Маркировка сталей

Стали

По структурному признаку в зависимости от содержания углерода сталиподразделяютсяследующим образом:

¾ доэвтектоидные, содержание углерода менее 0,8%;

¾ эвтектоидные, содержание углерода 0,8%;

¾ заэвтектоидные, содержание углерода в пределах 0,8%…2,14%.

Во всех сталях в процессе охлаждения при температуре 727°C (линия РSК диаграммы состояния «Fe–C») происходит перлитное превращение (А_0,8 П[Ф_0,02+Ц_6,67]).

В доэвтектоидных сталях между линиями GS и PSK происходит полиморфное превращение (А Ф).

В заэвтектоидных сталях вследствие уменьшения растворимости углерода в аустените (линия SE) при охлаждении выделяется цементит вторичный из аустенита (А Ц_II).

Структура доэвтектоидных сталей – феррит и перлит (весь цементит входит в перлит). Повышение содержания углерода приводит к изменению структуры сталей – росту количества цементита и, соответственно, перлита (перлит в поле зрения микроскопа выглядит темным, а феррит светлым). Структура двух доэвтектоидных сталей с разным содержанием углерода показана на рис.5.2б и 5.2в. Увеличение в структуре количества цементита приводит к повышению твердости и прочности стали.

Зная содержание углерода в стали, легко определить её механические свойства, воспользовавшись правилом Н.С. Курнакова, устанавливающим связь между структурой и свойствами сплавов в зависимости от их химического состава. При образовании смесей (именно к сплавам такого типа относятся стали) зависимости твердости, прочности и ряда других свойств от концентрации компонентов (в сталях от содержания углерода) являются линейными.

Зная твердость феррита (содержание углерода в сплаве практически равно нулю) – 80НВ и твердость перлита (содержание углерода в стали 0,8%) – 180НВ, легко определить твердость любой доэвтектоидной стали, построив соответствующий график, или аналитически. Зная твердость стали, можно рассчитать её пределы прочности (s_в) и текучести (s _Т).

Эвтектоидная сталь содержит 0,8% углерода, её структура – перлит (см. рис.5.2г).

Структура заэвтектоидных сталей – перлит и цементит вторичный (см. рис.5.2д).

Перлит заэвтектоидных сталей должен иметь зернистую, а не пластинчатую форму (наличие пластинчатого цементита перлита связано с нарушением режима отжига.). Это обеспечивает лучшую обрабатываемость резанием. Браком структуры является наличие цементитной сетки (пластины цементита расположены по границам перлитного зерна). Наличие хрупкой карбидной фазы по границам зерен приводит к повышенной хрупкости стали. Структуры заэвтектоидной стали, находящейся в разных структурных состояниях, показаны на рис.5.2д и 5.2е.

Цементитная сетка может быть устранена термической обработкой – нагревом выше линии SE диаграммы состояния «Fe–C» с целью растворения цементита в аустените и последующим охлаждением на воздухе (нормализация), которое предупреждает выделение цементита в виде сетки по границам аустенитных зерен.

В основу принципов маркировки сталей положена их классификация по качеству.

Стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрой, указывающей порядковый номер стали: Ст.0, Ст.1, Ст.2, Ст.3, Ст.4, Ст.5, Ст.6. Чем больше номер, тем выше содержание углерода, концентрация которого увеличивается от 0,06 до 0,43%, больше предел прочности (s_в) и предел текучести (s _Т), тогда как пластичность (относительное удлинение δ %) понижается. Стали обыкновенного качества обычно используются для изготовления деталей строительных конструкций: сварных, клепаных и болтовых конструкций строительного назначения (балок, ферм и т.п.). Эти изделия как правило не подвергаются термической обработке и поэтому марки не отражают содержание углерода в их сталях; режимы термической обработки стальных изделий устанавливают прежде всего в зависимости от концентрации углерода в сталях. Стали обыкновенного качества часто называют строительными сталями..

Качественные стали являются машиностроительными сталями, они применяются для изготовления деталей машин (конструкционные стали) и инструментов (инструментальные стали). Для обеспечения требуемых свойств их подвергают термической обработке. Поэтому эти стали поставляются с гарантированным химическим составом, который указывается в обозначении марки.

Марки конструкционных углеродистых сталей обозначаются числами, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. В машиностроении используются следующие марки сталей: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70. Стандартом для каждой марки стали установлены пределы содержания углерода; например, сталь 20 (0,18…0,22% С), сталь 25 (0,23…0,27% С), сталь 40 (0,37…0,42% С) и т.п. Числа, обозначающие марку стали, получают округлением концентрации углерода до ближайшего числа, кратного пяти.

Инструментальные углеродистые стали обозначаются буквой У и числами, показывающими среднее содержание углерода в десятых долях процента. Для режущих инструментов применяются следующие стали: У7 (~0,7% С), У8 (~0,8% С), У9 (~0,9% С), У10 (~1,0% С), У11 (~1,1% С), У12 (~1,2% С). Некоторые марки этих сталей применяются также для изготовления вырубных и других штампов холодного деформирования и измерительных инструментов.

Высококачественные стали, также являющиеся машиностроительными, обозначают буквой А, которая ставится в конце обозначения марки сталей. Например, У8А, У10А, У12А.

Дата добавления: 2014-11-25