ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Класифікація та маркування вуглецевих сталей

Загрузка...

ТКМ і матеріалознавство

Класифікація та маркування вуглецевих сталей

Вуглецеві сталі відповідно до діаграми залізо-вуглець діляться на доев-тектоїдні, евтектоїдні і заевтектоїдні. Вони в практиці класифікуються також за вмістом вуглецю та призначенням.

За змістом вуглецю сталі поділяються на три групи: низьковуглецеві, се-редньовуглецеві і високовуглецеві. Із збільшенням вмісту вуглецю твердість і міцність сталі, у відпаленому (рівноважному) стані збільшуються, а пластич­ність і ударна в'язкість зменшуються.

Низьковуглецеві (маловуглецеві) сталі містять до 0,3% вуглецю, відріз­няються високою пластичністю і низькою твердістю. Ці сталі часто назива­ють м'якими і застосовують, як правило, без термообробки.

Середньовуглецеві сталі містять від 0,3 до 0,6% вуглецю, властивості їх за допомогою термообробки можуть змінюватися в дуже широких межах. Ці сталі часто називають сталями середньої твердості і, як правило, застосову­ють в термічно обробленому, стані.

Високовуглецеві сталі містять понад 0,6 % вуглецю (практично до 1,3°/о), у відпаленому стані, мають підвищену твердість, тому часто називаються твердими. Ці сталі можуть застосовуватися як в термічно обробленому стані, так і без термообробки (в стані постачання).

За призначенням вуглецеві сталі поділяються на конструкційні і інстру­ментальні.

Конструкційні вуглецеві сталі — будівельні та машинобудівельні — міс­тять, як правило? до 0,6% вуглецю. Розрізняють два класи вуглецевих сталей: звичайної якості і якісні. Залежно від умов розкислювання в процесі виплавки обидва ці класи сталей, у свою чергу, поділяються на три групи: спокійні, киплячі і напівспокійні.

Спокійні сталі повністю розкислені, щільні і однорідні за складом, проте в них при розливанні на зливки утворюється велика усадкова раковина, внаслідок чого виникають великі відходи металу.

Киплячі сталі розкислюються тільки марганцем, тому містять велику кількість оксиду заліза РеО, який реагує з вуглецем і утворює чадний газ СО. Виділення газових бульбашок в металі створює враження, що він кипить. У зливку киплячої сталі утворюються газові бульбашки, унаслідок чого усадко­вої раковини практично немає. Бульбашки мають чисті неокислені поверхні і заварюються при гарячій обробці металу тиском. У киплячій сталі сильно проявляється зональна ліквація, але відходи металу при її виробництві міні­мальні.

Напівспокійні сталі — це сталі проміжного типу.

При маркуванні сталей спокійні сталі позначають додатково буквами «сп», киплячі, — «кп», а напівспокійні — «не».

Сталі звичайної якостіпри виплавці піддаються тільки грубому очи­щенню і, як правило, розливаються на крупні зливки. Це обумовлює підви­щений вміст в них сірки і фосфору, а також неметалічних включень і сильний розвиток зональної ліквації, проте ці сталі є найбільш дешевими. Такі сталі широко використовуються в маловідповідальних конструкціях, зокрема для будівельних та інших зварних, клепаних і болтових конструкцій, для виготов­лення звичайного гарячекатаного прокату.

Залежно від призначення і гарантованих властивостей сталі звичайної якості, що гарантуються, діляться на три групи: А, Б і В.

У групу А входять сталі, у яких гарантуються тільки механічні властиво­сті в стані постачання (міцність і пластичність) без уточнення їх хімічного складу. Ці сталі позначаються: СтО, Сті, Стікп, Ст2сп, Ст2..., Ст7. Механічні властивості, що гарантуються, визначаються ДСТУ і вказуються в довідкових таблицях. Чим більше число, тим вища міцність і нижча пластичність. Сталі групи А не піддають гарячій обробці тиском і використовують без термічної обробки.

У групу Б входять сталі, у яких гарантується тільки хімічний склад без вказівки механічних властивостей. Сталі цієї групи позначаються буквою Б з подальшим Ст і цифрами. Наприклад: БСтІ, БСтІкп, БСт2сп, БСтЗ, БСт4 і т.д. Чим більше число, тим вище визначений ДСТУ вміст вуглецю в сталі. Сталі цієї групи можуть піддаватися термічній обробці і гарячій обробці тис­ком.

