому переплаву, обеспечивающему эффективную очистку от сульфидов и оксидов, обозначают добавлением через тире в конце наименования стали буквы Ш. Например: 12Х2Н4А, 15Х2МА, 18ХГ-Ш, 20ХГНТР-Ш и др.
В соответствии с ГОСТ 977-88 обозначаются по тем же правилам, что и качественные и легированные стали. Отличие заключается лишь в том, что в конце наименований литейных сталей приводится буква Л, например, 15Л, 20Г1ФЛ, 35 ХГЛ и др. Строительные стали. Строительные стали по ГОСТ 27772-88 обозначаются буквой С (строительная) и цифрами, соответствующими минимальному пределу текучести стали. Буква К в конце наименования указывает на стали с повышенной коррозионной стойкостью, буква Т - на термоупрочненный прокат, а буква Д - на повышенное содержание меди. Например: С255, С345Т, С 390К, С440Д и т.д.
ГОСТ 801-78 маркируют буквами "ШХ", после которых указывают содержание хрома в десятых долях процента. Для сталей, подвергнутых электрошлаковому переплаву, буква Ш добавляется также и в конце их наименований через тире. Например: ШХ15, ШХ20СГ, ШХ4-Ш.
ГОСТ 1414-75 начинаются с буквы А (автоматная). Если сталь при этом легирована свинцом, то ее наименование начинается с букв АС. Для отражения содержания в сталях остальных элементов используются те же правила, что и для легированных конструкционных сталей. Например: А20, А40Г, АС14, АС38ХГМ
Данные стали в соответствии с ГОСТ 1435-90 делятся на качественные и высококачественные. Качественные стали обозначаются буквой У (углеродистая) и цифрой, указывающей среднее содержание углерода в стали, в десятых долях процента. Так сталь У7 содержит 0.65 - 0.74% углерода, сталь У10 - 0.95 - 1.04%, а сталь У13 - 1.25 - 1.35%. В обозначения высококачественных сталей добавляется буква А (У8А, У12А и т.д.). Кроме того, в обозначениях как качественных, так и высококачественных углеродистых инструментальных сталей может присутствовать буква Г, указывающая на повышенное содержание в стали марганца. Например: У8Г, У8ГА.
Правила обозначения инструментальных легированных сталей по ГОСТ 5950-73 в основном те же, что и для конструкционных легированных. Различие заключается лишь в цифрах, указывающих на массовую долю углерода в стали. Процентное содержание углерода также указывается в начале наименования стали, в десятых долях процента, а не в сотых, как для конструкционных легированных сталей. Если же в инструментальной легированной стали содержание углерода составляет около 1.0%, то соответствующую цифру в начале ее наименования обычно не указывают. Приведем примеры: сталь 4Х2В5МФ имеет содержание C 0.3 - 0.4%, Cr 2.2 - 3.0%, W 4.5 - 5.5%, Mo 0.6 - 0.9%, V 0.6 - 0.9%, а сталь ХВГ - C 0.9 - 1.05%, Cr 0.9 - 1.2%, W 1.2 - 1.6%, Mn 0.8 - 1.1%.
Обозначают буквой "Р", следующая за ней цифра указывает на процентное содержание в ней вольфрама: В отличие от легированных сталей в наименованиях быстрорежущих сталей не указывается процентное содержание хрома, т.к. оно составляет около 4% во всех сталях, и углерода (оно пропорционально содержанию ванадия). Буква Ф, показывающая наличие ванадия, указывается только в том случае, если содержание ванадия составляет более 2.5%. В соответствии с вышесказанным сталь Р6М5 имеет состав С 0.82 - 0.9%, Cr 3.8 - 4.4%, Mo 4.8 - 5.3%, V 1.7 - 2.1%, W 5.5 - 6.5%, а сталь состава С 0.95 - 1.05%, Cr 3.8 - 4.3%, Mo 4.8 - 5.3%, V 2.3 - 2.7%, N 0.05 - 0.1%, W 5.7 - 6.7% называется Р6АМ5Ф3
Обозначения стандартных нержавеющих сталей согласно ГОСТ 5632-72 состоят из букв и цифр и строятся по тем же принципам, что и обозначения конструкционных легированных сталей. В обозначения литейных нержавеющих сталей добавляется буква Л.
В том случае, если стали получены методом электрошлакового переплава, к их наименованиям (также как и для легированных сталей) добавляется через тире буква Ш (06Ч16Н15М3Б-Ш).
