Справочник по конструкционным материалам (Арзамасов Б.Н., Соловьева Т.В. - Справочник по конструкционным материалам), страница 2

1.2. Низкелегированные и легированные стали 1.3Л. Ншкелегированные строительные стали Строительные стали (ГОСТ 19281-89) производят в виде толстолистового, широкополосного универсального, фасонного и сортового проката, а также гнутых профилей повышенной прочности (о, = 265 ...440 МПа, классы прочности 265, 295, 315, 325, 345, 355, 375, 390, 440). Прокат применяют в основном для изготовления сварных конструкций, цоэтому в зависимости от требуемого уровня свойств его поставляют в горячекатаном состоянии, после нормализации, термического улучшения нли контролируемой прокатки. Для обеспечения свариваемости зтих сталей регламентируют нх углеродный эквивалент, определяемый по формуле Мп Ч+ИЬ+Т1+Мо М+ Си э 6 5 15 Значение С, возрастает с повышением класса прочности стали от 0,38 до 0,44 %.

С целью повышения хладостойкостн стали подвергают термической обработке или контролируемой прокатке, а для обеспечения стойкости против атмосферной коррозии дополнительно легируют 0,15-0,30% Сн. Химический состав наиболее типичных низколеп~рованных сталей приведен в табл. 1.7. Суммарное содержание легирующих злементов в них не превышает - 2,5 % (мас.). Механические свойства зтих сталей даны в табл. 1.8. 10 Тайаца 1.7. Химический состав низколегированных саариааемых строительных сталей (ГОСТ 19281-89), % (мас.) 1,4-1,8 < 0,30 < 0,30 <о,зо <а,а 0,17-0,37 < О,!2 0,17-0,37 0,05-0,12 < 0,30 0,12-0,18 0,17-0,37 !5ГФ 0,02-0,05 ХЬ 0,17-0,3 7 <0,12 0,05-0,10 0,12-0,18 0,4-0,7 0,07 0,015-0,025 Х 0,12-0,18 0,3-0,6 1,2-1,6 < 0,40 < 0,30 14ИАФ 0,9-1,3 0,5-0,8 < 0,30 0,11-0,16 0,4-0,7 14ХГС О 5-0,8 О,б-О,9 О 5-0,8 <0,12 0,8-1,1 0,07-0,12 Р; 0,08-0,15 А1 0,3-0,6 0,5-0,8 0,3-0,6 0,17-0,3 7 < 0,12 10ХНДП Примечания: 1, восстали, кроме 14Г2АФ, содержат<0,008%!'$.

2. Содержание фосфора, серы н мышьяка в сталях нс должно превышать 0,035; 0,040 н 0,08 % (мас.) соответственно. 3, Стали раскнслявт ащомнннсм до его содержания 0,01-0,05, 56 (мас.). Табища!.8. Механические свойства проката из низколегированных строительных сталей, ие менее КСЦ МДЫн~, при~, С -70 20-160 20-100 430 430 21 21 315 3!5 450 2! 0,29 0,24 17ПС; ЮГ2С1 490 2! 0,29 345 ! 5ГФ; ! 5ХСНД; ! ОХНДП 345 375 510 20 0,39 390 440 ~32 ~32 390 440 19 19 Примечание. Удярнянвязкостьнри20 Сдля всех сталей посжп$кжаткн КСУ 0,59МДж/м, 2 а после механического старения прн той же температуре КС(7 0,29 МДж/м . ' Толщина проката до 40 мм.

< О, 12 0,5-0,8 0,15-0,20 0,4-0,6 09Г2С; 16ГС 09Г2С; 10Г2С1 14Г2АФ; 15ГФ; ЮГ2Б 15Г2СФ; ЮХСНД 16Г2АФ 1,4- 1,8 < 0,30 < 0,30 1,3-1,7 < 0,30 < 0,30 1,15-$,60 <0„30 < О,ЗО 0,9-1,2 < 0,30 < 0,30 1,2-1,6 < 0,30 < 0,30 $,3-1,7 < О,ЗО < О,ЗО 10-60 10-32 10-50 < 0,30 < О,ЗО < 0,30 < О,ЗО < 0,30 < 0,30 0,4-0,6 0,3-0,5 0,29 0,29 0,39 0,39 0,24 0,24 0,29 0,29 Контролируемой прокатке в основном подвергают низколегированные стали, мжролегированные ниобием 114]. Прн этом регламентируют температуру конца прокатки (т„,=760... МО С), степень деформации в последних проходах (не менее 20 %), скорость охлаждении от г„„до 500 'С (- 10 С/с).