У групу В входять сталі, у яких гарантуються і хімічний склад і механіч­ні властивості в стані постачання. У позначення марки сталей цієї групи вхо­дить буква В: ВСтІ, ВСт2кп, ВСтЗ..., ВСтб. Ці сталі, як правило, використо­вуються при виготовленні зварних конструкцій, коли важливі механічні влас­тивості в стані постачання, а також структурні зміни в навколошовній зоні те­рмічного впливу, що визначаються хімічним складом.

Якісні вуглецеві сталі. Ці сталі виплавляються в мартенівських або еле­ктричних печах і відрізняються більш точним хімічним складом і низьким вмістом шкідливих домішок та неметалічних включень. Якісні вуглецеві сталі маркуються цифрами, які вказують середній вміст вуглецю в сотих долях відсотка: 08, 08кп, 10, Юсп, 15, 20, 25, 30, ..., 85. Ці сталі, як правило, підда­ються термічній або хіміко-термічній обробці і застосовуються для виготов­лення різних деталей в автомобільному і загальному машинобудуванні. Якіс­ні вуглецеві сталі можуть бути із збільшеним вмістом марганцю (0,7-1,0%), який підвищує прогартованість сталі, її міцність, але дещо знижує пластич­ність і в'язкість. Ці сталі позначаються: 15Г, 20Г, 25Г,..., 55Г.

Інструментальні вуглецеві сталі містять від 0,6 до 1,4% вуглецю і призначені для виготовлення ударного, ріжучого та вимірювального інстру­менту. Вуглецеві інструментальні сталі поділяються на якісні і високоякісні, випускаються з гарантією на хімічний склад.

Якісні вуглецеві інструментальні сталі позначаються буквою У з по­дальшими цифрами, що вказують середній вміст вуглецю в десятих частинах відсотка: У7, У8, У9, У10,..., У13.

Високоякісні вуглецеві інструментальні стані чисті, ніж якісні, тобто з меншим вмістом сірки і фосфору (менше 0,03%), а також неметалічних включень і з більш вузькими межами вмісту марганцю і кремнію. Ці сталі мають букву А в кінці марки: У7А, У8А, У9А, ..., У13А.

Вуглецеві інструментальні сталі постачаються у відпаленому стані і під­даються термічній обробці. У термічно обробленому стані ці сталі відрізня­ються високою твердістю, міцністю і зносостійкістю. Основними недоліками цих сталей є низька теплостійкість (200°С) та незначна прогартованість.

 

Рис. 2.1. Крива охолодження чистого заліза

Густина алотропічних модифікацій заліза різна: якщо густина а-заліза дорівнює 7,68 г/см3, то густина у-заліза, отримана екстраполіруванням при 20°С, зростає до 8,10 г/см3. Чисте залізо характеризується суттєвою пластич­ністю і невисокою твердістю (~~НВ 60).

Вуглець — неметалевий елемент, атомний номер 6, атомний радіус 0,77А, температура плавлення 3500°С. Він може існувати в аморфному і кри-


сталічному станах, а також утворює алотропічні модифікації, основними з яких є алмаз та графіт.

У залізовуглецевих сплавах вуглець присутній у твердих розчинах, в хі­мічно зв'язаному стані (цементиті), а в сплавах з високим вмістом вуглецю може виділятися у вигляді графіту.

Цементит — хімічна сполука заліза з вуглецем (карбід заліза РезС), в якому міститься 6,67% вуглецю, має складну щільнозапаковану ромбічну кристалічну решітку. Температура плавлення цементиту близько 1600°С. Алотропічних перетворень цементит не зазнає, але при низьких температурах має феромагнітні властивості, які втрачає при нагріванні вище 210 °С. Цеме­нтит є метастабільною (нестійкою) фазою і у сплавах з високим вмістом вуг­лецю за певних умов розпадається з виділенням вуглецю у вигляді графіту. Цементит відрізняється надзвичайно низькою, практично нульовою, пласти­чністю і дуже високою твердістю (~ НВ 800).

До фаз,які утворюються в системі залізо-вуглець, відносяться: рідкий сплав, аустеніт, ферит, цементит і графіт.

Рідкий сплав — фаза, що є рідким розчином вуглецю в залізі. У рідко­му стані залізо з вуглецем утворюють рідкий розчин з необмеженою розчин­ністю.

Аустеніт — твердий розчин (укорінення) вуглецю в у-залізі. Максима­льна розчинність вуглецю в аустеніті досягає 2,14% при температурі 1147°С.

