Легированные конструкционные стали

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 5Следующая ⇒

Легирующие элементы определяют название легированной стали или сплава. Например, хромистая, ванадиевая, хромоникелевая стали в своем составе в качестве легирующих элементов содержат соответственно хром, ванадий и хром с никелем.

Для увеличения конструктивной прочности в сталь вводят одиндва легирующих элемента. Для получения комплекса физико-химических свойств вводят несколько легирующих элементов.

Марганец — естественная постоянная примесь в углеродистых сталях (до 0,6 %). При искусственном увеличении массовой доли марганца (свыше 1 %) увеличивается твердость, износостойкость, ударная вязкость. Пластичность стали не снижается. Сам марганец нейтрализует вредное влияние серы, связывая ее.

Кремний — также постоянная примесь в сталях (до 0,4 %). С увеличением массовой доли кремния увеличиваются конструктивная прочность и упругость. Высокая массовая доля кремния придает стали специальные физические свойства, благодаря которым кремнистые стали широко используются в электротехнической промышленности. Кремний придает стали также кислото- и окалиностойкость. Высокое содержание кремния способствует распаду структуры цементита с образованием ферритно-перлитной структуры и придает стали упругость. Рессорно-пружинные стали являются, как правило, кремнистыми.

Хром повышает прочность, твердость, прокаливаемость. Пластичность хромистых сталей несколько уменьшается. Высокое содержание хрома (12 % и более) делает сталь коррозионно-стойкой и придает ей магнитные свойства. Хром является экономически дешевым, недефицитным легирующим металлом.

Никель придает стали прочность, пластичность и ударную вязкость, понижает температуру отжига, нормализации и закалки. Никелевые стали имеют высокую прокаливаемость. Никель применяется так же как активный раскислитель, способствует удалению из стали в жидком состоянии кислорода, водорода, азота, увеличивая ее плотность. Никелевые стали имеют низкий коэффициент теплового линейного и объемного расширения.

Титан повышает прочность, твердость и пластичность, а также температуру отжига, нормализации и теплостойкость (окалиностойкость) стали. При небольшом содержании титана прокаливаемость стали увеличивается, при содержании более 12 % — уменьшается.

Медь увеличивает прокаливаемость, температуру отжига и нормализации, прочность, твердость и пластичность. Придает стали коррозионную стойкость. Медь вводят главным образом в строительные стали.

Кобальт понижает прокаливаемость и пластичность. Придает теплостойкость и магнитные свойства. Увеличивает жаропрочность и ударную вязкость.

Молибден повышает прочность, твердость, износостойкость, упругость, ударную вязкость и жаропрочность, незначительно понижает пластичность, увеличивает прокаливаемость, температуру отжига, нормализации и закалки.

Вольфрам резко увеличивает твердость, износостойкость, красностойкость, прокаливаемость и жаропрочность, повышает температуру отжига, нормализации и закалки. При массовой доле вольфрама в пределах 1 % увеличивается пластичность стали.

Ванадий повышает износостойкость, твердость, прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость и температуру нагрева для отжига, нормализации и закалки.

В теплостойкие, коррозионно-стойкие и электротехнические стали вводят также редкоземельные элементы:

лантан,
ниодим,
цирконий и др.

Согласно ГОСТ 5950—2000 приняты условные буквенные обозначения легирующих элементов:

алюминий — Ю,
азот — А,
бор — Р,
ванадий — Ф,
вольфрам — В,
кобальт — К,
кремний — С,
марганец — Г,
молибден — М,
медь — Д,
никель — Н,
ниобий — Б,
селен — Е,
хром — Х,
цирконий — Ц,
титан — Т,
фосфор — П,
редкоземельные металлы — РЗМ.

Кроме того, стандартом предусмотрены и другие обозначения отдельных групп легированных сталей:

Р — быстрорежущие;
Ш (в конце марки) — сталь особовысококачественная;
Ш (впереди марки) — сталь подшипниковая;
А (впереди марки) — сталь автоматная;
А (в конце марки) — сталь высококачественная;
А (в середине марки) — сталь с содержанием азота;
Э — сталь электротехническая;
Е (впереди марки) — сталь магнитная;
О — сталь холоднокатаная текстурированная;
ОО — сталь холоднокатаная высокотекстурированная;
И — сталь исследовательская;
П — сталь пробная;
ЭП — сталь пробная, полученная электроплавкой.

Легированные стали выпускаются улучшаемые термической обработкой и цементуемые, т. е. подвергаемые химико-термической обработке. В основном все признаки классификации легированных сталей заложены в принципы маркировки. Рассмотрев и изучив принципы маркировки, по марке можно определить назначение стали, ее качество, химический состав, принадлежность к термически улучшаемым или цементуемым сталям.