В табл. 1.9 приведен химический состав сталей, подвергаемых контролируемой прокатке, а в табл. 1.10 их механические свойства и хладостойкость. Основное применение этих сталей — хладостойкие нефтегазопроводные сварные трубы большого диаметра. Табака 1.У. Химический состав иизкелегиреваииых строительных сталей, подвергаемых кентрелируемей ирекатке, % (мас.) ' Не более. Табаща 1.10. Механические свойства иизкелегиреваииых стреительиых сталей пееле кентрелируемей прокатки листов те~пциией 9-23 мм При-5 С.

Сероводородостойкие низколегированные стали применяют для изготовления оборудования (транспортные трубы, аппараты) нефтегазовых месторождений, содержащих в продукте сероводород, углекислый газ, которые вызывают коррознонное растрескивание металла. Химический состав низколегированных сероводородостойких сталей приведен в табл. 1.11, а механические и коррозионные свойства — в табл. 1.12. Для обеспечения требуемой коррозионной стойкости стали микролегнрованы ниобием и ванадием, модифицированы кальцием для глобуляризации сульфндных включений при повышенной чистоте по содержанию серы, равной 0,005-0,010 % (мас.) [131.

Контролируемая прокатка — зто высокотемпературная обработка низколегированной стали, технология которой основана на определенном сочетании основных параметров горячей деформации: температуры нагрева и конце прокатки, суммарной степени, кратности деформации и ее величины при различных температурах, скорости охлаждения между проходами и т. д.

~ Ц $ 3 ~ о ~ ~1 ~% ~ ~ 3и ~ В р $- Ф~ ~ 1.3.3. Легиреваииые машииостреительиые стали Легированные машиностроительные стали (ТОСТ 4543-71) производят в основном в виде горячекатаного и кованого сортового проката диаметром нли толщиной до 250 мм длл изготовления детажй машин, бесшовных труб нефтяного сортамента и др. В зависимости от вида термической или химико-термической обработки стали подразделяют на термоулучшаемые (закалка и высокий отпуск) и цементуемые (закалка и низкий отпуск), а в зависимости от содержания легнрующнх элементов — на хромнстые, маргаицовистые, хромоникелевые и т. д. Для достижения эксплуатационной надежности деталей машин машиностроительные стали после закалки должны обеспечивать требуемую глубину прокаливаемости' на структуру мартенсита или мартенсита и не более 50 % нижнего бейнита, а после отпуска — днсперсную сорбнтную структуру с достаточно высоким сопротивлением хрупкому разрушению (порог хладноломкости гзе не выше -60 'С).

Цементуемые стали наряду с требуемым уровнем прокаливаемости, механических свойств и сопротивления хрупкому разрушению должны обеспечивать повышенную износостойкость и усталостную прочность благодаря созданию (после цементации, закалки и низкого отпуска) поверхностного слоя с высокой твердостью (> 60 НЕС,). В зависимости от содержания в машиностроительных сталях вредных примесей серы н фосфора, а также примесей цветных металлов (меди, никеля н др.) различают качественные (8 < 0,035; Р < 0,035 %), высококачественные (Б < 0,025; Р < 0,025 %), особо высококачественные (3 5 0,015, Р ~ О 025 %).

В табл. 1.13 приведены типичные марки этих сталей и их химический состав, а в табл. 1.14 — их механические свойства после термической обработки. Дополнительные справочные данные по механическим свойствам, прокапнваемости и хладостойкости машиностроительных сталей приведены в 18). Таблица 1.!3. Химический состав легнреввииых мвшииестрентельиых сталей (ГОСТ 4543-71), % (мвс.) Проквливвемость стали определяется методом торцевой закалки цилиндрических образцов по ГОСТ 5657-69 с построением кривых и полос црокапиввемости в координатах твердосп НКС,— расстояние от охлаждвемого торца образца. Полосы прокаливвемости для ряда марок сталей и диаметры прутков, имеющих после объемной закалки в воде или в масле такую же твердость, как и торцевой образец нв соответствукпцем расстоянии от охлаждвемого торца, приведены в приложении №! ГОСТ 4543-7!.

0,24-0,32 0,03-0,09 ТЬ зохгт 0,20-0,30 Мо Хрюмокремииси»ые стали 0„34-0,42 1,00-1,40 0,30-0,60 1,30-1,60 ЗВХС Хромомолибдеиоеые и «ромомолибденоеаиадиееае стали 0,15-0,25 Мо 0,15-0,25 Мо 0,40-0,70 О,ВО-Ь,Ю 0,2О-О,ЗО Мо, О,Ю-О,!В Ч 0,37-0,44 0,17-0,37 Оикелы»олибдемоеые си»ахи 0,17-0,25 0,17-0,37 0,40-0,70 — 1,50-1,90%, 0,20-0,30 Мо 2ОН2М Хромоиииелееые свали 0,28-0,34 1 0,90-1,20 0,27-0,34 1 0,90-1,20 1,40-1,80% Хромомареаицееоиикелееые сии»ли Хромоиииеламолибдемоеые свали 14Х2НЗМА 0,12-0,17 0,17-0,37 0,30-0,60 Храмоамамиииееые авали П ри мечен н е. Буква «А» в конце марки стени означает, что стала вакококачественнвл. !ВХП' 2ОХГР 2ОХМ ЗОХМА 20ХН 40ХН 2ОХНР 20ХНЗА ЗОХНЗА 3ОХГСА ЗОХГСН2А 15ХТН2ТА 20ХГНР 4ОХН2МА 18Х2Н4МА ЗВХ2$0 ЗВХ2МЬОА 0,17-0,23 0,18-0,24 0,15-0,25 0,26-0,33 0,17-0,23 0,36-0,44 0,16-0,23 0,17-0,24 0,27-0,33 0,13-0,18 0,16-0,23 0,37-0,44 0,14-0,20 0,35-0,43 0',35-0,42 О,П-О,З7 О,П-О,З7 О,!7-0,37 О,П-О,З7 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 О,П-0,37 О, $7-0,37 О,! 7-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,20-0,40 0,20-0,45 0,80-1,! О 0,70-1,00 0,80-1,10 0,90-1,20 0,40-0,70 0,40-0,70 0,40-0,70 0,50-0,80 0,60-0,90 0,30-0,60 0,30-0,60 0,80-1, Ю 1,00-1,30 0,70-1,00 0,70-!.00 0,50-0,80 0,25-0,55 0,20-0,50 0,30-0,60 1,00-1,зо 0,75-1,05 1,00-1,зо 0,90-1,20 0,80-1,10 0,80-1,10 0,45-0,75 0,45-0,75 0,70-1,$0 0,60-0,90 0,60-0,90 0,80-1,10 0,90-1,20 0,70-1,00 0„70-1,00 1,50-1,75 0,60-0,90 1,35-1,65 1,50-1,80 $,35-1,65 0,03-0,09 т» > 0,001 В 1,00-1,40% 1,00-1,40% о,во- Ь,ю% 2,75-3,15 % 2,75-3,15 И» 1,40-1,80% 0,80-1,!ОИ», > 0,001 В 2,75-3,15 %, 0,20-0,30 Мо 1,25-1,65 ИЬ, 0,15-0,25 Мо 4,00-4,40 %, 0,30-0,40 Мо 0,50-0,80 А! 0,15-0,25 Мо, 0,70-1,10 А! Таблмца,$.И.

Режимы тармеебрабетим и мехаиичеемие евействя (ме меиее) легиреваимых машииеетреитальмых сталей Температура, С Ьг ф ко, Мджlм 'г $80 (аща, масло)+770 ... 820 (вода, масло) 860 (масло) 830 ... 950 (воздух)+870 (масло) 360 (масло) 780 )1 9$0 1О 980 9 180 500 200 635 785 880 0,59 0,59 0,78 40 45 50 15 25 15 20Х 40Х 1$ХГТ 1180 Ю 0,78 25 25ХГМ 930 930 780 930 1030 1030 ЗЗХС ЗОХМА 20ХН 2ОХНЗА ЗОХГСА 4ОХН2МА 900 (мааю) $$0( 360 (вола, масло)+760...

ЗЮ(вода, масло) 820 (масло) 630 540 1$0 500 540 620 735 735 590 735 830 930 12 12 14 12 Ю 12 0,69 0,88 0,78 0,10$ 0,49 0,7$ 15 15 15 15 25 25 50 50 50 55 45 50 880 (мкло) 850 (масло) 18Х2Н4МА 950 (воздух)+860(ващух) $130 $2 1030 $2 980 14 15 830 0,98 950 (масло)+860 (масло) 940 (вода, масло) 550 640 15 30 0,118 0,38 50 50 Диметр образца. 1.2З. Высекопрочыые мартеиснтно-старе$0ц(ыс стали 16 Стали этого класса обладают уникальным комплексом механических свойств: высокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости, высоким сопротивлением малым пластическим деформациям, хрупкому и усталостному разрушению, что в сочетании с хладостойкостью, теплостойкостью, коррозионной стойкостью и размерной стабильностью определяет такую эксплуатационную надежность изделий из мартенситио-стареющих сталей, которая не достигается при использовании сталей других классов 1171.

Мартенситно-стареющие стали — это безуглеродистые комплексно легированные сплавы на железной основе, у которых определенное сочетание легирующих элементов обеспечивает формирование в процессе соответствующей термической обработки пластичной матричной фазы — мартенсита замещения, армированной днсперсными высокопрочными равномерно распределенными частицами ннтерметаллидных фаз.