Легированные стали

Классификация и маркировка углеродистых сталей

Углеродистые стали принято классифицировать по со­ставу, назначению, структуре, качеству и раскисленности.

Классификация по структуре (доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные) была рассмотрена при анализе диаграммы состояний системы Fe - С.

По составу углеродистые стали в зависимости от со­держания углерода делятся на три группы:

1) низкоуг­леродистые - с содержанием углерода до 0,3 %;

2) среднеуглеродистые - до 0,7% углерода;

3) высокоуглеродисты е - больше 0,7 % углерода.

По назначению - это конструкционные, машинострои­тельные и инструментальные.

По качеству стали классифицируют на обыкновенного качества, качественные и высококачественные, в зависимости от содержания примесей.

Если содержание серы находится в пределах 0,04…0,06 %, а фосфора от 0,04 до 0,08 %, то стали относят к обыкновенному качеству. Если же содержание серы и фосфора меньше и находится в пределах 0,03…0,04 %, то такие стали относят к качественным. При содержании примесей в пределах, как правило, меньших 0,03 %, по­лагают, что стали обладают высоким качеством. Под ка­чеством стали понимают совокупность свойств, завися­щих от способа ее производства. В зависимости от тре­бований, предъявляемых к составу и свойствам стали, углеродистые стали делятся на ряд групп.

Стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-71) являются конструкционными, в равновесном состоянии имеют феррито-перлитную структуру. В зависимости от назначения они подразделяются на три группы: группа А - поставляемые по механическим свойствам (Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5 и Ст6) для изготовления изделий не подвергаемых горячей обработке; группа Б - поставляемые по химическому составу (БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6) для изделий подвергаемых горячей обработке; группа В - поставляемые по механическим свойствам и химическому составу (ВСт0, ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5) для изготовления сварных конструкций.

Буквы Ст в марке означают “ сталь обыкновенного качества ”, а цифры - условный номер стали в зависимости от нормируемых показателей. Чем больше условный номер стали, и тем больше в ней содержание углерода и тем выше ее прочность.

Буквы кп, пс, сп, стоящие за цифрой, указывают степень раскисления стали (кипящая, полуспокойная, спокойная). Из спокойных сталей наиболее полно удален кислород. В термически упрочненном состоянии они обладают высокой вязкостью и сохраняют ее до - 50⁰ С. Цифра в конце марки стали, например Ст4сп2, означает категорию стали. Чем выше категория стали, тем больше число нормируемых показателей (химический состав, временное сопротивление растяжению, предел текучести, относительное удлинение, предел прочности при изгибе в холодном состоянии, ударная вязкость при температурах + 20 ⁰С, - 20 ⁰С и др.).

Стали обыкновенного качества являются сталями общего назначения и используются для изготовления проката различного профиля, листовой стали, крепежных деталей и другой продукции.

Стали качественные конструкционные (ГОСТ 1050-74) содержат не более 0,035 % фосфора, не более 0,04 % серы, 0,05...0,6 % углерода и выпускаются следующих марок: 05кп, 08кп, 08пс, 0,8, 10кп, 10пс, 10, 15кп, 15пс, 15, 20кп, 20пс, 20, 25 и т.д.

Двузначные цифры в марке качественной конструкционной стали означают среднее содержание в ней углерода в сотых долях процента. Данные стали обладают высокой пластичностью и свариваемостью. Они могут быть использованы без упрочняющей термической обработки (прокат в состоянии поставки) или после упрочняющей термической или какой-либо другой обработки.

Стали05кп, 08кп, 08, 10 идут на изготовление изделий сложной конфигурации получаемых методом холодной листовой и объемной штамповки. Из сталей 15кп, 15, 20 изготавливают болты, гайки, винты, пальцы, валки, оси, крюки, шпильки и другие детали неответственного назначения. Часто детали из этих сталей работают в условиях износа и поэтому подвергаются поверхностному упрочнению цементацией или нитроцементацией.

