Сталь углеродистая конструкционная качественная
Для этой стали стандартно установлены химический состав и механические свойства, более жёсткий предел для вредных примесей, проводится контроль макро- и микроструктуры. Всё это способствует повышению качества стали и надёжности изделий, изготовленных из неё.
Таблица 6.3. Химический состав и механические свойства стали углеродистой конструкционной качественной.
| Марка стали | С, % | Предел прочности σB, МПа (не менее) | Относительное удлинение δ, % (не менее) |
| 08 | 0,05-0,12 | 320 | 33 |
| 10 | 0,07-0,14 | 340 | 31 |
| 15 | 0,12-0,19 | 380 | 27 |
| 20 | 0,17-0,24 | 420 | 25 |
| 25 | 0,22-0,30 | 460 | 23 |
| 30 | 0,27-0,35 | 500 | 21 |
| 35 | 0,32-0,40 | 540 | 20 |
| 40 | 0,37-0,45 | 580 | 19 |
| 45 | 0,42-0,50 | 610 | 16 |
| 50 | 0,47-0,55 | 640 | 14 |
| 55 | 0,52-0,60 | 660 | 13 |
| 60 | 0,57-0,65 | 690 | 12 |
| 65 | 0,62-0,70 | 710 | 10 |
| 70 | 0,67-0,75 | 730 | 9 |
| 75 | 0,72-0,80 | 1100 | 7 |
| 80 | 0,77-0,85 | 1100 | 6 |
| 85 | 0,82-0,90 | 1150 | 6 |
Примечания:
1) Двузначное число, обозначающее марку стали, соответствует среднему содержанию углерода в сотых долях процента.
2) Кроме марок, приведённых в таблице 6.3 производятся 08 кп, 10 кп, 15 кп, 20 кп, 08 пс, 10 пс,15 пс, 20 пс.
Спокойные марки буквами сп не обозначаются.
3) Содержание Si зависит от способа раскисления и соответствует т. 6.2.
4) Содержание Mn также соответствует таблице 6.2. Сталь с повышенным содержанием Mn маркируется дополнительно буквой Г, например 60 Г (Mn до 1,2 %).
|
|
|
5) P ≤ 0,035 % ; S ≤ 0,04 %.
6) Механические свойства установлены для стали, прошедшей нормализацию, только для стали 75, 80, 85 – закалку и средний отпуск (480˚С).
Низкоуглеродистые марки 08, 10 пластичны, используются для холодной штамповки деталей. Стали 15, 20, 25 – цементуемые, из них делают детали, подвергающиеся цементации (см. 13.2). Среднеуглеродистые стали 30…55 относятся к улучшаемым. Детали из них подвергаются закалке и высокому отпуску (см. 12.1). Стали высокоуглеродистые 60…85 используются главным образом для изготовления пружин и рессор.
Сталь углеродистая инструментальная
Эта сталь предназначена для изготовления режущего, измерительного, ударного инструмента и выпускается двух категорий качества: качественная и высококачественная.
Таблица 6.4 Марки углеродистой инструментальной стали и содержание С в них.
| марки стали | У 7 | У 8 | У 9 | У 10 | У 11 | У 12 | У 13 |
| С, % | 0,65-0,74 | 0,75-0,84 | 0,85-0,94 | 0,95-1,04 | 1,05-1,14 | 1,15-1,24 | 1,25-1,35 |
Примечания:
1) Буква У – от слова углеродистая.
Число, обозначающее марку, соответствует среднему содержанию углерода в десятых долях процента.
|
|
|
2) Mn от 0,15 до 0,35 %, Si до 0,35 %.
3) В таблице приведены марки качественной стали: Р≤ 0,03 %, S ≤ 0,03 %. Высококачественная сталь содержит P≤ 0,02 %, S ≤ 0,02 % и дополнительно обозначается буквой А: У7А…У13А.
Чугун серый, ковкий и высокопрочный
В отличие от белого, эти чугуны имеют в своей структуре углерод не в виде цементита, а в свободном состоянии в форме графитных включений. Графит может выделяться как из жидкой фазы, так и из аустенита. Процессу графитизации (выделению графита) способствуют медленное охлаждение чугуна в процессе кристаллизации, высокое содержание кремния (до 4 %), наличие центров кристаллизации в виде мельчайших частиц оксидов Al2O3, SiO2 и др.
Серый, ковкий и высокопрочный чугун отличаются друг от друга прежде всего формой графитных включений: в сером чугуне она пластинчатая (лепестковая), в ковком – хлопьевидная и в высокопрочном – шаровидная. Структура металлической основы чугунов может быть ферритной, феррито-перлитной и перлитной. От формы графитных включений и структуры металлической основы зависят механические свойства чугуна.
На рис.25 показана форма графитных включений в сером, ковком и высокопрочном чугунах и три варианта металлической основы каждого из них.
|
|
|
Рис. 25. Классификация чугуна по структуре металлической
основы и форме графитных включений
Графитные включения в большей или меньшей степени ослабляют металлическую основу, поэтому по механическим свойствам чугуны уступают стали, но зато имеют более высокие литейные свойства (хорошая жидкотекучесть, малая усадка) и используется в качестве литейных материалов. Обработке давлением чугуны не поддаются.