Помимо этого к наименованиям указанных сталей через тире могут добавляться буквы, означающие следующее:
· ВД -- вакуумно-дуговой переплав (09Ч16Н4Б-ВД),
· ВИ -- вакуумно-индукционная выплавка (03Ч18Н10-ВИ),
· ЭЛ -- электронно-лучевой переплав (03Н18К9М5Т-ЭЛ),
· ГР -- газокислородное рафинирование (04Ч15СТ-ГР),
· ИД -- ваккумно-индукционная выплавка с последующим вакуумно-дуговым переплавом (ЭП14-ИД),
· ПД -- плазменная выплавка с последующим вакуумно-дуговым переплавом (ХН45НВТЮБР-ПД),
· ИЛ -- вакуумно-индукционная выплавка с последующим электронно-лучевым переплавом (ЭП989-ИЛ)
1. Гузова В. В., Синенко Е. Г. и др. Прикладная механика: учебное пособие -- 2-е издание, перераб. и доп.. -- Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. -- 218 с
2. ГОСТ 380-71 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки и общие технические требования
Классификация сталей. Стали с особыми химическими свойствами. Маркировка сталей и области применения. Мартенситные и мартенсито-ферритные стали. Полимерные материалы на основе термопластичных матриц, их свойства. Примеры материалов. Особенности строения.
контрольная работа [87,0 K], добавлен 24.07.2012
контрольная работа [999,9 K], добавлен 17.08.2009
1. Строение и свойства конструкционных сталей……………………………4
2. Классификация конструкционных сталей………………………………….6
3. Конструкционные легированные стали…………………………………….8
3.1 Конструкционные низколегированные стали ……………………………8
3.2 Конструкционные цементуемые легированные стали …………………..8
4. Конструкционные машиностроительные стали и сплавы специального назначения ……………………………………………………………………. 12
4.1 Мартенситностареющие высокопрочные стали……………………….…12
4.2 Коррозионностойкие стали ………………………………………………..13
4.4 Криогенные машиностроительные стали и сплавы……………………. 16
Детали машин и приборов характеризуются большим разнообразием форм, размеров, условий эксплуатации. Они работают при статических, циклических и ударных нагрузках, при низких и высоких температурах, в контакте с различными средами. Эти факторы определяют требования к конструкционным материалам, основные из которых - эксплуатационные, технологические и экономические.
Конструкционными называют материалы, предназначенные для изготовления деталей машин, приборов, инженерных конструкций, подвергающиеся механическим нагрузкам.
Детали машин и приборов, передающих нагрузку, должны обладать жесткостью и прочностью, достаточными для ограничения упругой и пластической деформации, при гарантированной надежности и долговечности. Из многообразия материалов в наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют сплавы на основе железа - чугуны и особенно стали.
Конструкционная сталь должна иметь и хорошие технологические свойства: хорошо обрабатываться давлением и резанием, быть не склонной к шлифовочным трещинам, обладать высокой прокаливаемостью и малой склонностью к обезуглероживанию, деформациям и трещинообразованию при закалке.
1. Строение и свойства конструкционных сталей
Сталями называют сплавы железа с углеродом и некоторыми другими химическими элементами. Содержание углерода в сталях может доходить до 2,14%. Однако в сталях, применяемых в машиностроении и строительстве, углерода содержится не более 1,3%.
При содержании углерода более 1,3% стали становятся слишком хрупкими, и существенно затрудняется их обработка режущим инструментом.
На сегодняшний день стали являются основным конструкционным материалом для изготовления нагруженных деталей машин, сооружений, элементов подвижного состава. Кроме железа и углерода в сталях содержатся полезные и вредные примеси. Сталь - основной металлический материал, широко применяемый для изготовления деталей машин, летательных аппаратов, приборов, различных инструментов и строительных конструкций. Широкое использование сталей обусловлено комплексом механических, физико-химических и технологических свойств.
Методы широкого производства стали были открыты в середине ХIX века. В это же время были уже проведены и первые металлографические исследования железа и его сплавов. Стали сочетают высокую жесткость с достаточной статической и циклической прочностью. Эти параметры можно менять в широком диапазоне за счет изменения концентрации углерода, легирующих элементов и технологий термической и химико-термической обработки. конструкционный сталь закалка
Изменив химический состав, можно получить, стали с различными свойствами, и использовать их во многих отраслях техники и народного хозяйства.
