Конструкционные стали общего назначения.
Влияние углерода и примесей на свойства стали.
Углерод существенно влияет на свойства стали даже при незначительном изменении его содержания. В стали имеются две фазы – феррит и цементит. Количество цементита возрастает пропорционально содержанию углерода. Феррит характеризуется высокой пластичностью и низкой твёрдостью, а цементит, наоборот, очень низкой пластичностью и высокой твёрдостью. Поэтому с повышением содержания углерода до 1,2% снижается пластичность и вязкость стали и повышается её твёрдость и прочность.
Повышение содержания углерода влияет также и на технологические свойства стали: ковкость, свариваемость и обрабатываемость резанием ухудшается, а литейные свойства улучшаются.
Кроме железа и углерода в стали присутствуют постоянные примеси. Наличие примесей объясняется технологическими особенностями производства стали (марганец, кремний) и невозможностью полного удаления примесей, попавших в сталь из железной руды (сера, фосфор, кислород, водород, азот). Возможны также случайные примеси (хром, никель, медь и др.).
Марганец и кремний вводят в любую сталь для раскисления, т.е. для удаления вредных примесей оксида железа FeO. Марганец также устраняет вредные сернистые соединения железа. При этом содержание марганца обычно не превышает 0,8%, а кремния – 0,4%. Марганец повышает прочность, а кремний упругость стали.
Фосфор растворяется в феррите, сильно искажает кристаллическую решётку, снижая при этом пластичность, но повышая прочность. Вредное влияние фосфора заключается в том, что он сильно повышает температуру перехода стали в хрупкое состояние, т.е. вызывает её хладноломкость. Вредность фосфора усугубляется тем, что он может распределяться в стали неравномерно. Поэтому содержание фосфора в стали ограничивается величиной 0,045%.
|
|
|
Сера также является вредной примесью. Она нерастворима в железе и образует с ним сульфид железа FeS, который образует с железом легкоплавкую эвтектику. Эвтектика располагается по границам зёрен и делает сталь хрупкой при высоких температурах. Это явление называется красноломкостью. Количество серы в стали ограничено 0,05%.
Водород, азот и кислород содержатся в стали в небольших количествах. Они являются вредными примесями, ухудшающими свойства стали.
Классификация сталей.
В зависимости от химического состава стали могут быть:
углеродистыми, содержащими железо, углерод и примеси и
легированными, содержащими дополнительно легирующие элементы, вводимые в сталь с целью изменения её свойств. Как углеродистые, так и легированные стали делят на:
– низкоуглеродистые (содержание углерода до 0,25%);
|
|
|
– среднеуглеродистые (содержание углерода – 0,25…0,7%);
– высокоуглеродистые (содержание углерода более 0,7%).
По назначению различают стали:
– конструкционные, идущие на изготовление деталей машин, конструкций и сооружений;
– инструментальные, идущие на изготовление различного инструмента;
– стали специального назначения с особыми свойствами: нержавеющие, жаростойкие, жаропрочные, износостойкие, с особыми электрическими и магнитными свойствами и др.
Углеродистые стали.
Углеродистые стали делятся на стали:
– обыкновенного качества,
– качественные,
– высококачественные и
– особо высококачественные
Качество сталей определяется количеством в её составе серы и фосфора. Если содержание серы не более 0,05%, а фосфора – не более 0,04%, то сталь относят к стали обыкновенного качества; если серы и фосфора находится по 0,03…0,04%, то сталь относят к качественной стали. При содержании примесей (серы и фосфора) в пределах 0,025% полагают, что сталь является высококачественной. Особо высококачественные стали содержат не более 0,015% серы и не более 0,025% фосфора.
Углеродистые конструкционные стали могут быть только обыкновенного качества и качественными. В общем объёме производства сталей углеродистые конструкционные стали составляют примерно 80%.
|
|
|
Углеродистая сталь обыкновенного качества
Углеродистые стали обыкновенного качества поставляются в соответствии с ГОСТ380-94. и их подразделяют на три группы:
– группа А – сталь с гарантированными механическими свойствами;
– группа Б – сталь с гарантируемым составом и
– группа В – сталь с гарантированными составом и механическими свойствами.
Углеродистые стали обыкновенного качества маркируются буквами Ст, что означает сталь, и цифрами, обозначающими порядковый номер. Выпускается семь марок этих сталей.
Для стали группы А (Ст0, Ст1, Ст3,…Ст6) требование к механическим свойствам изменяется в интервалах: предел текучести σт=(200…300) мПа, временное сопротивление (предел прочности) σв =(310…600 )мПа, остаточное относительное удлинение δ – от 22% до 14%. Прочность стали тем выше, а пластичность тем ниже, чем больше номер её подгруппы (числа 0, 1, 2…6 в маркировке стали обыкновенного качества обозначают номер подгруппы). Содержание углерода в маркировку этих сталей не входит.
Аналогичное обозначение сталей группы Б и В: БСт3, ВСт2 и т.д.
Углеродистые стали обыкновенного качества применяют для изготовления деталей типа рам, каркасов, кронштейнов и других неответственных сварных и клёпаных конструкций из фасонного проката (уголков, швеллеров, двутавров и др.). Эти стали имеют высокую свариваемость и пластичность, весьма низкую коррозионную стойкость, обрабатываемость резанием достигает 65% (за 100%-ную обрабатываемость принята обрабатываемость автоматной стали А12).
|
|
|
К конструкционным углеродистым сталям относится также автоматная сталь (обрабатываемые на станках-автоматах) отличаются повышенным содержанием серы (до 0,3%) и фосфора (до 0,15%), которые увеличивают количество неметаллических включений. Структура получается хрупкой, что позволяет повышать скорость резания. К числу таких сталей относятся, например, такие марки, как А11, А12, А20, А30, А40 и т.д., где первая буква обозначает принадлежность стали к автоматной, а двузначное число – содержание углерода в сотых долях процента.
Предназначены автоматные стали для изготовления малоответственных деталей, от которых не требуется высоких механических свойств Из автоматной стали изготовлено большое число деталей в швейных машинах
Инструментальная углеродистая сталь характеризуется содержанием углерода от 0,7% и выше. Она отличается высокими твёрдостью, прочностью и предназначена для изготовления инструментов. По качеству эта сталь бывает качественной и высококачественной. Марки качественной стали: У7, У8, У9,…У13; высококачественной: У7А, У8А,…У13А. Буква «У» обозначает углеродистую инструментальную сталь, Буква «А» – высококачественную сталь, цифры указывают среднее содержание углерода в десятых долях процента.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 289; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!