Серый чугун
Таблица 6.5 Марки и механические свойства серого чугуна.
| Марки чугуна | Предел прочности при растяжении σв, МПа, не менее | Предел прочности при изгибе σизг, МПа, не менее | Твёрдость,НВ |
| СЧ 10 | 100 | 280 | 120-205 |
| СЧ 15 | 150 | 320 | 130-241 |
| СЧ 20 | 200 | 400 | 143-255 |
| СЧ 25 | 250 | 460 | 156-260 |
| СЧ 30 | 300 | 500 | 163-270 |
| СЧ 35 | 350 | 550 | 179-290 |
| СЧ 40 | 400 | 600 | 207-285 |
| СЧ 45 | 450 | 650 | 229-289 |
Наименьшей твёрдостью и прочностью обладают чугуны с крупными прямолинейными графитными включениями и ферритной основой. Чем мельче графитные включения и чем больше перлита в металлической основе, тем выше марка чугуна – выше механические свойства. Химический состав чугуна стандартом не устанавливается, его подбирают в зависимости от размеров (толщины стенки) отливок. Тонкостенные отливки охлаждаются в процессе кристаллизации быстрее, поэтому чугун должен содержать кремния больше, чем при изготовлении массивных толстостенных отливок.
|
|
|
Скорость охлаждения (толщина стенок), содержание углерода и кремния – вот основные факторы, определяющие структуру, свойства и, следовательно, марку серого чугуна.
Чугуны марок СЧ 10, СЧ 15, СЧ 20 применяют для литья строительных колонн, фундаментных плит, малонагруженных деталей автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин. Марки СЧ25…СЧ45 используются для изготовления станин станков, деталей двигателей внутреннего сгорания, арматуры и других ответственных деталей.
При производстве марок СЧ30…СЧ45 применяют модифицирование чугуна – введение искусственных центров кристаллизации. Модификатором служат ферросилиций, силикокальций. За счёт модифицирования пластинки графита получаются мелкими и завихренными, структура металлической основы также измельчается, в результате повышаются механические свойства – марка чугуна.
Ковкий чугчн
Таблица 6.6 Марки и механические свойства ковкого чугуна.
| Марки чугуна | Предел прочности σВ, МПа, не менее | Относительное удлинение δ,% не менее | Твёрдость, НВ, не более |
| КЧ 33-8 | 330 | 8 | 165 |
| КЧ 37-12 | 370 | 12 | 163 |
| КЧ 50-4 | 500 | 4 | 241 |
| КЧ 60-3 | 600 | 3 | 269 |
Хлопьевидная форма графитных включений в меньшей степени ослабляет металлическую основу по сравнению с пластинчатым графитом в сером чугуне. В результате достигается более высокая прочность, появляется некоторая пластичность, за счёт которой появилось название ''ковкий''. (Несмотря на название чугун не куётся, как и все чугуны – это литейный сплав.) Прочность чугуна повышается с увеличением доли перлита в структуре металлической основы.
Ковкий чугун получают путём отжига белого доэвтектического чугуна. Литейные формы заливают малоуглеродистым (2,5…3 %), малокремнистым (0,7…1,5 %) чугуном. Отливка имеет структуру белого доэвтектического чугуна: П+ЦII+Л(П+Ц) (см.5.2). Это ещё полуфабрикат, отливки твёрдые и хрупкие, каким и положено быть белому чугуну. График режима отжига показан на рис.26.
Рис. 26. График отжига белого чугуна на ковкий.
Во время выдержки при температуре 950-1000˚C происходит первая стадия графитизации – распадается цементит, содержащийся в ледебурите. Освободившийся углерод образует графитные хлопья.
В процессе охлаждения до 740°C происходит дальнейшая графитизация – распад цементита вторичного. Во время выдержки при температуре 740°C протекает вторая стадия графитизации – распад цементита, входящего в состав перлита. Полностью проведённая вторая стадия даст ковкий чугун на ферритной основе, при частично проведённой второй стадии получаем феррито-перлитную основу. Если же вторую стадию графитизации не проводить, то металлическая основа будет состоять из одного перлита. Соответственно, в ферритном чугуне графита будет больше, чем в перлитном.
Процесс отжига можно ускорить за счёт предварительной закалки отливок, модифицирования чугуна аллюминием и др.
Ковкий чугун применяют для отливки муфт, фланцев, гаек, втулок, тонкостенных корпусов редукторов и др.
Высокопрочный чугун
Таблица 6.7 Марки и механические свойства высокопрочного чугуна.
| Марки чугуна | Предел прочности σв, МПа, не менее | Относительное удлинение δ, %, не менее | Твёрдость, НВ |
| ВЧ 35 | 350 | 22 | 140-170 |
| ВЧ 40 | 400 | 15 | 140-202 |
| ВЧ 45 | 450 | 10 | 140-225 |
| ВЧ 50 | 500 | 7 | 153-245 |
| ВЧ 60 | 600 | 3 | 192-277 |
| ВЧ 70 | 700 | 2 | 228-302 |
| ВЧ 80 | 800 | 2 | 248-351 |
| ВЧ 100 | 1000 | 2 | 270-360 |
Высокопрочный чугун получают путём модифицирования магнием. В жидкий чугун, который без модифицирования стал бы серым, вводится магний, в результате чего кристаллизующийся графит приобретает не пластинчатую, а шаровидную форму. Такие графитные включения в наименьшей степени ослабляют металлическую основу, в связи с чем чугун по прочности приближается к стали, сохраняя хорошие литейные свойства. Применяется для изготовления ответственных деталей вплоть до коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.
Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 43; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!