Если сталь имеет в своем составе только железо и углерод (Fе, С) и некоторое количество постоянной примеси, то такую сталь называют углеродистой. Если в углеродистую сталь специально введены один или несколько так называемых легирующих элементов (Сr, Ni, W и др.) с целью улучшения ее служебных и технологических свойств, то такую сталь называют легированной. При легировании могут возникать новые свойства, не присущие углеродистым сталям.
2. Классификация конструкционных сталей
Стали классифицируют по химическому составу, качеству и назначению.
По химическому составу углеродистые стали делят в зависимости от содержания углерода на следующие группы: малоуглеродистые - менее 0,3% С; среднеуглеродистые - 0,3-0,7% С; высокоуглеродистые - более 0,7 %С.
Для улучшения технологических свойств стали легируют. Легированной называется сталь, в которой, кроме обычных примесей, содержатся специально вводимые в определенных сочетаниях легирующие элементы (Cr, Ni, Mo, Wo, V, Al, B, Ti и др.), а также Мn и Si в количествах, превышающих их обычное содержание как технологических примесей (1% и выше). Как правило, лучшие свойства обеспечивает комплексное легирование.
В легированных сталях их классификация по химическому составу определяется суммарным процентом содержания легирующих элементов: низколегированные - менее 2,5%; среднелегированные - 2,5-10%; высоколегированные - более 10%. Легированные стали и сплавы делятся также на классы по структурному составу:
- в отожженном состоянии - доэвтектоидный, заэвтектоидный, ледебуритный (карбидный), ферритный, аустенитный;
- в нормализованном состоянии - перлитный, мартенситный и аустенитный.
К перлитному классу относят углеродистые и легированные стали с низким содержанием легирующих элементов, к мартенситному - с более высоким и к аустенитному - с высоким содержанием легирующих элементов.
По качеству стали, классифицируют на обыкновенного качества, качественные, высококачественные.
Под качеством стали понимается совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства. Однородность химического состава, строения и свойства стали, а также её технологичность во многом зависят от содержания газов (водорода, кислорода) и вредных примесей - серы и фосфора.
Стали обыкновенного качества бывают только углеродистыми (до 0,5% С), качественные и высококачественные - углеродистыми и легированными.
По назначению стали классифицируют на конструкционные и инструментальные.
Конструкционные стали, представляют наиболее обширную группу, предназначенную для изготовления строительных сооружений, деталей машин и приборов. К этим сталям относят цементуемые, улучшаемые, высокопрочные и рессорно-пружинные.
Инструментальные стали, подразделяют на стали для режущего, измерительного инструмента, штампов холодного и горячего деформирования.
Конструкционные стали подразделяют на машиностроительные, предназначенные для изготовления деталей машин и механизмов, и строительные, используемые для металлоконструкций и сооружений.
3. Конструкционные легированные стали
3.1 Конструкционные низколегированные стали
Низколегированными называются стали, содержащие не более 0,22% углерода и сравнительно небольшое количество недефицитных легирующих элементов. Целью легирования этих сталей является повышение закаливаемости и вследствие этого обеспечение более высоких механических свойств (главным образом, предела текучести) в процессе охлаждения при прокатке. Применение низколегированных сталей взамен углеродистых позволяет сэкономить 15. 30% металла. Для того, чтобы упрочнение не сопровождалось излишним снижением вязкости, пластичности и свариваемости, содержание углерода и легирующих элементов в строительных сталях ограничивается. Достоинством низколегированных малоуглеродистых сталей является также их хорошая свариваемость.
Эти стали в виде листов, сортового фасонного проката применяют в строительстве и машиностроении для сварных конструкций, в основном без дополнительной термической обработки. Низколегированные стали не образуют при сварке холодных и горячих трещин.
3.2 Конструкционные цементуемые легированные стали
Для цементуемых изделий применяют низкоуглеродистые стали. Увеличение действительного зерна в цементованном слое после термической обработки вызывает уменьшение контактной выносливости, предела выносливости, сопротивления хрупкому разрушению и увеличение деформации обработки. Легированные цементуемые стали (15Х, 15ХА, 15ХФ, 12ХНЗА, 12Х2Н4А, 20ХГНР, 18ХГТ и др.) применяют для деталей, более сильно напряженных, а также более крупных размеров и сложной формы - валы, оси, шестерни и др. Легирование в этом случае обеспечивает лучшую прокаливаемость при более прочной сердцевине. В сердцевине образуются структуры бейнита или низкоуглеродистого мартенсита (HRC 30. 45).