Із зниженням температури розчинність вуглецю різко знижується і при температурі 727°С складає всього 0,81 %.

Ферит — твердий розчин (укорінення) вуглецю в а-залізі. Розчинність вуглецю у фериті значно нижча, ніж в аустеніті; це пояснюється тим, що а-залізо має об'ємноцентровану кристалічну решітку, в якій центр куба зайня­тий атомом заліза. Максимальна розчинність вуглецю у фериті при темпера­турі 727°С складає 0,02%, а при кімнатній температурі — не перевищує 0,006%. Ферит — м'яка і пластична фаза, його твердість ~ НВ 80.

Цементит, будучи компонентом системи, також є і фазою, оскільки однорідний за своїм складом та властивостями і має чітко виражену межу розділу.

Графіт як фаза зустрічається в сплавах з високим вмістом вуглецю (в чавунах) і має звичайну гексагональну кристалічну решітку. Графіт м'який і має низьку міцність, електропровідність.

Структурні складові — ледебурит і перліт — утворюються з фаз систе­ми і є механічними сумішами.

Ледебурит — механічна суміш аустеніту і цементиту, що містить 4,3% вуглецю і кристалізується при постійній температурі 1147°С. Отже, ледебу­рит є евтектикою, що включає дві фази: аустеніт і цементит. При охолоджен­ні нижче 727°С ледебурит видозмінюється. Видозмінений ледебурит є меха­нічною сумішшю цементиту і перліту, на який перетворюється аустеніт. Тве­рдість видозміненого ледебуриту коливається від НВ 530 до НВ 550.Перліт — механічна суміш фериту і цементиту, що містить 0,81% вуг­лецю і утворюється при постійнійтемпературі 727°С з аустеніту при його охолодженні. Перліт має всі властивості евтектики, але на відміну від леде­буриту називається евтектоїдом, оскільки утворюється з твердого, а не з рід­кого розчину. Перліт зазвичай має пластинчасту буДову (цементит виділяєть­ся у вигляді пластин). Твердість перліту становить ~ НВ 180. Проте в залізо­вуглецевих сплавах може зустрічатися й інший різновид перліту — зернис­тий перліт, у якого в результаті спеціальної термічної обробки (відпал на зер­нистий перліт) цементитні включення коагулюються і набувають округлу (зе­рнисту) форму. Зернистий перліт дещо м'якший і пластичніший пластинчас­того перліту.

Старіння сталі

Розпад пересиченого а-розчину низьковуглецевої сталі, що протікає в часі і обумовлює зміну властивостей, називається старінням.

У низьковуглецевих сталях при швидкому охолодженні процес виділен­ня третинного цементиту (відповідно до лінії Р(3) затримується. Це призво­дить до одержання при нормальній температурі пересиченого вуглецем фе­риту. Отже, твердий розчин є метастабільним і буде прагнути до зменшення своєї внутрішньої енергії шляхом розпаду.

Відомо 3 види старіння: старіння загартованої, низьковуглецевої і дефо­рмованої сталі.

Процеси, що відбуваються в сталі при кімнатній температурі, називають природним старінням, при підвищених температурах — штучним.

Штучне старіння загартованих сталей відбувається при температурах 50-150°С, деформованих — при температурах 200-350°С протягом декількох хвилин.

При старінні термічно-оброблених сталей, як вважається, відбуваються процеси виділення третинного цементиту у вигляді дисперсних частинок або нітридів Ре4Н або Ре6И2. Ці частинки, створюють атмосфери Коттрелла, ускладнюють рух дислокацій, що призводить до підвищення твердості сталі. Одночасно знижується ударна в'язкість і підвищується поріг холодноламкос­ті сталі.

Старіння деформованої сталі розвивається протягом 15-16 діб, при 20°С, та протягом декількох хвилин при 200-350°С. Воно пов'язано не з виділен­ням надлишкової фази з пересиченого твердого розчину, а тільки з перероз­поділом атомів у решітках розчину. В результаті спотворень, при холодній деформації в решітках фериту, виникають області стиску й розтягнення. Атоми вуглецю, що перебувають у розчині, при нагріванні або навіть при кі­мнатній температурі переміщаються в області стиску, а атоми заліза — у роз­тягнуті місця. Скупчення вуглецю, утворюючи атмосфери Коттрелла навколо дислокацій, впливають на механічні властивості так само, як дисперсні виді­лення цементиту при термічно-обробленій сталі.

Старіння негативно позначається на експлуатаційних і технологічних властивостях багатьох сталей, викликає руйнування конструкції після зварю­вання, згинання, а також погіршує штамповку сталей. Для зменшення схиль­ності сталі до старіння її легують алюмінієм, титаном, або ванадієм.


 

Хонінгування. Суперфініш.

При виготовленні важливих деталей для сучасних високошвидкісних і важко навантажених машин до якості обробки їх ставлять високі вимоги. В ряді випадків шліфування не відповідає цим вимогам, тому застосову­ють методи обробки, які забезпечували б більш високу якість поверхні. З таких методів найпоширенішими є хонінгування, суперфініш,

Хонінгуванням називають метод чистової обробки за допомогою дрібнозернистих абразивних брусків, які вставлені в спеціальний пристрій (хонінгувальну головку). Разом з нею вони здійснюють головний обер­тальний рух і поступальне переміщення вздовж осі, що є рухом подачі Хонінгувальна головка розсувна. Під дією пружин бруски в процесі роботи притискаються до оброблюваної поверхні. Застосовую­чи хонінгування, можна зробити отвори з точністю ІТ7...ІТ6 і шорсткіс­тю до Rа = 0,04, зменшити овальність і конусність до 5 мкм.

Суперфініш - це метод дуже тонкої чистової обробки з метою утво­рення особливо гладенької поверхні. Виконують його за допомогою двох дрібнозернистих абразивних брусків, поєднуючи обертальний та по­ступальний рухи вздовж осі оброблюваної деталі і коливальний (осцилюючий) рух брусків Суперфінішна головка за допо­могою встановлених у ній абразивних брусків знімає з деталі /гребінці шорсткості, що залишилися від попередньої обробки. Роботу ведуть з ін­тенсивним змащенням. Коли в процесі обробки гребінці згладжуються, мастило утворює безперервну плівку, тиск бруска недостатній, щоб її прорвати, і різання припиняється. Суперфінішем досягають шорсткості поверхні Rа - 0,02.

ТКМ і матеріалознавство

Класифікація та маркування вуглецевих сталей

Вуглецеві сталі відповідно до діаграми залізо-вуглець діляться на доев-тектоїдні, евтектоїдні і заевтектоїдні. Вони в практиці класифікуються також за вмістом вуглецю та призначенням.

За змістом вуглецю сталі поділяються на три групи: низьковуглецеві, се-редньовуглецеві і високовуглецеві. Із збільшенням вмісту вуглецю твердість і міцність сталі, у відпаленому (рівноважному) стані збільшуються, а пластич­ність і ударна в'язкість зменшуються.

Низьковуглецеві (маловуглецеві) сталі містять до 0,3% вуглецю, відріз­няються високою пластичністю і низькою твердістю. Ці сталі часто назива­ють м'якими і застосовують, як правило, без термообробки.

Середньовуглецеві сталі містять від 0,3 до 0,6% вуглецю, властивості їх за допомогою термообробки можуть змінюватися в дуже широких межах. Ці сталі часто називають сталями середньої твердості і, як правило, застосову­ють в термічно обробленому, стані.

Високовуглецеві сталі містять понад 0,6 % вуглецю (практично до 1,3°/о), у відпаленому стані, мають підвищену твердість, тому часто називаються твердими. Ці сталі можуть застосовуватися як в термічно обробленому стані, так і без термообробки (в стані постачання).

За призначенням вуглецеві сталі поділяються на конструкційні і інстру­ментальні.

Конструкційні вуглецеві сталі — будівельні та машинобудівельні — міс­тять, як правило? до 0,6% вуглецю. Розрізняють два класи вуглецевих сталей: звичайної якості і якісні. Залежно від умов розкислювання в процесі виплавки обидва ці класи сталей, у свою чергу, поділяються на три групи: спокійні, киплячі і напівспокійні.

Спокійні сталі повністю розкислені, щільні і однорідні за складом, проте в них при розливанні на зливки утворюється велика усадкова раковина, внаслідок чого виникають великі відходи металу.

Киплячі сталі розкислюються тільки марганцем, тому містять велику кількість оксиду заліза РеО, який реагує з вуглецем і утворює чадний газ СО. Виділення газових бульбашок в металі створює враження, що він кипить. У зливку киплячої сталі утворюються газові бульбашки, унаслідок чого усадко­вої раковини практично немає. Бульбашки мають чисті неокислені поверхні і заварюються при гарячій обробці металу тиском. У киплячій сталі сильно проявляється зональна ліквація, але відходи металу при її виробництві міні­мальні.

