Лекции_Матвед_Минаков (863839), страница 15
Текст из файла (страница 15)
(«цветные металлы»)СТАЛИ (~5000 марок в мире, у нас ~2000 марок)E ~ 210 000 МПа (у Ti сплавов в2 раза ниже, у пластмасс в 100раз ниже)Свойства зависят от содержания %углерода и от применяемой Т.О. (Х.Т.О.) –больше такого ни у каких материалов нет§ 1. Классификация конструкционных сталейКлассификацию проводят по пяти признакам:1) по химическому составу;2) по качеству;3) по прочности;4) по степени раскисления;5) по равновесной структуре.1. Классификация по химическому составуКонструкционные сталинизкоуглеродистые≤ 0,3 % среднеуглеродистые0,3 ÷ 0,7 % высокоуглеродистые≥ 0,7 % Углеродистые(Fe+C)Легированные(Fe+C+легирующиеэлементы [Л.Э.])низколегированныеΣ Л.Э.
≤ 5%среднелегированныеΣ Л.Э. = 5 ÷ 10 %высоколегированныеΣ Л.Э. > 10%Примечание:В некоторых сталях может небыть углерода вообще;Если Л.Э. > 55 % - то это несталь, а сплав2. По качеству (т.е. по содержанию вредных примесей S, P, As, Sb)- обыкновенного качества (S < 0,06 %, P < 0,07 %; Σ S+P < 0,1 %)НАДЁЖНЕЕ- высококачественные (S < 0,025 %, P < 0,025 %; Σ S+P ≤ 0,05 %)ДОРОЖЕ- качественные (S < 0,04 %, P < 0,035 %; Σ S+P ≤ 0,075 %)- особовысококачественные (S < 0,015 %, P < 0,025 %; Σ S+P ≤ 0,04 %)[на сегодня с применением ВДП, ЭШПили ЭЛП Σ S+P ≤ 0,01 – 0,02 % ]3. По прочности- нормальной прочностиВ < 1000 МПа- повышенной прочностиВ ≅ 1000 ÷ 1500 МПа- высокой прочностиВ ≥ 1500 МПа[на сегодня реально2000 ÷ 2500 МПа; впроволоке для тросов4000 ÷ 4500 МПа ]ДОРОЖЕ4. По степени раскисления (по количеству вредных газов 2 , 2 в стали)2 + Mn → MnO2 + Si → Si 2шлак (легче по плотности)2 + Al → 2 32 + Ce → Ce 2- спокойные (сп); хорошо раскисленные Mn, Si, Alобозначение «сп» обычноне пишут, т.к.
это- полуспокойные (пс) раскисление Mn, Siпрактически все стали,которые используются в- кипящие (кп) плохо раскисленные Mnтехнике5. По равновесной структуре (после медленного охлаждения)После медленного охлаждения ВСЕ углеродистыестали содержат в своей структуре П, поэтому ониклассифицируются как стали перлитного класса.При добавлении в стали немного Л.Э.
(Σ Л.Э. ≤5%) критические точки смещаются, однако это несильно влияет на конечную структуру, поэтому онипохожие (там также есть П).Вывод: В сталях перлитного класса при нагреве (охлаждении) есть переход черезкритические точки → их можно упрочнить Т.О.Стали легированные (Σ Л.Э.> 10%). Вариантов может быть всего два (т.к.решёток у железа две)При введении вПри введении встальстальзначительныхзначительныхколичеств количеств стабилизаторовстабилизаторов(> %) стали(>2 %) сталиприобретаютприобретаютструктуру Ф приструктуру А прилюбойлюбойтемпературе итемпературе ипосле любойпосле любойскоростискоростиохлаждения,охлаждения,поэтому онипоэтому ониВывод: В сталях аустенитного иназываютназываютферритного класса при нагревесталямисталями(охлаждении) нет перехода черезферритногоаустенитногокритические точки → их нельзякласса.класса.упрочнить с помощью Т.О.сталимедленное охлаждение(с печью);медленное охлаждение(на воздухе);углеродистыеППнизколегированныеП?высоколегированныеАФАФБольшинство Л.Э.
смещают линии «Собразной» диаграммы ВПРАВО →расширяют область существованияаустенита и снижают критическуюскорость закалки кр . Поэтому вомногих легированных сталях возможнополучить при охлаждении на воздухеструктуру – М. Такие стали называютсясталями мартенситного класса.КороблениеЗакалочные напряженияТрещины4 словаПримечание:Классификация по равновесной структуре (стали доэвтектоидные, эвтектоидная,заэвтектоидные) называется классификацией по Обергофферу;Классификация по равновесной структуре (стали перлитные, аустенитные,ферритные, мартенситные) называется классификацией по Гийе;§ 2.
Углеродистые конструкционные стали§ 2.1. Влияние углерода на свойства сталейПример:технич (0,01 % С)СвойстваFe + 0, 4 % CФОтжигФ+ПЗакалка+низкий отпускМотпHB80150(550) 58 HRCВ , МПа~250~550~1600, %4018-202KCU, МДж/м2~2,8 (!)0,6-0,80,1 (по-честному, 0)С увеличением углерода в стали:→ значительно увеличивается прочность (особенно после закалки); «+»→ снижаются показатели и KCU;→ повышается порог хладноломкости;2 слова→→→→→→хуже свариваются;хуже литейные свойства;труднее обрабатываются давлением;труднее обрабатываются резанием;прокаливаются на меньшую глубину;при закалке требуются большие охл (коробление, трещины);2 слова1 слово + 2 строки§ 2.2.
