Конструкционные материалы, их классификация. Черные металлы. Сталь углеродистая, классификация, маркировка, область применения.
Основным конструкционным материалом для аппаратуры нефтехимии является сталь, поставляемая в виде листового и сортового проката, труб или отливок.
Применяют также чугун и цветные металлы. Неметаллические материалы; в том числе полимерные, в качестве конструкционных применяют редко; они служат в основном для облицовки или футеровки оборудования и отдельных узлов и деталей.
Сталь и чугун составляют группу черных металлов. Черные металлы – это сплав железа с углеродом и другими химическими элементами, при этом содержание железа должно быть не мене 45%, а углерода до 4,5%.
Сталь
Промышленность выпускает разнообразные по назначению стали, отличающиеся по химическому составу и свойствам. Многообразие сталей необходимо в связи с тем, что машины и аппараты, отдельные их узлы и детали работают в различных условиях: при высоких и низких температурах ( от –250 до +1100оС ) в вакууме и повышенных давлениях, в коррозионной и абразивной среде, в условиях трения скольжения и качения, в условиях ударных, температурных и знакопеременных нагрузок и т. д.
Сталь - сплав железа с углеродом ( до 2,1 % ) и другими химическими элементами ( примесями и лигирующими добавками ).
Легирующие элементы - химические элементы, специально введенные в сталь для получения требуемых строения, структуры, физико-химических и механических свойств.
Основными легирующими элементами в сталях являются Мn, Si, Сr, Ni, Мо, W, Со, Сu, Тi, V, Zr, Nb, Аl, B. В некоторых сталях легирующими элементами могут быть также Р, N, S, Рb, и др. Перечисленные элементы, а также Н, O, Sn, Sb, Вi могут быть и примесями в стали. Содержание легирующих элементов может колебаться от тысячных долей процента до десятков процентов.
|
|
|
Примесями называют химические элементы, перешедшие в состав стали в процессе ее производства как технологические добавки или как составляющие шихтовых материалов. Их содержание обычно ограничивается следующими пределами: Мn <=0,8 %, Si <=0,4 %, Сr <= 0,3 %, Ni <=0.3 %, Сu <=0,3 %, Мo <=0.1 %, W <=0,2 %, Р <=0,025-0,04 %, S <=0,015-0,05 %. В литейных марках в качестве примесей может содержаться до 0,9 % Мn, до 0,5 % Si, до 0,06 % S и до 0,08 % Р.
Классификация сталей
По химическому составу стали и сплавы черных металлов условно подразделяют на углеродистые (без легирующих элементов), низколегированные, среднелегированные, высоколегированные, сплавы на основе железа.
Углеродистые стали не содержат специально введенных легирующих элементов. В низколегированных сталях суммарное содержание легирующие элементов должно быть не более 2,5 % (кроме углерода), в среднелегированных - от 2,5 до 10 %, в высоколегированных - более 10 % при содержании в них железа не менее 45 %. Сплавы на основе железа содержат железа менее 45 %, но его количество больше, чем любого другого элемента.
|
|
|
По назначению стали разделяют на конструкционные, инструментальные и стали с особыми физическими и химическими свойствами. Внутри классификации существуют более узкие подразделения сталей как по назначению, так и по свойствам.
По структуре классификация в значительной степени условна.
В равновесном состоянии стали, подразделяют на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные.
После охлаждения на воздухе образцов небольшого сечения с температуры приблизительно 900оС стали подразделяют на перлитные, бейнитные, мартенситные, ледебуритные, ферритные и аустенитные.
По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные. Главными признаками по качеству стали являются более жесткие требования по химическому составу и, прежде всего, по содержанию вредных примесей, таких как фосфор и сера.
Категория обыкновенного качества относится только к углеродистым сталям, все остальные категории качества могут относиться к любым по степени легирования сталям.
|
|
|
Углеродистые стали
Углеродистые стали подразделяются на две подгруппы – стали углеродистые конструкционные обыкновенного качества и стали углеродистые качественные.
Стали конструкционные углеродистые обыкновенного качества
Широко применяются в строительстве и машиностроении, как наиболее дешевые, технологичные и обладающие необходимым комплексом свойств при изготовлении конструкций массового назначения. В основном эти стали используют в горячекатаном состоянии без дополнительной термической обработки с ферритно-перлитной структурой. Ранее в зависимости от назначения эти стали подразделяют на 3 группы: А, Б и В (таблица 2.2).
Стали группы А поставляют с регламентированными механическими свойствами. Химический состав их не регламентируется. Стали применяют в конструкциях, узлы которых не подвергаются горячей обработке - ковке, штамповке, термической обработке, в связи с чем механические свойства горячекатаной стали сохраняются.
Стали группы Б поставляют с регламентированным химическим составом, без гарантии механических свойств. Их применяют для изделий, подвергаемых горячей обработке, технология которой зависит от состава сталей, а конечные механические свойства определяются самой обработкой.
|
|
|
Стали группы В поставляют с регламентируемыми механическими свойствами и химическим составом. Они применяются для изготовления сварных конструкций, так как их свариваемость определяется химическим составом, а механические свойства вне зоны сварки определены в состоянии поставки. Стали группы В применяют для более ответственных деталей.В настоящее время углеродистые стали не подразделяются на группы и при маркировке не ставятся буквы Б и В.
Углеродистые стали обыкновенного качества, бывают спокойными (сп), полуспокойными (пс) и кипящими (кп). В их составе разное содержание кремния: спокойные содержат 0,12-0,3 % Si, полуспокойные 0,05- 0,17 % Si, кипящие < 0,07 % Si.
Углеродистые стали обыкновенного качества обозначаются буквами "Ст", за которыми следует цифра, указывающая порядковый номер марки стали, а не среднее содержание углерода в ней, хотя с повышением номера от Ст1 до Ст6 содержание углерода в стали увеличивается. Буквы Б и В указывают перед маркой. Для стали группы А группа А не ставилась перед маркой. Для обозначения степени раскисления после номера марки добавляют один из индексов – сп, пс, кп, а категория нормируемых свойств (кроме категории 1) указывается последующей цифрой. Полуспокойные стали могут иметь повышенное содержание марганца (до 1,2 %). В этом случае после номера стали ставится буква "Г". Так, ВСт3сп5 означает, что сталь Ст3, спокойная, группы В, категории 5 (нормируемыми для этой категории показателями являются: химический состав, временное сопротивление при растяжении, предел текучести, относительное удлинение, изгиб, ударная вязкость при –20 °С); Ст2кп означает, что сталь Ст2, кипящая, группы А, категории 1 (нормируемые показатели: временное сопротивление при растяжении и относительное удлинение); БСт5Гпс2 означает, что сталь Ст5, полуспокойная, с повышенным содержанием марганца, группы Б, категории 2 (нормируется содержание С, Мn, Si, Р, S, As, N, Сr, Ni, Сu).
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 246; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!