Ассоциация EAM
Ассоциация эффективного управления производственными активами

Стали

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович

Сталь – сплав железа (не менее 45%) с углеродом (0,022-2,14%) и другими элементами. Обычно сталь имеет плотность 7,6-7,9 т/м3, временное сопротивление растяжению – 800-3000 МПа, относительное удлинение – 5-12%. Сталь является важнейшим конструкционным материалом для тяжёлой промышленности, строительства и прочих отраслей.

Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей

Углерод (С, 0,022-2,14%) – увеличивает твёрдость и прочность, понижает пластичность и вязкость, ухудшает свариваемость и повышает порог хладоломкости.

Марганец (Mn, 0,4-0,8%) – увеличивает прочность, упругость, удаляет кислород (раскислитель) и вредные сернистые соединения.

Кремний (Si, 0,3-0,5%) – раскислитель, повышает прочность, износостойкость, антифрикционные и упругие качества.

Сера (S, 0,02-0,04%) – вредная примесь, придаёт красноломкость (появление трещин при высоких температурах), облегчает обработку резанием.

Фосфор (Р, 0,02-0,04%) – вредная примесь, придаёт хладоломкость, облегчает обработку резанием.

Водород, азот, кислород (Н, N, O) – создают труднодеформируемые вредные включения, анизотропию свойств, флокены, снижают усталостные характеристики (вязкость, порог хладоломкости).

Классификация сталей

По способу получения: мартеновские, конверторные, электростали.

По степени раскисления: кипящие (раскисленные только Mn, обладают высокой пластичностью), полуспокойные (раскисленные Mn, Al), спокойные (раскисленные Mn, Al, Si).

По равновесной структуре: доэвтектоидые (< 0,8% С, феррит + перлит), эвтектоидные (0,8% С, перлит), заэвтектоидыне (> 0,8% С, перлит + цементит).

По химическому составу: углеродистые (по содержанию С: низкоуглеродистые – < 0,3%, среднеглеродистые – 0,3..0,55%, высокоуглеродистые – > 0,55%) и легированные (по содержанию легирующих элементов: низколегированные – < 3%, среднелегированные – 3-5%, высоколегированные – > 5%).

По назначению (рисунок 1) [1]:

  • конструкционные (по содержанию С: цементуемые – 0,1-0,25%, улучшаемые – 0,3-0,45%, пружинно-рессорные – 0,5-0,7%, шарикоподшипниковые – > 1%, строительные – 0,01-0,25%);
  • инструментальные (более 0,7% С, по назначению: для режущего, мерительного инструмента, быстрорежущие, штамповые и твёрдые сплавы);
  • специальные (магнитные, износостойкие, кислотостойкие, нержавеющие, жаропрочные и пр.).

Схема классификации сталей по назначению и термообработке

Рисунок 1 – Схема классификации сталей по назначению и термообработке

По качеству (содержание серы, фосфора, газовых включений):

  • обыкновенного качества – строительные сварные конструкции, малонапряжённые детали машин (маркируются буквами “Ст” и цифрой от 0 до 6 – чем выше номер, тем меньше вредных примесей и выше механические свойства):
    • группа А – гарантируются механические свойства;
    • группа Б – гарантируется химический состав (дополнительно указывается буква “Б” перед маркой);
    • группа В – гарантируются механические свойства и химический состав (дополнительно указывается буква “В” перед маркой).

    Стали групп Б и В подвергают сварке, горячей обработке давлением и термической обработке;

  • качественные – более высокие требования относительно состава (маркируются цифрами, обозначающими содержание углерода в сотых долях процента);
  • высококачественные – содержание серы и фосфора менее 0,03%, минимальное количество неметаллических (в том числе газовых) включений (маркируются аналогично качественным с буквой “А” после указания марки).

Стали, предназначенные для изготовления режущего и мерительного инструмента, маркируются буквой “У” перед содержанием углерода в десятых долях процента и называются инструментальные.

Буква “А” перед наименованием марки обозначает автоматные стали с повышенным содержанием S и Р для облегчения обрабатываемости резанием.

Название, начинающееся с буквы “Ш”, применяется для обозначения шарикоподшипниковых сталей; с буквы “Р” – для быстрорежущих; “Е” – для магнитных; “Э” – для электротехнических.

Маркировка легированных сталей

Легированные – сплавы, в которые специально вводятся дополнительные химические элементы для получения необходимых свойств.

Первое число в обозначении указывает на содержание углерода в сотых долях процента, а последующие буквы – на легирующие компоненты и их содержание в процентах (если числовое значение не приводится, содержание легирующего компонента не превышает 1,0-1,5%). В высокоуглеродистых легированных инструментальных сталях с содержанием углерода более 1,0% количество углерода не указывается.

Буквенные обозначения легирующих элементов:

  • А – азот (N);
  • Б – ниобий (Nb);
  • В – вольфрам (W);
  • Г – марганец (Mn);
  • Д – медь (Cu);
  • Е – селен (Se);
  • К – кобальт (Co);
  • Л – бериллий (Be);
  • М – молибден (Mo);
  • Н – никель (Ni);
  • П – фосфор (P);
  • Р – бор (B);
  • С – кремний (Si);
  • Т – титан (Ti);
  • Ф – ванадий (V);
  • Х – хром (Cr);
  • Ц – цирконий (Zr);
  • Ч – редкоземельные материалы;
  • Ю – алюминий (Al).

Специальный префикс имеют нержавеющие хромистые стали – “Ж”, нержавеющие хромоникилевые – “Ю”.

Список литературы

  1. Загуляева С.В., Макашова Л.С. Материаловедение. – Ярославль: ЯГТУ, 1996. – 60 с.
< Чугуны Содержание Цветные сплавы >

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Аналогичные записи
  • Введение в материаловедение материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Материаловедение – научная дисциплина, изучающая взаимосвязь между составом, строением и свойствами материалов. Назначение материала определяется требованиями конструкции (конструкционные критерии – прочность, долговечность, коррозийные свойства и т.п.) и возможностью переработки в изделие (технологические критерии – коэффициент обрабатываемости резанием, сварки и обработки давлением и т.п.). Разновидности материалов: металлические материалы; неметаллические материалы (резина, [...]
  • Основные понятия теории сплавов материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Сплав – макроскопически однородная смесь двух или большего числа химических элементов. Сплавы получают путём: плавления – процесса перехода материалов из твёрдого состояния в жидкое при повышенных температурах; спекания – процесса получения твёрдых и пористых материалов из мелких порошкообразных или пылевидных материалов при повышенных температурах; осаждения из газовой фазы – процесса [...]
  • Свойства конструкционных материалов материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Механические свойства определяются по результатам механических испытаний, при которых материалы подвергаются воздействию внешних (статических, динамических, циклических) сил, вызывающих напряжение и деформацию. Напряжение – величина нагрузки, отнесённая к единице площади поперечного сечения испытуемого образца. Деформация – изменение формы и размеров твёрдого тела под влиянием внешних сил. Различают деформации растяжения, сжатия, изгиба, [...]
  • Цветные сплавы материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Алюминиевые сплавы Алюминий (Al) – лёгкий металл серебристо-белого цвета. Плотность – 2,7 т/м3, температура плавления – 660 °С, временное сопротивление разрыву – 80 МПа, относительное удлинение – 45%, твёрдость – 20 НВ. Обладает высокой удельной прочностью (отношением предела прочности к плотности), пластичностью, хорошими тепло- и электропроводимостью, коррозионной стойкостью благодаря образованию [...]
  • Чугуны материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Чугун – сплав железа с углеродом с содержанием последнего более 2,14%. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Чугуны дешевле сталей, широко применяются в машиностроении, обладают [...]

Поддержите нас

Подписка

Рубрики