Стали 30, 35, 40, 45 применяют для изготовления деталей с высокой прочностью и вязкостью сердцевины (оси, валики, винты, шайбы, втулки, коленчатые валы, тяги, шатуны и др.).

Высокоуглеродистые стали марок 65, 70, 75, 80, 85 идут на изготовление деталей работающих в условиях трения и вибрационных нагрузок: прокатные валки (сталь 60), крановые колеса (сталь 60), диски сцепления и выпускные клапаны компрессоров (сталь 85), а также пружины и рессоры небольшого сечения (ГОСТ 15759-79).

Углеродистые качественные конструкционные стали в зависимости от условий эксплуатации деталей подвергают нормализации, закалке с последующим отпуском, поверхностной закалке с нагревом ТВЧ с отпуском или без него (ГОСТ 1050-74, ГОСТ 15759-79).

Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ1435-74) выпускают качественными (У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12, У13) с содержанием серы не более 0,03% и фосфора не более 0,035 % и высококачественными (У7А, У8А, У9А, У10А, У11А, У12А, У13А) с содержанием серы не более 0,02% и фосфора не более 0,03 %. Буква У в марке стали означает - углеродистая инструментальная сталь, буква А в конце марки стали означает, что она высококачественная. Цифра показывает содержание углерода в десятых долях процента.

Доэвтектоидная сталь У7 и эвтектоидные стали У8 и У8А обладающие наибольшей пластичностью в данной группе сталей идут на изготовление молотков, стамесок, долот, зубил, штампов и других инструментов, работающих в условиях ударных нагрузок. Стали У10, У11, У11А идут на производство резцов, фрез, сверл, метчиков и другого режущего инструмента для обработки мягких материалов, а также для измерительных инструментов. Из сталей У12, У13, У13А изготавливают инструмент повышенной твердости, работающий без ударных нагрузок (напильники, надфили, рашпили и др.).

Для массового изготовления резанием на станках-автоматах деталей несоответственного назначения, в основном крепежных (шайбы, болты, гайки, шпильки и др.), применяют низкоуглеродистые стали (0,08...0,45 % С) с повышенным содержанием серы (0,05...0,3 %), фосфора (0,05...0,16 %) и часто марганца (0,6..1,55 %). Такие стали называют автоматными. Обогащение границ зерен феррита фосфором, а также образование хрупких включений MnS по границам зерен стали облегчает резание, способствует дроблению и легкому отделению стружки. При использовании таких сталей увеличивается стойкость режущего инструмента и улучшается качество обработанных поверхностей.

Автоматные стали маркируют А11, А12, А20, А30, А40Г (ГОСТ 1414-75). В марке стали буква А указывает, что сталь автоматная, цифры показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. В автоматные стали специально добавляют селен (0,04…0,10 %), а также свинец (0,15…0,35 %), либо кальций (0,002…0,008 %), и они маркируются, напри­мер, как АС30 (со свинцом) или АЦ20 (с кальцием).

Легированными называют стали, в которые для измене­ния структуры и свойств, кроме углерода, специально вводят в заданных концентрациях другие элементы Ni, Co, Cr, V, Mo, W и др.), получившие название легирую­щих.

Легирующие элементы могут образовывать с желе­зом твердые растворы, растворяться в цементите (заме­щая в решетке атомы железа), либо могут образовывать специальные карбиды, т. е. карбиды, имеющие отличную от цементита кристаллическую решетку, и химическую формулу, а также могут образовывать интерметалличе­ские соединения.

К числу наиболее часто используемых легирующих элементов относятся Cr, Mo, Ni, Co, V, Ti, W, Zr, Nb, а также Мn и Si, если их содержание превышает обыч­ное для углеродистой стали.

В результате легирования изменяются механические, технологические и физические свойства стали. Изме­нение свойств стали при ее легировании определяется влиянием легирующих элементов, как на свойства фаз, так и на условия протекания фазовых превращений.

Дата добавления: 2014-01-05