Углеродистые конструкционные стали обыкновенногокачества (Σ S+P < 0,1 %)%ССт0≤ 0,23Ст1~ 0,06Ст2~ 0,12Ст3~ 0,18Ст4~ 0,24Ст5~ 0,30Ст6~ 0,45В ,МПа, %> 310 > 20в среднем 0,06 % С * Nмарка~ 330~ 400~ 450~ 500~ 550≥ 600Применениеэто Ст1-Ст4 с пониженной пластичностью(«брак», используется на 1 слово)> 31 Выпускаются в виде проката (прутки, уголкии др.); используются для небольших и> 29 средних нагрузок, для климатическихтемператур, в самых металлоёмких отраслях> 23 промышленности:> 21 - строительные (Ст1-Ст4 [кп или пс],арматура и др.)> 17 - с/х машиностроение (Ст1-Ст4, рамы и др.)- ж/д транспорт (Ст5-Ст6, рамы, стойки идр.)> 12 - ПТМ (Ст5-Ст6, каркасы и др.)Как правило, не подвергаются Т.О.все с низкой прочностью (300Маркировка: Б или В Ст одна цифра600 МПа); = 30 ÷ 12%номер по ГОСТуможет быть; Б – для поковок; В – для сварки§ 2.3.
Углеродистые конструкционные качественные сталимаркаВ , МПа, %после нормализации0810320-340~ 35-401520Σ S+P < 0,075 %Применениедля холодной обработки давлением (тонкиесечения; прокатка, вытяжка и др.)рекристаллизационный отжиг ~ 650 ℃для Х.Т.О. (цементация) + упрочняющая Т.О.~ 400-450~ 25называются цементуемые (для зуб. колёс)2530354045~ 500-650~ 20-13закалка + высокий отпуск = улучшение(В , МПа до 1000 МПа)называются улучшаемые (валы)505560657075маркировкадве цифрызакалка + средний отпуск~ 700-850~ 12-8пружины (марки 60,65), рельсы (марки 70,75), кованые колёса.(содержаниеуглерода всотых доляхпроцента(40 → 0,370,45 % С ) ).Итог по § 2: углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества икачественные являются дешёвыми, имеют широкий диапазон свойств, однакозакаливаются в воде или соляном растворе (следовательно, имеют коробление),имеют небольшую прокаливаемость (до 12 мм); поэтому применяются длянекрупных, несложных и неответственных деталей машин.§ 3.
Легированные конструкционные стали§ 3.1. Влияние легирующих элементов на свойства сталей→ все легирующие элементы (Л.Э.), кроме Pb и Ag растворяются в решётке Fe(являясь атомами замещения); лучше в α-Fe, похуже в γ-Fe;→ некоторые Л.Э. являются карбидообразователями, т.е. образуют c углеродомкарбидные фазы:химическое сродство к углеродуFeCr3 ( 700 )MoNbVZrTiTiC(HB (2900))→ некоторые Л.Э. друг с другом способны создавать интерметталиды(например, 3 , 2 (фаза Лавеса));→ все Л.Э. при растворении в Fe способствуют повышению его твёрдостипримечание: Л.Э. не добавляют, чтобыувеличить твёрдость стали, прощедобавить3 слова→ все Л.Э., кроме Ni и Cr (до 1,5 %) снижают ударную вязкость, а значитухудшают надёжность→ все Л.Э., кроме Ni повышают порог хладноломкости→ все Л.Э., кроме Co, смещают линии «С-образной» диаграммы вправо, поэтомувсе легированные стали закаливаются в масле (уменьшение коробления ивозникновения трещин), а некоторые и на воздухе.сильнее всего смещают Ni, Cr, а ещёсильнее комбинация Ni+Cr (!)→ некоторые Л.Э.
затрудняют рост зёрендобавление 0,01-0,03 % карбидообразующих элементов (Mo, W, V, Nb, Zr, Ti)делают сталь природно мелкозернистой→ некоторые Л.Э. затрудняют распад мартенсита при отпускеособенно сильно Si, Mo, Wможно, сохраняя твёрдость, полнееснять закалочные напряжения→ некоторые Л.Э. устраняют обратимую отпускную хрупкостьдобавка ~ 0,3 % W или Mo→ большинство Л.Э. (кроме Co и Al [повышают]; Si – никак не влияет) снижаюткритические точки Мн и Мк , что может привести к сохранению Аост5 строкИтоги: - легированные стали дороже, но при правильном выборе легирующихэлементов такие стали всегда прочнее, надёжнее (!) и технологичнее.- обычное количество Л.Э.:Niсталиобычногоназначения≤5 %(дефицит,Аост )специальныесталидо 20 %SiMn≤ 1,5-2 % ≤ 1,5 %до 3 %до 13 %W и MoСrTi, Nb, V~ 0,3 %~ 1,5-2 %~ 0,01-0,03%W до 18%Mo до 14 %до 28 %сверх 3 %- маркировка легированных сталейдве цифрыбуквы+цифрысреднеесодержаниеуглерода в сотыхдолях37, 20, 18, ..._____________Л.Э.
и их количество в целыхпроцентах;если Л.Э. ≤ 1-1,5 %, то цифра неставится.показатель качества:качественная - ____высококачественная - _А_особовысококачественная ВДП, ЭШП, ЭЛПCr – Х, Ni – Н, Mo – М, Mn – Г,Ti – Т, Co – К, Si – С, W – В, V – Ф,Al – Ю, Nb – Б, B – Р, ...Пример, сталь 40ХН2МА:- 0,4 % С;- Cr до 1 %;- Ni до 2 %;- Mo до 1 %;- высококачественнаясамое главное –3 слова§ 3.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