В зависимости от основных легирующих элементов сталь легированная конструкционная по ГОСТ 4543—71* выпускается следующих групп:

хромистая (15Х, 15ХА, 40Х, 45Х и др.);
марганцовистая (15Г, 30Г, 10Г2, 40Г2, 50Г2 и др.);
хромомарганцевая (16ХГ,30ХГТ, 35ХГ2 и др.);
хромокремнистая (33ХС, 38ХС, 40ХС);
хромомолибденовая и хромомолибденованадиевая (15ХМ, 20ХМ, 30Х3МФ и др.);
хромованадиевая (15ХФА, 40ХФА);
никельмолибденовая (15Н2М, 20НМ);
хромоникелевая и хромоникелевая с бором (20ХН, 40ХН, 20ХНР и др.);
хромокремнемарганцевая и хромокремнемарганцевоникелевая (20ХГСА, 25ГСА, 30ХГС и др.);
хромомарганцево-никелевая и хромомарганцево-никелевая с титаном и бором (15ХГН2ТА, 20ХГНР, 38ХГН, 20ХГНТР);
хромоникельмолибденовая (18Х2Н3МА, 40ХН2А, 25Х2Н4МА и др.);
хромоникельмолибденовая и хромоникелеванадиевая (30ХН2МФ, 20ХН4ФА и др.);
хромоалюминиевая и хромоникелеалюминиевая с молибденом (38Х2Ю, 38Х2МЮА и др.).

Принцип маркировки легированных конструкционных сталей рассмотрим на примерах. Марка 15ХА — сталь легированная конструкционная хромистая, цементуемая, высококачественная, массовая доля углерода — 0,15 %, хрома — примерно 1 %, с пониженным содержанием вредных примесей (серы и фосфора). Марка 30ХГСН2А — сталь легированная конструкционная улучшаемая, хромокремнемарганцево-никелевая, высококачественная, массовая доля углерода — 0,3 %, хрома, марганца и кремния — по 1 %, никеля — 2 %, имеет пониженное содержание вредных примесей. Легированные конструкционные стали по ГОСТ 4543—71* по массовой доле углерода подразделяются на цементуемые и улучшаемые стали.

Цементуемые легированные стали — это низкоуглеродистые (до 0,3 % углерода) и низко- и среднелегированные стали марок 15Х, 20Х, 15Г, 20Г, 10Г2, 18ХГТ, 20ХГТ и др. В связи с низкой массовой долей углерода эти стали закалке не подвергаются. С целью улучшения механических свойств поверхностей деталей их насыщают углеродом (цементация). После цементации производится закалка с последующим отпуском. После закалки и отпуска поверхность деталей имеет высокую износостойкость, твердость 58 … 63 НRС и прочную и вязкую сердцевину.

Улучшаемые легированные стали — это среднеуглеродистые (массовая доля углерода — более 0,3 %) и среднелегированные стали марок 30Х, 30Г 35Х, 38ХА, 40Х, 50Х, 50Г, 50Г2, 30ХГТ и др. Повышение механических свойств улучшаемых легированных сталей производят путем закалки и последующего отпуска.

Легированные стали маркируются цифрами, указывающими массовую долю углерода и легирующих элементов, и буквами, обозначающими легирующие элементы.

Буквой А в конце марки обозначают сталь высококачественную, а буквой Ш — особовысококачественную. Эти стали имеют пониженную массовую долю вредных примесей — серы и фосфора.

Цифры, стоящие вначале, указывают на содержание углерода: в конструкционных сталях — в сотых долях процента, в инструментальных — в десятых долях процента.

Если впереди марки цифр нет, то массовая доля углерода в пределах 1 %.

Цифры, стоящие после букв, соответствуют массовой доле легирующих элементов в процентах.

Если после букв цифр нет, то массовая доля легирующих элементов в пределах 1 %.

Например, 18Х2Н4МА — легированная конструкционная высококачественная (с пониженным содержанием серы и фосфора) хромоникельмолибденовая (2 % хрома, 4 % никеля, 1 % молибдена, 0,18 % углерода) сталь.

Так как массовая доля углерода — до 0,3 %, сталь является цементуемой, т. е. улучшается химико-термической обработкой.

Сталь легированная конструкционная поставляется в виде сортового проката, в том числе фасонного, калиброванного и шлифованного прутка и серебрянки, полосы, поковок и кованых заготовок, труб, листов разной толщины и других видов проката. Легированная конструкционная сталь выпускается горячекатаной и кованой с обточенной или ободранной поверхностями, калиброванной и со специальной отделкой поверхностей круглого сечения.

В зависимости от назначения сталь подразделяется на четыре подгруппы:

для горячей обработки давлением;
для холодной механической обработки (точение, строгание, сверление, фрезерование и др.);
для холодного волочения (подкат);
для горячей осадки, штамповки, высадки.

Сталь может поставляться в термически обработанном состоянии (Т), без термической обработки и нагартованная (Н).

Легированные цементуемые конструкционные стали применяются для изготовления деталей, работающих в условиях трения при незначительных нагрузках: втулок, пальцев, валиков, толкателей, шестерен и др.

Улучшаемые легированные конструкционные стали применяются для изготовления деталей, работающих при средних и высоких нагрузках:

Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 76; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!