Хромистые стали (15Х,15ХА). Хром широко используется для легирования стали. Хромистые стали предназначаются для изготовления небольших изделий простой формы. Хромистые стали по сравнению с углеродистыми обладают более высокими прочностными свойствами при несколько меньшей пластичности в сердцевине и лучшей прочности в цементованном слое. Хромистая сталь чувствительна к перегреву. Прокаливаемость хромистых сталей невелика.
Введение 0,1 – 0,2% ванадия повышает механические свойства хромистых сталей, главным образом вязкость. Эти стали применяют для изделий, работающих при повышенных динамических нагрузках. Введение бора увеличивает прокаливаемость хромистых сталей, но несколько повышает порог хладноломкости. Прокаливаемость стали с бором сравнительно высокая.
Хромованадиевые стали(15ХФ). Легирование хромистой стали ванадием улучшает механические свойства. Кроме того, хромованадиевые стали менее склонны к перегреву. Из-за малой прокаливаемости их используют только для сравнительно небольших изделий.
Хромоникелевые стали(12ХН3А,12Х2Н4А). Эти стали обладают высокой прокаливаемостью, хорошей прочностью и вязкостью. Они применяются для изготовления крупных изделий сложной конфигурации, работающих при вибрационных и динамических нагрузках (крупные детали ответственного назначения, испытывающих в эксплуатации значительные динамические нагрузки). Чем выше содержание никеля, тем ниже допустимая температура применения стали и выше ее сопротивление хрупкому разрушению. Одновременное легирование хромом и никелем, который растворяется в феррите, повышает прочность, пластичность и вязкость сердцевины и цементованного слоя.
Хромоникелевые стали мало чувствительны к перегреву при длительной цементации и не склонны к пересыщению поверхностных слоев углеродом. Большая устойчивость переохлажденного аустенита в области перлитного и промежуточного превращений обеспечивает высокую прокаливаемость хромоникелевой стали.
Легирование хромоникелевых сталей вольфрамом дополнительно повышает прокаливаемость. Такие сплавы применяют для крупных тяжелонагруженных деталей.
Хромомарганцевые стали (20ХГ, 25ХГТ). Совместное легирование хромом и марганцем позволяет получить стали с достаточно высокой прочностью и прокаливаемостью. Однако хромомарганцевые стали имеют пониженную вязкость, повышенный порог хладноломкости, склонность к отпускной хрупкости. Марганец применяется как заменитель никеля. Повышая устойчивость аустенита, марганец снижает критическую скорость закалки и повышает прокаливаемость стали.
Хромомарганцевые стали применяют во многих случаях вместо дорогих хромоникелевых. Однако эти стали менее устойчивы против перегрева и имеют меньшую вязкость по сравнению с хромоникелевыми.
Хромомарганцевые стали применяют в автомобильной и тракторной промышленности, а также в станкостроении.
Хромомарганцевоникелевые стали (20ХГНМ, 15ХГН2ТА). Повышение прокаливаемости и прочности хромомарганцевых сталей достигается дополнительным легированием их никелем. Эти стали приближаются по своим механическим и технологическим свойствам к хромоникелевым сталям.
Хромокремнемерганцевые стали (хромансил) (20ХГС, 25ХГС). Эти стали обладают высокой прочностью и хорошей свариваемостью. Стали хромансил используют в виде листов и труб для ответственных сварных конструкций (например, в самолетостроении).
Хромоникельмолибденовые стали (40ХН2МА). Для предотвращения склонности к обратимой отпускной хрупкости хромоникелевые стали дополнительно легируют молибденом или вольфрамом.
Хромоникельмолибденованадиевые стали (38ХНЗМФ, 36Х2Н2МФА) . Нередко в хромоникелевую сталь кроме молибдена добавляют ванадий, который способствует получению мелкозернистой структуры. Эти стали обладают высокой прочностью и низким порогом хладноломкости. Молибден, присутствующий в стали, повышает ее теплоемкость.
Недостатками высоколегированных хромоникельмолибденованади- евых сталей являются трудность их обработки резанием и большая склонность к образованию флокенов. Стали применяют для изготовления наиболее ответственных деталей турбин и компрессорных машин, для которых требуется материал особой прочности в крупных сечениях.
Читайте также: