Углеродистые стали

Углеродистые стали

По выполнению контрольной работы «Марки сталей и электродуговая сварка»

по курсу «Получение и обработка металлов и сплавов»

для студентов ИФФВТ УлГУ специальности «Физика металлов «

1. Изучить классификацию и применение сталей.

2. Выявить влияние углерода и легирующих элементов на свойства сталей.

3. Научиться расшифровывать марки сталей.

4. Освоить расчет режимов ручной электродуговой сварки и провести расчет режима сварки деталей по варианту.

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистая сталь состоит в основном из двух химических элементов (железа и углерода), а легированные – из железа, углерода и других легирующих добавок. Механические свойства сталей зависят от содержания углерода (рис.1). В практике чистое железо не используется, а применяются сплавы железа с углеродом: стали (углерода в сплаве содержится до 2 %) и чугуны (содержание углерода 2…6.%).

При малом содержании углерода (от 0,05 до 0,3 %) сталь хорошо прокатывается в листы, гнется, штампуется и вытягивается в холодном состоянии, легко обрабатывается резцом, хорошо сваривается и режется кислородом, но практически не закаливается, имеет относительно низкую твердость и износостойкость. Это строительные стали. из них прокаткой изготовляют трубы, листы, швеллеры, балки двутавровые, сталь угловую и другой сортовой прокат, используемый для изготовления строительных конструкций.

Небольшое количество углерода в стали (до 0,0001 %) может помещаться в свободных местах кристаллической решетки, большая же часть углерода находится в химически связанном с железом состоянии – в виде цементита Fe3 C.

Углеродистая сталь представляет собой смесь зерен железа и карбидов железа. Первые называются в металловедении – ферритом, а вторые – цементитом.

Рис. 1. Влияние содержания углерода на механические характеристики сталей: твердость НВ, прочность . ударную вязкость . и относительное удлинение .

Стали с содержанием углерода 0,3…0,8 % называют машиностроительными. Из сталей с содержанием углерода 0,3…0,45 % делают валы, оси, а из высокоуглеродистых сталей (0,5…0,7 % углерода) – рельсы и др.

Стали, содержащие углерода 0,7…1,3 %, называют инструментальными. из них изготавливают режущий инструмент (сверла, метчики, плашки, резцы и др.). Стали с содержанием углерода 0,3…1,3 % хорошо закаливаются, становятся более твердыми и износостойкими. Чем больше в этих сталях углерода, тем они становятся тверже и прочнее, менее вязкими и пластичными. хуже обрабатываются и свариваются.

Сталь называется углеродистой (нелегированной) если в ней кроме углерода нет других легирующих элементов. Естественно, в ней есть примеси других элементов (сера, фосфор, марганец, кремний и т.д.), которые попали в нее из исходных веществ при производстве стали, т.е. из железной руды, лома, чугуна.

Высокоуглеродистые стали по сравнению с низкоуглеродистыми более прочные и твердые, но менее пластичны и более хрупки. Поэтому содержание углерода, определяя свойства сталей, делит их на группы назначения: СТРОИТЕЛЬНЫЕ – не высокая пластичность и ударная вязкость; ИНСТУМЕНТАЛЬНЫЕ – более высокая твердость; МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ по сравнению со строительными сталями имеют более низкие значения ударной вязкости и пластичности, но повышенные прочности и твердости.

Рис.2. Классификация углеродистых сталей по качеству.

Стали классифицируются по следующим признакам: по химическому составу (углеродистые и легированные); по назначению (строительные, инструментальные); по способу производства (мартеновские, бессемеровские); по качеству (обыкновенные, качественные, высококачественные).

Стали обыкновенного качества (рис.2) делятся на три группы: А, Б и В. Группа А это стали Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6 (приложение 1). У этих сталей нормируются механические свойства (sв. sт. d). Цифра в марке стали означает ее условный номер и изменяется от 0 до 6, чем больше эта цифра. тем больше значение sв и sт. Индексы Б и В указываются в марках сталей группы Б и В, а индекс А у сталей группы А не указывается.

Имеются разновидности сталей группы А по раскислению (кп, сп, пс) и по содержанию марганца (Г). Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп,

У сталей группы Б нормируется химический состав по углероду (от 0,23 до 0,49%), кремнию (0,05…0,35 %) и марганцу (0,25…1,2 %): БСт0, БСт1,…БСт6 (приложение 2).

Повторяются те же разновидности сталей как и у группы А по раскислению и по содержанию марганца: БСт0, БСт1кп, БСт1пс,…БСт6.

Группа В – нормируется химический состав и механические свойства: ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5 (индекс В – группа стали В; в отличии от сталей групп А и Б в группе В нет сталей Ст0, Ст6).

По степени раскисления стали делятся на:

– кипящие стали (большое содержание кислорода в окислах железа и менее 0,005 % Si) имеющие более низкий порог хладноломкости, поэтому эти стали (Ст1кп, Ст2кп, Ст3кп, Ст4кп) нельзя применять для строительных конструкций, работающих при низкой температуре;

– спокойные стали (Ст1сп, Ст2сп,…), которые более надежны при низких температурах;

– полуспокойные стали (Ст1пс, Ст2пс,…).

В конце марки указываются ее категория (от 1 до 6, причем цифра 1 для стали категории 1 не указывается).

Примеры расшифровки обозначений сталей: сталь Ст2кп3 – сталь обыкновенного качества группы А, марки Ст2, кипящая, 3-ей категории; сталь ВСт4кп4 – сталь обыкновенного качества, группы В, марки Ст 4, кипящая, 4-ой категории.

Качественные углеродистые стали могут быть с обычным содержанием марганца (05кп, 08кп, …25, …85) и с повышенным (15Г, 20Г, …85Г).

Цифра в марке означает содержание углерода в сотых долях %, а индекс Г указывает на наличие марганца (1%). Высококачественные стали содержат меньшее количество вредных примесей (S < 0,02 %, Р < 0,03 %) и обозначаются индексом А в конце марки стали. Например: У8А – высококачественная высокоуглеродистая, инструментальная, сталь, содержащая 0,8 % углерода.

Применение углеродистых сталей в строительстве и машиностроении:

1. Стали обыкновенного качества используют в конструкциях, не подвергающих динамическим нагрузкам и влиянию низких температур.

2. Стали 08кп, 05кп – для листовой штамповки в автомобилестроении и других отраслях.

3. Стали Ст0, Ст1, …Ст2, Ст08, …Ст25 – для изготовления проката листа, швеллера и т.д.

4. Стали 10, 15, …25 – для сварных и клепанных конструкций (без последующей термообработки).

5. Стали Ст3кп, Ст5, МСт3кп, и др. для изготовления ЖБИ (приложение 3).

6. Листовые конструкции, резервуары, трубопроводы изготовляют из сталей МСт1кп, МСт2кп, …МСт3пс.

7. Стали 30, 35, 40 – для деталей (валы, оси, шестерни), работающих при больших нагрузках (подвергаются нормализации и закалке).

8. Стали 45, 50 – для коленчатых валов.

9. Стали 55, 60, 65 и 70 – пружины, рессоры, шестерни (закалка и отпуск).

5.189.137.82 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Что такое углеродистая сталь и как ее сварить

Очень много в интернете самой разной информации по поводу того что такое углеродистая сталь, но мне кажется вопрос раскрыт не полностью и по этой причине я попытаюсь осветить тему простыми словами без употребления различных терминов не понятных обычному пользователю.

Рассмотрим сразу что к чему.

  • Железо + железо = Железо
  • Железо + углерод = Сталь

Вот теперь вы понимаете разницу и знаете чем отличается железо от стали.

Сталь насыщенная углеродом становится прочней износоустойчивой и приобретает ряд других положительных характеристик.

Железо как известно добывают из руды, а как же добывают углерод?

Углерод может быть разный, но он все же остаётся углеродом. Например алмаз это чистый углерод и графит который добывают это тоже чистый углерод, но как же так вещества разные, а оба углерод. Все дело в том что они имеют разную кристаллическую решетку как например автомобиль он может быть как грузовым так и легковым, но он все же остаётся автомобилем.

Углерод есть и в человеческом организме и в газах и вообще в самых разнообразных местах на нашей планете, но он все же остаётся углеродом.

Его можно получить и химическим путем, но добыча как оказалось менее затратна и поэтому его просто добывают в виде например угля или графита.

Например из графита можно получить алмаз изменив его кристаллическую решётку как у алмаза, но это уже будет называться искусственный алмаз. Так же можно и наоборот из алмаза получить графит. Контролируют этот процесс с помощью температуры и других технических приёмов.

Как получают углеродистую сталь. Для этого берут например железо и смешивают его с углеродом в итоге получаем углеродистую сталь.

После смешивания у железа появилась прочность и другие полезные характеристики. Чтоб сделать нашу сталь ещё лучше туда начинают понемногу добавлять и другие металлы и это называют легировать то есть сталь становится легированной.

Но не будем далеко отходить от темы и поговорим ещё о углеродистой стали. Стали могут быть не просто углеродистыми, а низко углеродистыми. средне углеродистыми и высоко углеродистыми. От этого будет зависеть то на что эта сталь сгодится.

Сразу скажу что если в стали содержится больше чем 2.14% углерода это уже не углеродистая сталь, а чугун. У чугуна тоже есть свои виды и так далее.

Если сталь содержит определённое количество углерода она может быть конструкционной или инструментальной.

Инструментальная углеродистая сталь применяется как можно понять из названия для изготовления различных инструментов. Изготавливают из этой стали: отвертки, топоры, зубила, сверла, пилы дисковые, фрезы, метчики, плоскогубцы и другие инструменты. (содержит углерода больше чем 0.7%)

Конструкционная углеродистая сталь применяется в самых разных областях. начиная с гвоздей, оси, рессоры и заканчивая разнообразными деталями машин, все зависит от качества углерода в стали и других параметров.

Если вам стало интересно как сталь смешивают с углеродом или правильно сказать вводят его в сталь смотрим видео ниже.

Так же думаю вам будет интересно почитать как выполнить сварку углеродистой стали и Какие свойства придает стали углерод.

И еще даю ссылки ниже, скопировав которые и вставив в новой вкладке в адресную строку вы можете узнать другую полезную информацию касающиеся именно углеродистой стали и не только.

Если у вас остались вопросы прошу не оставляйте этот вопрос открытым и напишите что здесь нужно добавить через форму обратной связи на странице вопросов ответов .

Тут описано подробно о том как выглядит через микроскоп железо. http://steel-guide.ru/metallografiya-stali/chistoe-zhelezo-mikrostruktura-i-kristallicheskaya-reshetka.html

Госты которые могут помочь в решении ряда задач.

  • ГОСТ 380-94 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки
  • ГОСТ 16523-97 Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения.
  • ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали.

А теперь можно поговорить как сваривать углеродистые стали.

От обычной стали углеродистая отличается меньшим содержанием примесей и небольшим содержанием марганца, магния и кремния. Углеродистые стали отличаются повышенной прочностью и высокой твердостью. По качеству углеродистая сталь различается на обыкновенную и качественную.

Сталь обыкновенного качества может быть горячекатаной, толстолистовой и холоднокатаной. Конструкционная сталь высокого качества применяется очень широко, потому что из нее изготавливаться прутки и заготовки. Качественная сталь выпускается в таких марках. как 05кп, 08кп, 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 11кп, 15пс и другие.

Углеродистая сталь может быть разного назначения, например, она может предназначаться статически нагруженного инструмента или для нагрузок, в которых приходится переносить удары.

Для производства инструмента, который подвергается серьезным нагрузкам и выполняет ломовую работу, используется углеродистая сталь. В таком случае используется сталь сорта У7-У9. Материал, изготовленный из такого вида стали, можно спокойно подвергать термической обработке.

Технология сваривания стали предполагает общий или местный или общий подогрев свариваемого изделия и проведение сварочных работ. Термическая обработка деталей позволяет обеспечить отсутствие трещин в сварочном шве, а также исключить диффузию в случае неоднородности сталей.

Нередко сваривание является единственным способом произвести ремонт деталей или кузова автомобиля и любого другого технологического оборудования. Сваривание таких деталей может быть затруднено низкой стойкостью швов к образованию горячих трещин и высокой вероятностью образования холодных трещин, которые разрушают металл шва и всю сваренную деталь.

Углерод, который есть в составе сталей, позволяет уменьшить стойкость швов к образованию горячих трещин, а также усиливает вредное влияние серы и фосфора. Критическое содержание углерода в сварочном шве может зависеть от конструкции узла, а также его формы и содержания в нем элементов и предварительного подогрева.

Существующие способы для повышения стойкости образованию горячих трещин направляются на ограничение содержания в металле шва составляющих, которые послабляют свариваемый металл и понижает его пластические свойства.

Стали, у которых повышено содержание углерода, могут быть менее склонными к образованию структур с малой пластичностью. При воздействии сварочных и структурных напряжений возможно разрушение металла с малой пластичностью. Этому способствует наличие в металле и сварочном шве металла диффузионный водород. Для того чтобы предупредить образование холодных трещин в металле и сварочном шве, применяются способы, которые позволяют устранить факторы, которые способствуют возникновению таких неисправностей.

Сталь углеродистая: состав, классификация, ГОСТ

Углеродистая сталь благодаря доступной стоимости и высоким прочностным характеристикам относится к широко распространенным сплавам. Из таких сталей, состоящих из железа и углерода и минимума других примесей, изготавливают различную машиностроительную продукцию, детали колов и трубопроводов, инструменты. Широкое применение эти сплавы находят и в строительной сфере.

Углеродистые стали

Калиброванный круг из углеродистой стали чаще всего используется в судостроении и машиностроении

Что собой представляют углеродистые стали

Углеродистые стали, которые в зависимости от основной сферы применения подразделяются на конструкционные и инструментальные, практически не содержат в своем составе легирующих добавок. От обычных стальных сплавов эти стали также отличает и то, что в их составе содержится значительно меньшее количество таких базовых примесей, как марганец, магний и кремний.

Содержание основного элемента – углерода – в сталях данной категории может варьироваться в достаточно широких пределах. Так, высокоуглеродистая сталь содержит в своем составе 0,6–2% углерода, среднеуглеродистые стали – 0,3–0,6%, низкоуглеродистые – до 0,25%. Данный элемент определяет не только свойства углеродистых сталей, но и их структуру. Так, внутренняя структура стальных сплавов, содержащих в своем составе менее 0,8% углерода, состоит преимущественно из феррита и перлита, при увеличении концентрации углерода начинает формироваться вторичный цементит.

Углеродистые стали

Нормы содержания химических элементов в углеродистых сталях

Углеродистые стали с преобладающей ферритной структурой отличаются высокой пластичностью и низкой прочностью. Если же в структуре стали преобладает цементит, то она характеризуется высокой прочностью, но вместе с этим является и очень хрупкой. При увеличении количества углерода до 0,8–1% прочностные характеристики и твердость углеродистой стали возрастают, но значительно ухудшаются ее пластичность и вязкость.

Количественное содержание углерода также оказывает серьезное влияние на технологические характеристики металла, в частности на его свариваемость, легкость обработки давлением и резанием. Из сталей, относящихся к категории низкоуглеродистых, изготавливают детали и конструкции, которые не будут подвергаться значительным нагрузкам в процессе эксплуатации. Характеристики, которыми обладают среднеуглеродистые стали, делают их основным конструкционным материалом, используемым в производстве конструкций и деталей для нужд общего и транспортного машиностроения. Высокоуглеродистые стальные сплавы благодаря своим характеристикам оптимально подходят для изготовления деталей, к которым предъявляются повышенные требования по износостойкости, для производства ударно-штампового и измерительного инструмента.

Углеродистые стали

Химический состав углеродистых сталей обыкновенного качества

Углеродистая сталь, как и стальной сплав любой другой категории, содержит в своем составе различные примеси: кремний, марганец, фосфор, серу, азот, кислород и водород. Часть этих примесей, такие как марганец и кремний, являются полезными, их вводят в состав стали на стадии ее выплавки для того, чтобы обеспечить ее раскисление. Сера и фосфор – это вредные примеси, которые ухудшают качественные характеристики стального сплава.

Хотя считается, что углеродистые и легированные стали несовместимы, для улучшения их физико-механических и технологических характеристик может выполняться микролегирование. Для этого в углеродистую сталь вводятся различные добавки: бор, титан, цирконий, редкоземельные элементы. Конечно, при помощи таких добавок не получится сделать из углеродистой стали нержавейку, но заметно улучшить свойства металла они вполне могут.

Классификация по степени раскисления

На разделение углеродистых сталей на различные типы оказывает влияние в том числе такой параметр, как степень раскисления. В зависимости от данного параметра углеродистые стальные сплавы делятся на спокойные, полуспокойные и кипящие.

Более однородной внутренней структурой отличаются спокойные стали, раскисление которых осуществляют, добавляя в расплавленный металл ферросилиций, ферромарганец и алюминий. За счет того, что сплавы данной категории были полностью раскислены в печи, в их составе не содержится закиси железа. Остаточный алюминий, который препятствует росту зерна, наделяет такие стали мелкозернистой структурой. Сочетание мелкозернистой структуры и практически полное отсутствие растворенных газов позволяет формировать качественный металл, из которого можно изготавливать наиболее ответственные детали и конструкции. Наряду со всеми своими достоинствами углеродистые стальные сплавы спокойной категории имеют и один существенный недостаток – их выплавка обходится достаточно дорого.

Углеродистые стали

Строение стального слитка зависит от степени раскисленности стали

Более дешевыми, но и менее качественными являются кипящие углеродистые сплавы, при выплавке которых используется минимальное количество специальных добавок. Во внутренней структуре такой стали из-за того, что процесс ее раскисления в печи не был доведен до конца, присутствуют растворенные газы, которые негативно отражаются на характеристиках металла. Так, азот, содержащийся в составе таких сталей, плохо влияет на их свариваемость, провоцируя образование трещин в области сварного шва. Развитая ликвация в структуре этих стальных сплавов приводит к тому, что металлический прокат, который из них изготовлен, имеет неоднородность как по своей структуре, так и по механическим характеристикам.

Промежуточное положение и по своим свойствам, и по степени раскисления занимают полуспокойные стали. Перед заливкой в изложницы в их состав вводят небольшое количество раскислитилей, благодаря чему металл затвердевает практически без кипения, но процесс выделения газов в нем продолжается. В итоге формируется отливка, в структуре которой содержится меньше газовых пузырей, чем в кипящих сталях. Такие внутренние поры в процессе последующей прокатки металла практически полностью завариваются. Большая часть полуспокойных углеродистых сталей используется в качестве конструкционных материалов.

Ознакомиться со всеми требованиями ГОСТ к углеродистой стали можно, скачав данный документ в формате pdf по ссылке ниже.

Скачать ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки
Скачать

Методы производства и разделение по качеству

Для производства углеродистых сталей используются различные технологии, что сказывается на их разделении не только по способу производства, но и по качественным характеристикам. Так, различают:

  • высококачественные стальные сплавы;
  • качественные углеродистые стали ;
  • углеродистые стальные сплавы обыкновенного качества.

Углеродистые стали

Классификация углеродистых сталей

Стальные сплавы, обладающие обыкновенным качеством, выплавляются в мартеновских печах, после чего из них формируют слитки больших размеров. К плавильному оборудованию, которое используется для получения таких сталей, относятся также кислородные конвертеры. По сравнению с качественными стальными сплавами, рассматриваемые стали могут иметь большее содержание вредных примесей, что сказывается на стоимости их производства, а также на их характеристиках.

Сформированные и полностью застывшие слитки металла подвергают дальнейшей прокатке, которая может выполняться в горячем или холодном состоянии. Методом горячей прокатки производят фасонные и сортовые изделия, толстолистовой и тонколистовой металл, металлические полосы большой ширины. При помощи прокатки, выполняемой в холодном состоянии, получают тонколистовой металл.

Углеродистые стали

На современных предприятиях для производства высококачественных сплавов используются электрические дуговые печи

Для производства углеродистых сталей качественной и высококачественной категорий могут использоваться как конвертеры и мартеновские печи, так и более современное оборудование – плавильные печи, работающие на электричестве. К химическому составу таких сталей, наличию в их структуре вредных и неметаллических примесей соответствующий ГОСТ предъявляет очень жесткие требования. Например, в сталях, которые относятся к категории высококачественных, должно содержаться не более 0,04% серы и не больше 0,035% фосфора. Качественные и высококачественные стальные сплавы благодаря строгим требованиям к способу их производства и к характеристикам отличаются повышенной чистотой структуры.

Область применения

Как уже говорилось выше, углеродистые стальные сплавы по основному назначению делят на две большие категории: инструментальные и конструкционные. Инструментальные стальные сплавы. содержащие 0,65–1,32% углерода, используются в полном соответствии со своим названием – для производства инструмента различного назначения. Для того чтобы улучшить механические свойства инструментов, обращаются к такой технологической операции, как закалка углеродистой стали. которая выполняется без особых сложностей.

Углеродистые стали

Сферы применения углеродистых инструментальных сталей

Конструкционные стальные сплавы применяются в современной промышленности очень широко. Из них делают детали для оборудования различного назначения, элементы конструкций машиностроительного и строительного назначения, крепежные детали и многое другое. В частности, такое популярное изделие, как проволока углеродистая, производится именно из стали конструкционного типа.

Используется проволока углеродистая не только в бытовых целях, для производства крепежа и в строительной сфере, но и для изготовления таких ответственных деталей, как пружины. После выполнения цементации конструкционные углеродистые сплавы можно успешно использовать для производства деталей, которые в процессе эксплуатации подвергаются серьезному поверхностному износу и испытывают значительные динамические нагрузки.

Конечно, углеродистые стальные сплавы не обладают многими свойствами легированных сталей (в частности, той же нержавейки), но их характеристик вполне хватает для того, чтобы обеспечить качество и надежность деталей и конструкций, которые из них изготавливаются.

Особенности маркировки

Маркировка углеродистых сталей. правила составления которой строго оговорены пунктами соответствующего ГОСТа, позволяет узнать не только химический состав представленного сплава, но и то, к какой категории он относится. В обозначении углеродистой стали, обладающей обыкновенным качеством, присутствуют буквы «СТ». Пунктами ГОСТа оговаривается семь условных номеров марок таких сталей (от 0 до 6), которые также указываются в их обозначении. Узнать, какой степени раскисления соответствует та или иная марка, можно по буквам «кп», «пс», «сп», которые проставляются в самом конце маркировки.

Углеродистые стали

Цветовая маркировка наносится по требованию потребителя несмываемой краской

Углеродистые стали

Марки углеродистых сталей по ГОСТу и по международным стандартам ИСО

Марки качественных и высококачественных углеродистых сталей обозначаются просто цифрами, указывающими на содержание в сплаве углерода в сотых долях процента. В конце обозначения некоторых марок можно встретить букву «А». Это значит, что сталь обладает улучшенным металлургическим качеством.

Узнать о том, что перед вами инструментальная сталь, можно по букве «У», стоящей в самом начале ее маркировки. Цифра, следующая за такой буквой, указывает на содержание углерода, но уже в десятых долях процента. Буква «А», если она есть в обозначении инструментальной стали, говорит о том, что данный сплав отличается улучшенными качественными характеристиками.

1.Общая характеристика металлов. Металлический тип межатомной связи. 1)Металлы — группа элементов, обладающая характерными металлическими свойствами, такими как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, термоэлектронная эмиссия (способность испускать электроны при нагреве), высокая пластичность и металлический блеск. Ме представляют собой поликристаллические тела, состоящие из большого числа мелких различно ориентированных по отношению друг к другу кристаллов. 2) Атом состоит из положительного ядра и отрицательных частиц — электронов. Внешние (валентные) электроны Ме в отличие от неМе слабо связаны с ядром. Поэтому атомы Ме легко теряют валентные электроны, превращаясь в ионы, в освободившиеся электроны образуют так называемый электронный газ. Ме-ая межатомная связь не имеет направленного характера. Электроны электронного газа не связаны с отдельными атомами, а в одинаковой степени принадлежат всем ионам металла. Наличие ме-ой связи и легкоподвижных коллективизированных электронов объясняет характерные свойства металлов. 3) Атомно-кристаллическая структура — взаимное расположение атомов, существующее в кристалле. Кристалл состоит из атомов, расположенных в определенном порядке, который периодически повторяется в 3 измерениях. Для описания а-к структуры используют понятие кристаллической решетки — воображаемая пространственная сетка, в узлах которой располагаются атомы, образующие металл. Элементарная кристаллическая решетка — наименьший объем кристалла, дающий представление об атомной структуре Ме во всем V. 4) Вследствие неодинаковой плотности атомов в различных плоскостях и направлениях решетки многие св-ва каждого кристалла зависят от направления решетки. Такая неодинаковость свойств монокристалла в разных кристаллографических направлениях-анизотропия. Кристалл- тело анизотропное в отличии от аморфных тел. Технические Ме — поликристаллы (состоят из большого числа анизотропных кристаллитов), в этом случае анизотропии нет, т.к. расстояние между атомами по всем направлениям примерно одинаково. Аллотропией. или полиморфизмом — способность металлов в твердом состоянии иметь различное кристаллическое строение, а следовательно, и свойства при различных температурах. Процесс перехода из одной кристаллической формы в другую называется полиморфным превращением. Аллотропические формы обозначают начальными буквами греческого алфавита: альфа а, бета. гамма у, начиная с той формы, которая существует при более низкой температуре. Углеродистые стали

2. Несовершенства кристаллического строения металлов и их влияния на свойства. Дефекты кристаллического строения делятся по геом. признакам: а) точечные. оказывают влияние на физ. Св-ва (электропроводность,магнитные св-ва) и предопределяют процессы диффузии в Ме.- 1)«вакансии »- узлы решетки, в которых атомы отсутствуют. Образуются в результате перехода атома из узлов на поверхность или их полного испарения ( повышение температуры, пластическая деформация, бомбардировка Ме), 2) Межузельный атом — образуется в рез-те перехода атома из узла решетки в междоузлие. б) линейные. дислокации — лишняя полуплоскость верхней или нижней части кристалла; имеют большую l, маленькую h и ширину. Бывают краевые и винтовые (|| направлению сдвига, в) поверхностные — малы только в 1 измерении, представляют собой поверхности раздела между отдельными зернами или их блоками в поликристаллическом Ме. Каждое зерно Ме состоит из отдельных блоков, образующих субструктуру. Зерна Ме разориентированы относительно друг друг; блоки повернуты по отношению друг к другу.

3. Механизм кристаллизации металлов. Самопроизвольная кристаллизация.Кристаллизация — переход Ме из Ж в Т, сопровождается образованием кристаллической структуры имеющей дальний порядок. Протекает в условиях, когда система переходит к термодинамически более устойчивому состоянию с меньшей свободной энергией. Процесс кристаллизации начинается с образования кристаллических зародышей (центров кристаллизации) и продолжается в процессе роста их числа и размеров. Рост продолжается только в направлениях, где есть свободный доступ «питающей» жидкости, поэтому кристаллы сначала геометрически правильные получают неправильную внешнюю форму. Рост зародышей происходит в рез-те перехода атомов из переохлажденной Ж к кристаллам. Кристалл растет послойно, при этом каждый слой имеет одноатомную толщину. Самопроизвольная кристаллизация обусловлена стремлением Ме перейти в более устойчивое состояние за счет уменьшения свободной энергии. Температура, при которой F в Т и Ж равна- Ts — равновесная т-ра кристаллизации, поэтому для того, чтобы началась крис-ция T должна быть ниже Ts. а для плавления-выше. Выше Ts меньшей F обладает Ме в Ж состоянии, ниже-в Т.