Напівспокійні сталі — це сталі проміжного типу.

При маркуванні сталей спокійні сталі позначають додатково буквами «сп», киплячі, — «кп», а напівспокійні — «не».

Сталі звичайної якостіпри виплавці піддаються тільки грубому очи­щенню і, як правило, розливаються на крупні зливки. Це обумовлює підви­щений вміст в них сірки і фосфору, а також неметалічних включень і сильний розвиток зональної ліквації, проте ці сталі є найбільш дешевими. Такі сталі широко використовуються в маловідповідальних конструкціях, зокрема для будівельних та інших зварних, клепаних і болтових конструкцій, для виготов­лення звичайного гарячекатаного прокату.

Залежно від призначення і гарантованих властивостей сталі звичайної якості, що гарантуються, діляться на три групи: А, Б і В.

У групу А входять сталі, у яких гарантуються тільки механічні властиво­сті в стані постачання (міцність і пластичність) без уточнення їх хімічного складу. Ці сталі позначаються: СтО, Сті, Стікп, Ст2сп, Ст2..., Ст7. Механічні властивості, що гарантуються, визначаються ДСТУ і вказуються в довідкових таблицях. Чим більше число, тим вища міцність і нижча пластичність. Сталі групи А не піддають гарячій обробці тиском і використовують без термічної обробки.

У групу Б входять сталі, у яких гарантується тільки хімічний склад без вказівки механічних властивостей. Сталі цієї групи позначаються буквою Б з подальшим Ст і цифрами. Наприклад: БСтІ, БСтІкп, БСт2сп, БСтЗ, БСт4 і т.д. Чим більше число, тим вище визначений ДСТУ вміст вуглецю в сталі. Сталі цієї групи можуть піддаватися термічній обробці і гарячій обробці тис­ком.

У групу В входять сталі, у яких гарантуються і хімічний склад і механіч­ні властивості в стані постачання. У позначення марки сталей цієї групи вхо­дить буква В: ВСтІ, ВСт2кп, ВСтЗ..., ВСтб. Ці сталі, як правило, використо­вуються при виготовленні зварних конструкцій, коли важливі механічні влас­тивості в стані постачання, а також структурні зміни в навколошовній зоні те­рмічного впливу, що визначаються хімічним складом.

Якісні вуглецеві сталі. Ці сталі виплавляються в мартенівських або еле­ктричних печах і відрізняються більш точним хімічним складом і низьким вмістом шкідливих домішок та неметалічних включень. Якісні вуглецеві сталі маркуються цифрами, які вказують середній вміст вуглецю в сотих долях відсотка: 08, 08кп, 10, Юсп, 15, 20, 25, 30, ..., 85. Ці сталі, як правило, підда­ються термічній або хіміко-термічній обробці і застосовуються для виготов­лення різних деталей в автомобільному і загальному машинобудуванні. Якіс­ні вуглецеві сталі можуть бути із збільшеним вмістом марганцю (0,7-1,0%), який підвищує прогартованість сталі, її міцність, але дещо знижує пластич­ність і в'язкість. Ці сталі позначаються: 15Г, 20Г, 25Г,..., 55Г.

Інструментальні вуглецеві сталі містять від 0,6 до 1,4% вуглецю і призначені для виготовлення ударного, ріжучого та вимірювального інстру­менту. Вуглецеві інструментальні сталі поділяються на якісні і високоякісні, випускаються з гарантією на хімічний склад.

Якісні вуглецеві інструментальні сталі позначаються буквою У з по­дальшими цифрами, що вказують середній вміст вуглецю в десятих частинах відсотка: У7, У8, У9, У10,..., У13.

Високоякісні вуглецеві інструментальні стані чисті, ніж якісні, тобто з меншим вмістом сірки і фосфору (менше 0,03%), а також неметалічних включень і з більш вузькими межами вмісту марганцю і кремнію. Ці сталі мають букву А в кінці марки: У7А, У8А, У9А, ..., У13А.

Вуглецеві інструментальні сталі постачаються у відпаленому стані і під­даються термічній обробці. У термічно обробленому стані ці сталі відрізня­ються високою твердістю, міцністю і зносостійкістю. Основними недоліками цих сталей є низька теплостійкість (200°С) та незначна прогартованість.

 

Загрузка...

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти