Тег «устойчивость»

ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ. СВОЙСТВА, МАРКИРОВКА, ПРИМЕНЕНИЕ

В легированной стали наряду с обычными примесями имеются легирующие элементы: хром, вольфрам, молибден, никель, а также кремний и марганец в большом количестве. Легированная сталь обладает ценнейшими свойствами, которых нет у углеродистой стали, и не имеет ее недостатков. Применение легированной стали экономит металл, повышает долговечность изделий, увеличивает производительность. В прогрессивной технике эта сталь имеет решающее значение. Легирующие элементы оказывают разностороннее влияние на свойства стали. Хром повышает твердость, уменьшает ржавление; никель дает высокую прочность и пластичность, коррозионную стойкость; вольфрам увеличивает твердость и красностойкость; ванадий повышает плотность, прочность, сопротивление удару, истиранию; кобальт повышает жаропрочность, магни-топроницаемость; молибден увеличивает красностойкость, прочность, сопротивление окислению при высоких температурах; марганец при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок; титан повышает прочность, сопротивление коррозии; алюминий повышает окали-ностойкость; ниобий повышает кислотостойкость; медь уменьшает коррозию. В сталь вводят также бор, селен, азот, цирконий. В легированной стали может находиться одновременно несколько легирующих элементов. По назначению легирования сталь делится на три группы: конструкционная, инструментальная и сталь с особыми физическими и химическими свойствами. По содержанию легирующих элементов легированная сталь делится на низколегированную—не более 3% легирующих элементов; среднелегированную—3—10%; высоколегированную — свыше 10%. В маркировке легированной стали приняты следующие буквенные обозначения легирующих элементов: X — хром, Н —никель, А —азот, В —вольфрам, Е —селен, Г —марганец, Д —медь, Б —ниобий, Р —бор, П — фосфор, Ю—алюминий, М—молибден, К—кобальт, Ц —цирконий, Ф —ванадий. Эти буквы в сочетании с цифрами образуют марку стали. В ГОСТе устанавливаются буквы, характеризующие целую группу сталей: Р — быстрорежущие, Ш — шарикоподшипниковые, Е и Э—магнитные. Сочетание букв и цифр дает характеристику легированной стали. Если впереди марки стоят две цифры, они указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Одна’цифра в начале марки означает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если в начале марки нет цифры, то количество углерода составляет 1% и выше. Цифры, следующие за буквами, показывают среднее содержание данного элемента в процентах. Если за буквой отсутствует цифра, то содержание данного элемента около 1%. Буква А в конце марки обозначает высококачественную сталь, содержащую меньше серы и фосфора. Например, 12Х2Н4А —это легированная сталь, высококачественная, с содержанием углерода 0,12%, хрома 2%, никеля 4%; сталь Г13 —легированная сталь с содержанием углерода 1% и более, марганца 13%. Для групп сталей, обозначенных одной буквой Р, Ш, Е, Э, правила маркировки не подходят. О них будет рассказано ниже. Конструкционная легированная сталь согласно ГОСТ 4543—71 делится на три группы: качественная, высококачественная и особо высококачественная. Высококачественная обозначается буквой А в конце марки, а особо высококачественная —буквой Ш через черточку. Например, 12ХНЗА — высококачественная, а ЗОГС-Ш —особо высококачественная. В качественной стали допускается содержание серы до 0,025%, а в высококачественной— до 0,015%. Область применения конструкционной легированной стали очень велика. Наибольшее распространение получили следующие стали. Хромистые, обладающие хорошей твердостью, прочностью, сравнительно недорогие. К ним относятся стали марок 15Х, 20Х, ЗОХ, 45Х, боросодержащие 40ХР, с цирконием 40ХЦ. Марганцевые, например 15Г, 20Г, 40Г, 45Г2, отличающиеся износоустойчивостью. Особенно износоустойчива сталь марки Г13, которую применяют для гусениц "тракторов, железнодорожных стрелок. Кремнистые и хромокремнистые (ЗЗХС, 55ХС), обладающие высокой твердостью и упругостью; применяются для пружин, рессор. Хромованадиевые (45ХФ, 40ХФА) особо прочные, плотные, хорошо противостоящие .истиранию, применяемые для автомобильных деталей, осей, валов. Хромомолибденовые (20ХМА, ЗОХМА) очень прочные, хорошо сваривающиеся, штампующиеся, используемые для осей, роторов. Хромомарганцевокремнистые стали —хромансиль (25ХГСА, ЗОХГСА), которые заменяют хромомрлибде-новую сталь и значительно дешевле ее. Хромоникелевые (12Х2Н4А, 20ХНЗА), очень прочные и пластичные; применяются для изготовления коленчатых валов, поршне

Теги: , , , , , , , ,

Таблица 1

Механические свойства углеродистых сталей группы А

Марка Предел прочности а„, МПа Твердость НВ Относительное удлинение б, %
СтО Не менее 320   22
Ст1 320—400 33
Ст2 340—420 210 31
СтЗ 380—470 220 27—25
Ст4 420—520 240 25—23
Ст5 500—620 270 21—19
Стб 600—720 300 16—14
Ст7 700 и более 330 11-10

Для стали группы Б установлены марки: БСтО, БСт1, БСт2, БСтЗ, БСт4, БСт5, БСтб. Содержание углерода (в %): в БСтО — не более 0,23; в БСт1 —0,06— 0,12; в БСт2—0,09—0,15; в БСтЗ—0,14—0,22; в БСт4 —0,18—0,28; в БСт5 —0,28—0,37; в БСтб — 0,35—0,45. Содержание серы 0,04%, фосфора 0,05%. Сталь группы В — улучшенная, с более высокими механическими свойствами, обозначается марками: ВСт1, ВСт2, ВСтЗ, ВСт4, ВСт5. Качественная конструкционная углеродистая сталь поставляется по химическому составу и механическим свойствам, выплавляется в кислородных конверторах и мартенах. Согласно ГОСТ 1050—74 установлены следующие марки качественной конструкционной углеродистой стали: 05кп, 08кп, 08сп, 08, Юкп, 10сп, Юпс, 15, 20кп, 20пс, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 60Г, 65Г, 70Г. Две цифры в марках показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, буква Г обозначает повышенное содержание марганца, который улучшает износоустойчивость. Индекс кп обозначает кипящую сталь, пс — полуспокойную, сп —спокойную. Таким образом, в стали 15 содержание углерода в среднем 0,15%, в стали 40 — 0,40% (см. Приложение). Качественную конструкционную сталь применяют для осей, болтов, шатунов, коленчатых валов, шпинделей и т. д. К конструкционным углеродистым сталям относится и автоматная, с повышенным содержанием серы. Марки этой стали: А12, А20, АЗО, А35, А40. Буква А в начале марки обозначает автоматную сталь; число, стоящее за буквой А, показывает содержание углерода в сотых долях процента. Содержание серы — от 0,06 до 0,2%, фосфора —от 0,06 до 0,15%. Из этой стали изготавливают на станках-автоматах мелкий неответственный крепеж. Инструментальной углеродистой сталью называется сталь, содержащая углерода 0,7% и более. Она отличается твердостью и прочностью. Эта сталь делится на качественную и высококачественную. Марки качественной стали (ГОСТ 1435—74): У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12, У13; высококачественной: У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У11А, У12А, У13А. Буква У обозначает углеродистую инструментальную сталь. Цифры, стоящие за буквой У, показывают среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква А в конце марки обозначает высококачественную сталь. Буква Г означает повышенное содержание марганца. В качественной стали содержится не более 0,03% серы, не более 0,035% фосфора; в высококачественной стали — 0,02% серы, 0,03% фосфора. По твердости качественная и высококачественная стали не различаются, но высококачественные стали менее хрупки, лучше противостоят ударным нагрузкам. Из инструментальной углеродистой стали изготовляют зубила, молотки, напильники, сверла, отвертки, штампы и т. д. К недостаткам углеродистой стали относятся: отсутствие сочетания твердости и прочности с пластичностью; потеря твердости и прочности при 200° С; высокий коэффициент теплового расширения; низкая коррозионная стойкость. Современная техника предъявляет к стали очень высокие требования в отношении физических, химических и механических свойств, которым углеродистая сталь не всегда удовлетворяет. Поэтому широкое применение получила легированная сталь.

Теги: , , , ,

ЧУГУНЫ. СОСТАВ, СВОЙСТВА, СОРТА, МАРКИРОВКА, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Чугун состоит из железа (до 92%) и углерода (от 2,14 до 5%), кроме того, имеются примеси кремния (до 4,3%), марганца (до 2%), серы (до 0,07%), фосфора (до 1,2%). Влияние примесей чугуна на его свойства. Углерод в чугуне бывает в двух видах: 1) в свободном состоянии — в виде графита; 2) в химическом соединении с железом, называемом цементитом. Если углерод в чугуне находится в виде графита, чугун имеет в изломе серый цвет и называется серым; если в виде цементита — этот чугун называется белым. Кремний способствует получению серого чугуна, а марганец — белого. Сера и фосфор — вредные примеси. Сера придает хрупкость чугуну, делает его густотекучим и пузырчатым. Фосфор увеличивает хрупкость чугуна, но делает его жидкотекучим. Серый и белый чугуны резко.различаются по свойствам. Белые чугуны очень твердые и хрупкие, плохо отливаются, плохо обрабатываются инструментом, идут на переплавку в сталь и называются передельными чугунами. Часть белого чугуна идет на получение ковкого чугуна. Серые чугуны — это литейные чугуны: они обладают хорошими литейными качествами — ж’идкотекучестью, мягкостью, хорошо обрабатываются, сопротивляются износу. Серые чугуны с высоким содержанием фосфора (0,3—1,2%) жидко-текучи и используются для художественного литья. Серый чугун поступает в производство в виде отливок и характеризуется прочностью и твердостью. Согласно ГОСТ 1412—70 установлены следующие марки отливок из серого чугуна: СЧ 00, СЧ 120-280, СЧ 150-320, СЧ 180-360, СЧ 210-400, СЧ 240-440, СЧ 280-480, СЧ 320-520, СЧ 360-560, СЧ 400-600, СЧ 440-640. СЧ обозначает серый чугун. Первое число показывает предел прочности (в МПа) при испытании на разрыв, а второе — предел прочности при испытании на изгиб. Чугун Марки СЧ 00 не испытывается. Кроме указанных чугунов применяются легированные чугуны, которые наряду с обычными примесями содержат легирующие элементы: хром, никель, титан и другие. Эти элементы улучшают твердость, прочность, износоустойчивость или сопротивление ржавлению и т. д. Различаются хромистые, титановые, никелевые чугуны. Их применяют для изготовления коленчатых валов, деталей автомобилей, поршневых колец, дизелей и т. д.

Теги: , , , , , ,

Для легированных сталей

Для легированных сталей требуется несколько большее время выдержки, так как они обладают худшей теплопроводностью. Длительная выдержка необходима также для получения лучших механических свойств, поскольку она обеспечивает полное растворение легированных карбидов в аустените. Скорость охлаждения при термической обработке устанавливают в соответствии с устойчивостью переохлажденного аустенита и значением критической скорости закалки. Практически многие легированные стали закаливаются на мартенсит в масле, т. е. при меньшей скорости охлаждения, чем углеродистая сталь. У высоколегированных сталей, если они к тому же содержат большое количество углерода, способность к самозакаливанию выражена очень сильно, у низколегированных и малоуглеродистых сталей —слабее. Это объясняется большой стойкостью аустенитовых зерен против превращения их при температуре Асх в зерна перлита. Легированная сталь обладает большей прока-ливаемостью, чем углеродистая. Чем выше степень легированное™ сталей, тем более глубокой прокали-ваемостью они обладают. Из легированных инструментальных сталей особый интерес представляют быстрорежущие стали, широко используемые для изготовления режущего инструмента. Вольфрам в быстрорежущей стали — основной легирующий элемент. Благодаря его высокому содержанию закаленная сталь не теряет режущей способности при температуре 560—600° С. Вольфрам придает быстрорежущей стали красностойкость.

Теги: , , , , ,