4. Сплавы. Фазовый состав сплавов: твердые растворы, промежуточные фазы (хим. соединения).Сплав — макроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов. Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов, в промышленности применяются чаще чистых, т.к. выше мех. св-ва. Наибольшее значение имеют сплавы на основе железа и алюминия. В сплавах хим. Элементы могут взаимодействовать между собой, образуя различные по хим. Составу, типу связи и по строению кристаллические фазы. Эти кристаллы, образующиеся в сплавах в зависимости от их строения делят на 2 вида: 1) Твердые растворы — кристаллы переменного состава, в которых атомы растворенного компонента В размещены в кристаллической решетке компонента растворителя А; либо замещают атомы в узлах решетки, либо внедряются между атомами в поры решетки. Поэтому твердые р-ры бывают 2 видов: замещения и внедрения. Замещения могут иметь различное кол-во замещенных атомов, т.е. переменную растворимость. Вокруг атома растворенного в-ва возникают искажения пространственной решетки, что приводит к изменению ее размеров и св-в. Возрастают электросопротивление, твердость, прочность, падает пластичность. Это делает сплав конструкционным материалом с требуемым комплексом св-в. Внедрения возникают при сплавлении переходных Ме с не Ме, имеющими маленький атомный радиус (N, C). Эти в-ва легко проникают в большие поры решеток ГЦК и ГПУ. Пример: Ф, А, карбиды. Тв. Р-ры наиболее близки по свойствам компоненту растворителю, т.к. сохраняют его решетку и являются основой сплавов, подвергаемых ОМД.2) Промежуточные фазы — кристаллы, образовавшиеся в рез-те хим. Реакции между компонентами сплава. Имеют свой тип кристаллической решетки. Пример: цементит. Отличие от твердых растворов- не пластичны. Характерные особенности хим. соединений: 1) крис. Решетка отличается от решеток компонентов, обр. соединение. Атомы расположены упорядоченно 2) в соединении всегда сохраняется простое кртаное соотношение компонентов. 3) свойства соединения резко отличаются от св-в образующих его компонентов. 4) Т плавления постоянная. 5) Образование хим. соединения сопровождается тепловым эффектом. В отличии от твердых р-ров обычно образуются между компонентами, имеющими большое различие в электронном строении.

5. Свойства пластически деформированных металлов. Наклеп и рекристаллизация. При пластическом деформировании Ме одновременно с изменением формы меняется ряд св-в (при холодном- ↑ прочность). Пластичность обеспечивает конструкционную прочность деталей под нагрузкой. Пласт. дефор. осуществляется путем сдвига одной его части относительно другой. Сдвиг вызывает касат.напр..2 вида: скольжение и двойникование. При возрастании касательных напряжений выше предела упругости деформация становится необратимой. При снятии нагрузки устраняется лишь упругая составляющая деформации, остается пластичная часть деформации. Пластически деформированный Ме по сравнению с недеформированным находится в неравновесном, термодинамически неустойчивом состоянии. Поэтому даже при комнатных температурах в наклепанном металле протекают самопроизвольные процессы, приводящие металл в более устойчивое состояние. В результате пласт. деформирования Ме упрочняется; ↑ прочностные характеристики, электросопротивление и ↓ пластичность и ударная вязкость. С ↑ степени холодной деформации св-ва, характеризующие сопротивление деформации повышаются, а способность к пластической деформации- пластичность ↓. Это явление роста упрочнения- наклеп. Наклеп объясняется увеличением числа дефектов кристаллического строения (дислокаций, вакансий). Ме с ГЦК упрочняются сильнее, чем с ОЦК. При нагреве наклепанного Ме не восстанавливается старое зерно, а появляется совершенно новое, размеры которого могут существенно отличаться от исходного. Образование новых, равноосных зерен вместо ориентированной волокнистой структуры деформированного Ме – рекристаллизацияобработки/ первичная рек-ция. Для начала первичной рекристаллизации необходимы: предварительная деформация наклепанного Ме должна быть больше критической; t нагрева должна превысить критическое значение. В рез-те рекристаллизации наклеп практически полностью снимается и св-ва приближаются к исходным значениям. При рекр-ции предел прочности и предел текучести резко ↓, а пластичность ↑. Разупрочнение объясняется снятием искажения решетки и резким уменьшением плотности дислокаций. Собирательная рекристаллизация — самопроизвольный процесс укрупнения зерен, образовавшихся на стадии первичной рек-ции. Вторичная рекристаллизация представляет собой стадию неравномерного роста одних зерен по сравнению с другими. Мех-ие св-ва подобной разнозернистой структуры хуже, чем однородной структуры рекристаллизованного Ме.

6. Компоненты и фазы в системе железо-углерод.Чистое железо — Ме серебристо-белого цвета. t плавления Fe- 1539. Известны 2 полиморфные модификации: α существует при t ниже 910 и выше 1392 и γ. Кристаллическая решетка α-железа- ОЦ куб. Кристаллическая решетка γ-железа- ГЦ куб. Углерод – неметаллический элемент II периода 4 группы, полиморфен. В обычных условиях он находится в виде модификации графита. Углерод растворим в Fe в Ж и Т состоянии, а также может быть в виде хим. соединения- Ц, а в высокоуглеродистых сплавах в виде графита. ФАЗЫ. В сис-ме Fe-C различают фазы: жидкий сплав, твердые растворы- Ф и А, а также Ц и графит. Феррит — твердый раствор углерода в α-железе. Атом углерода располагается в центре грани куба. Аустенит — твердый раствор углерода в γ-железе. Атом С располагается в центре элементарной ячейки и в дефектных областях кристалла. Цементит — хим. соединение железа с углеродом- карбид железа. В Ц. содержится 6,67% углерода. Ц. имеет сложную ромбическую решетку с плотной упаковкой атомов. Характерные особенности Ц. высокая твердость и малая пластичность, является метастабильной фазой ( в усл. равновесия в сплавах с высоким содержанием С образует графит). Графит. Кристаллическая решетка графита гексагональная слоистая. Графит мягок и обладает низкой прочностью. В лекции: сис-ма — совокупность фаз, находящихся в равновесии. Фаза — однородная составная часть сис-мы, имеющая свой хим. состав, кристаллическое строение или агрегатное состояние, свои св-ва и отделённая от другой части сис-мы поверхностью раздела.

7. Диаграмма состояния системы железо-цементит. Превращения при нагревании и охлаждении. Диаграмма состояния сис-мы сплавов в графической форме показывает фазовый состав сплава любой концентрации в зависимости от t, строится для условий равновесия. Диаграмма состояния Fe-C показывает фазовый состав и структуру сплавов с концентрацией от чистого Fe до цементита. ABCD- ликвидус (при ее пересечении начинается кристаллизация). AHJEC- солидус (конец кристаллизации). Между L и S все сплавы в твердо-жидком состоянии. По линии HJB идет процесс полиморфизма (Ф→А). Аустенит может существовать не ниже t 727 и содержание C-0,8%. При 727 происходит эвтектоидное превращение А в феррито-цементитную смесь- перлит. Точка С показывает эвтектическое превращение жидкого сплава с содержанием С-4,3% в смесь кристаллов А и Ц, которая называется ледебурит (высокотемпературный и низкотемпературный). Относительно точки С делятся на 3 структурных класса: 1) 2,14-4,3% доэвтектические (их отжигают на ковкий чугун), 2) 4,3% эвтектические (только ледебурит) переплавляют в сталь, 3) >4,3% заэвтектические, не находят применение. Стали по структуре: 1) эвтектоидные С=0,8 для ударного инструмента, 2) доэвтектоидная С=0,05-0,8 конструкционная, 3) заэвтектоидная С>0,8% в структуре Ц, П. Первичная кристаллизация идет в интервале температур, определяемых на линиях ликвидус и солидус. Вторичная кристаллизация вызвана превращением Fe одной модификации в другую и переменной растворимостью углерода в А и Ф. Избыток углерода из твердых растворов выделяется в виде Ц. В системе Fe-C происходят 3 изотермических превращения: перитектическое HJB 1499°, эвтектическое ECF 1147°, эвтектоидное PSK 727°. При охлаждении ледебурита до температур ниже SK входящий в него аустенит превращается в перлит, и при 20° ледебурит представляет собой смесь Ц и П. Углеродистые стали

8. Влияние углерода, постоянных примесей на свойства сталей.Влияние С . структура стали после медленного охлаждения состоит из Ф и Ц. Кол-во Ц возрастает прямо пропорционально содержанию углерода. Твердые и хрупкие частицы Ц повышают сопротивление деформации, уменьшают пластичность и вязкость. Вследствие этого с ↑ С возрастают твердость, пределы прочности и текучести, электросопротивление, ↓относительное удлинение, теплопроводность и ударная вязкость. Влияние кремния и марганца . В углеродистой стали кремния 0,35-0,4%, марганца 0,5-0,8%. Они переходят в сталь в процессе ее раскисления при выплавке. Они раскисляют сталь, т.е. соединяясь с кислородом закиси железа в виде окислов переходят в шлак. Эти процессы улучшают св-ва стали. Кремний, дегазируя Ме повышает плотность слитка, а также повышает предел текучести. Марганец повышает прочность, не снижая пластичности. Влияние серы: сера является вредной примесью в стали. С железом она образует соединение FeS, которое практически нерастворимо в нем в твердом состоянии. Сернистые включения сильно снижают мех. св-ва, особенно ударную вязкость и пластичность. Кроме того улучшают свариваемость и коррозионную стойкость. Содержание серы ограничивается 0,035-0,06%. Влияние фосфора . Фосфор вредная примесь и содержание его допускается 0,025-0,045%. Растворяясь в феррите, фосфор сильно искажает кристаллическую решетку и увеличивает пределы прочности и текучести, но ↓ пластичность и вязкость. ВлияниеN,O2,H2 . Примеси внедрения (N,O2, ) повышают порог хладноломкости и понижают сопротивление хрупкому разрушению. Неме-кие включения (окислы, нитриды) понижают предел выносливости и вязкости. Растворенный в стали водород охрупчивает сталь.

9. Углеродистые стали. Их структура, свойства, классификация, маркировка, применение.

В зависимости от назначения стали делят на: конструкционные (детали машин, механизмов и различных конструкций, болты, гайки, мосты, краны); инструментальные стали (режущий инструмент, мерительный инструмент, штампы). По структуре:- доэвтектоидные;- эвтектоидные;- заэвтектоидные. По содержанию углерода:- малоуглеродистые (0,025ч0,25%С);- среднеуглеродистые (0,25ч0,6%С); — высокоуглеродистые (> 0,6%С). По качеству: — обыкновенного качества ( <0,05%S; <0,04%Р); - качественные; высококачественные. Качество сталей определяется содержанием в них вредных примесей: серы и фосфора. Конструкционные стали изготавливают обыкновенного качества и качественными; инструментальные стали - качественными и высококачественными. По степени удаления кислорода из стали, т. е. По степени её раскисления, существуют: спокойные стали. т. е. полностью раскисленные; такие стали обозначаются буквами “сп” в конце марки; кипящие стали — слабо раскисленные; маркируются буквами «кп»; полуспокойные стали. занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими; обозначаются буквами «пс». По качеству стали, классифицируют на: обыкновенного качества, качественные, высококачественные. Под качеством стали понимается совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства. Стали обыкновенного качества бывают только углеродистыми (до 0,5 % С), качественные и высококач. – углеродистыми и легированными. Стали обыкновенного качества обозначают буквами «Ст» и условным номером марки в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше её номер. Буква «Г» после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали. Перед маркой указывают группу стали, причем группа «А» в обозначении марки стали не ставится. Качественные конструкционные углеродистые стали. Эти стали выплавляют кислородно-конверторным способом, в мартеновских печах или электропечах. В зависимости от раскисления они могут быть спокойными или кипящими. К стали этой группы предъявляются более высокие требования относительно химического состава: меньше содержание серы – Углеродистые стали0,04%, фосфора – Углеродистые стали0,035%; меньше количество неме-их включений; повышенные требования к макро- и микроструктуре сплава. Поставляются стали по гарантированному хим. составу и механическим свойствам. Маркировка производится цифрами по ГОСТ1050-88: 05, 08, 10, 15, 20, …70, 75, 85,…08ю (Al), 10кп. Цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Стали 65, 70, 75, 80 можно отнести к группе рессорно-пружинных сталей (характеризуются высоким пределом упругости). Сталь предназначается для горячей обработки давлением, механической обработки.Области применения углеродистых качественных конструкционных сталей. 05кп, 08, 08кп, 08ю – детали изготавливаемые холодной штамповкой и глубокой вытяжкой (кузова, крылья автомобилей, топливные баки, змеевики, элементы сварных конструкций); 10, 15 – используют для деталей не испытывающих высоких нагрузок: кулачковые валики, рычаги, оси, втулки, болты, гайки, заклепки, муфты. 20, 25 – крепежный материал, соединительные муфты, шпиндели, толкатели клапанов, пальцы рессор, рамы и другие детали автотракторного с/х машиностроения. 30, 35 – слабонагруженные оси, валы различных машин и механизмов, шпиндели, шестерни ,рычаги, звездочки, кольца, шатуны. 40, 45, 50 – средненагруженные оси, валы, шестерни, втулки, коленчатые валы, плунжеры, фрикционные диски. 60, 65, 70, 75, 80, 85 – пружины, рессоры, шпиндели, замковые шайбы, прокатные валки, ж/д рельсы, крановые колеса. Инструментальные качественные углероды. Маркируются углеродистые инструментальные стали: У7, У8, У10, У11, У12, У13, У14. Цифра показывает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Стали могут быть качественные и высококачественные. Обозначение высококачественных углеродистых инструментальных сталей: У7А, У8А, …, У13А. Эти стали не обладают теплостойкостью, рабочая температура не более 190-2000С (при нагреве выше происходит резкое снижение твердости режущей кромки) с HRC62-63 до HRC15-18 (НВ 170-180). Области применения инструментальных сталей: У7, У7А – зубила, молотки, плоскогубцы, кусачки, пневмоинструмент. У8, У8А – фрезы, ножи, зенковки, штампы, матрицы, пуансоны, ножницы, деревообрабатывающий инструмент. У9, У9А, У10, У10А – сверла, метчики, развертки, плашки, матрицы для холодной штамповки.

Марки углеродистой стали. Классификация, ГОСТ, применение

Сталь – продукт черной металлургии, главный конструкционный материал. Из него производят строительную арматуру, металлопрокат различного профиля, трубы, детали, механизмы и инструменты.

Производство стали

Черная металлургия занимается производством чугуна и стали. Чугун – твердый, но не прочный материал. Сталь – прочный, надежный, пластичный, склонный к легированию металл. используемый в литейном производстве, прокатке, ковке и штамповке.

Существует несколько способов выплавки стали:

  1. Конверторный. Оборудование: кислородный конвертор. Шихта (исходные материалы): белый чугун, стальной металлолом, известняк. Производятся только углеродистые стали.
  2. Мартеновский. Оборудование: мартеновская печь. Шихта: жидкий чугун, стальной металлолом, железная руда. Универсален как для углеродистых, так и для легированных сталей.
  3. Электродуговой. Оборудование: электродуговая печь. Шихта: стальной металлолом, чугун, кокс, известняк. Универсальный метод.
  4. Индукционный. Оборудование: индукционная печь. Шихта: стальной и чугунный металлолом, ферросплавы.

Углеродистые стали

Суть процесса производства стали – уменьшение количества негативных химических включений с целью получения металла, который в народе называют «железом9raquo;, а точнее – железоуглеродистого сплава с содержанием углерода в нем не больше 2,14%.

Процессы раскисления

Для стали на завершающем этапе выплавки характерен процесс кипения, на который влияют присущие в ней азот, водород, окиси углерода. Такой сплав в затвердевшем состоянии имеет пористую структуру, которая убирается прокаткой. Он мягкий и пластичный, однако недостаточно прочный.

Процесс раскисления заключается в деактивации кипящих примесей путем ввода в сплав ферромарганца, ферросилиция, алюминия. В зависимости от количества остаточных газов и раскислительных элементов, сталь может быть полуспокойная или спокойная.

Готовую сталь требуемой степени раскисления разливают в изложницы для кристаллизации и использования на последующих технологических этапах изготовления готовой стальной продукции.

Углеродистые стали

Классификация углеродистой стали

Всю сталь, существующую на мировом рынке, можно разделить на углеродистую и легированную. Все марки углеродистой стали разделяются по разным группам классификатора и особенностям обозначения.

Исходя из основных классификационных признаков, выделяют:

  1. Углеродистые конструкционные стали. В них карбона меньше 0,8%. Они используются для изготовления арматуры, прокатной продукции и литья.
  2. Углеродистые инструментальные стали, которые содрежат карбон в количестве от 0,7% до 1,3%. Их используют для инструментов, оборудования приборов.

По способам раскисления:

  • кипящие — раскислительных элементов (РЭ) в составе меньше 0,05%;
  • полуспокойные — 0,05%≤РЭ9le;0,15%;
  • спокойные — 0,15%≤РЭ9le;0,3%.

По химическому составу:

  • малоуглеродистые (0,3%≤С);
  • среднеуглеродистые (0,3≤С9le;0,65%);
  • высокоуглеродистые (0,65≤С9le;1,3%).

Стали, содержащие углерод в количестве выше 1,3%, не используются в промышленности.

Углеродистые стали

В зависимости от микроструктуры:

  • доэвтектоидные — в такой стали углерода в составе меньше 0,8%;
  • эвтектоидные — это стали с содержанием углерода 0,8%;
  • заэвтектоидные — стали с содержанием углерода свыше 0,8%.
  1. Обычного качества. Серы здесь содержится меньше 0,06%, фосфора – не больше 0,07%.
  2. Качественные стали. Они не содержат серы и фосфора больше 0,04%.
  3. Высококачественные. Количество серы тут не превышает 0,025%, а фосфора – не больше 0,018%.

Углеродистые стали

По основному стандарту марки углеродистой стали распределяют на:

  • конструкционные обычного качества;
  • конструкционные качественные;
  • инструментальные качественные;
  • инструментальные высококачественные.

Особенности маркировки конструкционной стали обыкновенного качества

Стали обыкновенного качества содержат: С – до 0,6%, S – до 0,06%, P – до 0,07%. Давайте рассмотрим, как маркируется эта углеродистая сталь. ГОСТ 380 определяет следующие нюансы обозначения:

  • А, Б, В – группа; А – не обозначается в марках;
  • 0–6 после букв «Ст9raquo; – порядковый номер, в котором зашифрован химический состав и (или) механический свойства;
  • Г – наличие Мангана Mn (марганца);
  • кп, пс, сп – степень раскисления (кипящая, полуспокойная, спокойная).

Цифры от 1 до 6 после обозначения степени раскисления через тире — это категории. При этом первая категория не обозначается никак.

Буквы же М, К в начале марки могут означать металлургический способ производства: мартеновский или кислородно-конверторный. Между прочим, углеродистые стали обыкновенного качества представлены количественным составом марок, примерно в 47 штук.

Углеродистые стали

Классификация конструкционных сталей обыкновенного качества

Углеродистые стали обыкновенного качества разделяются на группы.

  • Группа А: стали, которые должны точно соответствовать заданным механическим свойствам. Потребителю они поставляются чаще всего в виде листового и многопрофильного проката (листы, тавры, двутавры, арматура, заклепки и корпуса). Марки: Ст0, Ст1 – Ст6 (кп, пс, сп), категории 1-3, в том числе Ст3Гпс, Ст5Гпс.
  • Группа Б: стали, которые должны быть регламентированы необходимым химическим составом и свойствами. Изготавливается литье и прокат, который будет подвергаться дополнительной механической обработке давлением в горячем состоянии (ковка, штамповка). Марки: БСт0, БСт1 (кп-сп), БСт2 (кп, пс), БСт3 (кп-сп, в том числе БСт3Гпс), БСт4 (кп, пс), БСт 6 (пс, сп), категории 1 и 2.
  • Группа В: стали, которые должны соответствовать нужным химическим, физическим, механическим и технологическим свойствам. Этой группе присуще разнообразие марок, из которых изготавливается пластичный листовой прокат, прочная арматура для работы в зонах значительных температурных перепадов, ответственные детали (болты, гайки, оси, пальцы поршней). Всю продукцию различного состава, свойств и марок этой группы объединяет хорошая технологическая свариваемость. Марки: ВСт1-ВСт6 (кп, пс, сп), ВСт5 (пс, сп), в том числе ВСт3Гпс, категории 1-6.

Конструкционные стали обыкновенного качества – сплавы, имеющие широкое разноплановое использование в промышленности. Углеродистые стали

Маркировка углеродистой качественной стали

Содержание углерода в стали названного качества от 0,05% до 0,6%. Выплавка металла этой классификационной группы происходит мартеновским или электродуговым способами. Широкий диапазон углеродного присутствия разнообразит механические свойства: низкоуглеродистые – пластичные, среднеуглеродистые – прочные.

Углеродистые качественные стали имеют в составе S и P не более 0,04%, соответственно.

Маркировка (ГОСТ 1050-88):

  • цифры 05-60 – зашифрованное наличие углерода (минимальное – 0,05%, максимальное – 0,6%);
  • кп, пс, сп – степень раскисления («сп9raquo; не обозначается);
  • Г, Ю,Ф – содержат марганец, алюминий, ванадий.

Углеродистые стали

Исключения в маркировке

Углеродистые качественные стали в своей маркировке имеют исключения:

  • 15К, 20К, 22К – качественные стали, применимы в котлостроении;
  • 20-ПВ – углерода – 0,2%, сталь применима в изготовлении труб методом горячей прокатки, в котлостроении и монтаже отопительных систем, содержит медь и хром;
  • ОсВ – сталь для изготовления вагонных осей, содержит никель, хром, медь.

Для всех марок качественных сталей характерна возможная необходимость использования термической (к примеру, нормализация) и химико-термической обработки (к примеру, цементация).

Классификация углеродистых качественных сталей

Этот вид углеродистых сталей можно условно разделить на 4 группы:

  1. Высокопластичный материал, применимый для холодной механической обработки (прокатки), листовой и трубный прокат. Марки — сталь 08пс, сталь 08, сталь 08кп.
  2. Металл, используемый в горячей прокатке и штамповке, который будет работать в термически агрессивных условиях. Марки — от сталь 10 до сталь 25.
  3. Сталь, нашедшая применение в изготовлении ответственных деталей, в том числе пружин, рессор, муфт, болтов, валов. Марки — от сталь 60 до сталь 85.
  4. Стали, требующие надежной эксплуатации в агрессивных условиях (к примеру, цепь гусеничного трактора). Марки сталь 30, сталь 50, сталь 30Г, сталь 50Г.

Также возможно разделить на 2 группы все известные марки углеродистой стали из класса качественных: конструкционные обычные и конструкционные марганецсодержащие.

Углеродистые стали

Применение углеродистой конструкционной стали

Класс стали по качеству

шпиндели, шайбы, пружинные кольца

Углеродистые инструментальные стали отличаются высокой прочностью и ударной вязкостью. Они обязательно подлежат многоступенчатой термообработке.

Содержание углерода в стали: 0,7 – 1,3%. Для качественной – до 0,03%, фосфора – до 0,035%. А для инструментальной высококачественной: серы – до 0,02%, фосфора – до 0,03%.

Марочное обозначение (ГОСТ 1435-74):

  • У – углеродистая инструментальная;
  • 7 -13 – содержание углерода в ней 0,7-1,3%, соответственно;
  • Г – наличие в составе марганца;
  • А – высококачественная.

Исключениями из основных принципов маркирования углеродистых инструментальных сталей – материал для деталей часовых механизмов А75, АСУ10Е, АУ10Е.

Требования к углеродистым инструментальным сталям

В соответствии с ГОСТом, инструментальные стали должны соответствовать ряду характеристик.

Необходимые физико-химические и механические свойства: качественные показатели твердости, ударной вязкости, прочности, стойкости к температурным изменениям во время эксплуатации (во время резки, сверления, ударных нагрузок), устойчивость к коррозии. Углеродистые стали

Заданные технологические свойства:

  • стойкость к негативным процессам технологии резания (налипание стружки, наклеп);
  • хорошая обрабатываемость точением и шлифованием;
  • податливость к термообработке;
  • стойкость к перегреву.

Для повышения качественных механических и технологических показателей инструментальные стали подвергают многоступенчатой термообработке:

  • отжиг исходного материала перед изготовлением инструментов;
  • закалка (охлаждение в растворах солей) и последующий отпуск готовых изделий (в основном, низкий отпуск).

Полученные свойства определяются химическим составом и полученной микроструктурой: мартенсит с цементитными и аустенитными включениями.

Использование углеродистых инструментальных сталей

Применяются описываемые стали для изготовления всевозможных инструментов: режущих, ударных, вспомогательных.

  • Сталь У7, У7А – молотки, зубила, топоры, стамески, кувалды, долота, рыболовные крючки.
  • Сталь У8, У8А, У8Г – пилы, отвертки, кернеры, зенковки, фрезы, плоскогубцы.
  • Сталь У9, У9А – слесарный инструмент, инструмент для резки по дереву.
  • Сталь У10, сталь У10А, У11, У11А – рашпили, метчики, спиральные сверла, вспомогательный инструмент для штамповки и калибровки.
  • У 12, У12А – развертки, метчики, измерительные инструменты.
  • У13, У13А – напильники, бритвенные и хирургические инструменты, штамповочные пуансоны.

Углеродистые стали

Рациональный выбор марки углеродистой стали, технологии ее термообработки, понимание ее свойств и особенностей – залог длительной службы производимых, обрабатываемых или используемых конструкций или инструментов.

Углеродистые стали

Как выглядеть моложе: лучшие стрижки для тех, кому за 30, 40, 50, 60 Девушки в 20 лет не волнуются о форме и длине прически. Кажется, молодость создана для экспериментов над внешностью и дерзких локонов. Однако уже посл.

Углеродистые стали

7 частей тела, которые не следует трогать руками Думайте о своем теле, как о храме: вы можете его использовать, но есть некоторые священные места, которые нельзя трогать руками. Исследования показыва.

Углеродистые стали

Эти 10 мелочей мужчина всегда замечает в женщине Думаете, ваш мужчина ничего не смыслит в женской психологии? Это не так. От взгляда любящего вас партнера не укроется ни единая мелочь. И вот 10 вещей.

Углеродистые стали

10 очаровательных звездных детей, которые сегодня выглядят совсем иначе Время летит, и однажды маленькие знаменитости становятся взрослыми личностями, которых уже не узнать. Миловидные мальчишки и девчонки превращаются в с.

Углеродистые стали

Непростительные ошибки в фильмах, которых вы, вероятно, никогда не замечали Наверное, найдется очень мало людей, которые бы не любили смотреть фильмы. Однако даже в лучшем кино встречаются ошибки, которые могут заметить зрител.

Углеродистые стали

11 странных признаков, указывающих, что вы хороши в постели Вам тоже хочется верить в то, что вы доставляете своему романтическому партнеру удовольствие в постели? По крайней мере, вы не хотите краснеть и извин.


Внимание, только СЕГОДНЯ!
Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *