Презентация к уроку "Основные сведения об углеродистых сталях"

ТЕМА УРОКА:

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЯХ

ЦЕЛИ УРОКА:

Образовательная: ИЗУЧЕНИЕ КЛАССИФИКАЦИИ, МАРКИРОВКИ И ПРИМЕНЕНИЯ УГЛЕРОДИСТЫ СТАЛЕЙ;

Развивающая: РАЗВИТИЕ СПОСОБНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗУЧЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ В ПРАКТИЧЕСКИХ ЦЕЛЯХ;

Воспитательная : ВОСПИТАНИЕ СТРЕМЛЕНИЯ К ПОВЫШЕНИЮ УРОВНЯ ЗНАНИЙ.

Актуализация опорных знаний:

• Какие свойства материалов относятся к физическим?
• Какие свойства материалов относятся к химическим?
• Какие свойства материалов относятся к механическим?
• Какие свойства материалов относятся к технологическим?
• Что представляет собой чугун?

Металлы, как материал, на данном этапе развития промышленного производства, являются наиболее работоспособным элементом для изготовления различных изделий. Соотношение различного рода свойств металлов (прочность, долговечность, разнообразность по технологическим и эксплуатационным особенностям) обусловили их длительное (с исторической точки зрения) применение в развитии научно-технического прогресса. Создание сплавов с низким содержанием углерода (см. «чугун» ) сделали сталь основной составляющей производственного процесса создания экономически выгодных конструкций .

Углеродистой называют сталь, содержащую от 0,01 до 2% углерода (С) и с примесями марганца (Mn) (0,3 – 0,9%), кремния (Si) (0,15 – 0,35%) – полезные примеси, серы (S) (до 0,06%) и фосфора (P) (до 0,07%) – вредные примеси.  

Главной составляющей, определяющей свойства стали, является углерод (С) .

Существенно влияет на качество стали содержание в ней газов - кислорода (O2), азота (N), водорода (H2) (вредные примеси).  

Влияние примесей на свойства стали:

Углерод (С) - увеличение содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость и свариваемость ухудшаются.

Марганца (Мn) в обыкновенной углеродистой стали содержится до 1%. Его вводят при раскислении жидкой стали ферромарганцем. Он повышает прочность стали.

Кремний (Si) вводят в сталь как активный раскислитель, восстанавливающий железо из окислов и способствующий получению плотного слитка. В мартеновской стали содержится 0,12—0,35% кремния, а в бессемеровской— 0,1—0,35%. Пониженное содержание кремния указывает на недостаточную раскисленность стали.

Сера (S) находится в стали главным образом в виде сульфида железа FеS и является вредной примесью.

Она сообщает стали хрупкость при высоких температурах (например, при ковке) — свойство, которое называется красноломкостью . Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость . В углеродистой стали допускается не более 0,06—0,07% S.

Фосфор (Р) также является вредной примесью . Он образует с железом соединение FеР, которое растворяется в железе. Кристаллы этого химического соединения очень хрупки.

Обычно они располагаются по границам зерен, резко ослабляя связь между ними, вследствие чего сталь приобретает очень высокую хрупкость в холодном состоянии. Фосфор сообщает стали хладноломкость.

По применению углеродистая сталь разделяется на:

• конструкционную;
• инструментальную;
• сталь специального назначения.

В зависимости от содержания углерода углеродистую сталь подразделяют на: низкоуглеродистую - до 0,25% С; среднеуглеродистую – 0,25 — 0,6% С; высокоуглеродистую – более 0,6% С.

По способу выплавки, от которого зависит качество металла, разделяется на:  

- сталь обыкновенного качества; - качественную; - высококачественную .

Конструкционной углеродистой называется сталь, содержащая углерода до 0,65—0,7%. В некоторых случаях ее выплавляют с содержанием углерода 0,85%. Конструкционная сталь идет для изготовления деталей машин и металлических конструкций. Она должна обладать достаточной прочностью, хорошо сопротивляться удару и в то же время хорошо обрабатываться.

По качественным признакам конструкционная углеродистая сталь делится на:

• сталь обыкновенного качества;
• сталь качественную.

Сталь обыкновенного качества идет для изготовления строительных конструкций, крепежных деталей, листового и профильного проката, заклепок, труб, арматуры, проволоки и др.

Маркировка: Ст.0, Ст.1_ _ _ _ _Ст.7. Ст.─ сталь ,чем больше цифра при буквах Ст., тем тверже и прочнее сталь (показывает предел прочности и относительное удлинение) .

Ст.1, МСт.1, КСт.1 — заклепки, листовая сталь, котельная сталь; Ст.З, МСт.З, БСт.З, КСт.З — винты, болты, заклепки, шпильки; Ст.4, МСт.4, БСт.4, КСт.4 — зубчатые колеса, фланцы;

Ст.5, МСт.5, БСт.5, КСт.5 — валы, оси, растяжки клинья, пальцы; Ст.6, МСт.6, Кст.6 — рельсы, бандажи, шпинделя, кулачки; Ст.7 . МСт.7, КСт.7 — рессоры, пружины.

МАРКИРОВКА ЦВЕТОМ

Качественная конструкционная углеродистая сталь отличается по свойствам от обыкновенной стали большей прочностью, пластичностью и сопротивлением ударным нагрузкам.

Маркировка: двузначные числа показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента (впереди букв нет), а буква Г обозначает повышенное содержание марганца. Марки кипящей стали имеют индекс «кп».

ПРИМЕР: сталь 15 углерода содержится в среднем 0,15% (от 0,1 до 0,2%), серы — 0,04% и фосфора — 0,04%. Кроме того, в качественной стали содержится хрома до 0,25% и никеля — до 0,25%.

Качественную сталь применяют для деталей, требующих более высоких пластичности и сопротивления удару; деталей, работающих при повышенных давлениях;

зубчатых колес, труб, винтов, болтов; деталей, подлежащих цементации; сварных изделий.

Применение качественных углеродистых сталей

Стали марок О5кп и 08кп характеризуются очень высокой пластичностью в холодном состоянии и потому применяются для глубокой вытяжки при холодной штамповке.

Стали марок 10, 15 и 20 имеют высокую пластичность, хорошо свариваются, куются, штампуются, однако прочность их недостаточно высока. Из этих сталей изготовляют мелкие детали простой формы: оси, валики, шпильки, гайки, втулки, трубы. Стали этих марок подвергают цементации (науглероживанию).

Стали марок 25, 30 и 35 после соответствующей термической обработки идут для деталей, испытывающих не очень большие нагрузки: валиков, шайб, штифтов, осей, соединительных муфт, цилиндров, прессов, болтов, гаек и др.

Стали марок 40, 45 и 50 — среднеуглеродистые. Они идут для изготовления деталей, требующих высокой прочности или высокой поверхностной твердости, а также для деталей средненагруженных и не подвергающихся в работе истиранию. Из них делают гайки, шатуны, тяги, рычаги. Эти стали подвергают закалке. Свариваемость их невысока. Особенно широкое применение из этих марок имеет сталь 45. Она идет на изготовление коленчатых валов, поршневых пальцев, шатунов, втулок, деталей металлорежущих станков и т. д.

ШАТУН

ТЯГИ

Высокоуглеродистые стали марок 55, 60, 65 и 70 характеризуются высокой прочностью и твердостью и идут на изготовление валков прокатных станов, штоков, для проволоки тросов.

Закрепление полученных знаний

1. Какая сталь называется углеродистой?

2. Как влияет углерод на свойства стали?

3. Как подразделяется сталь в зависимости от содержания углерода?

4. Какая сталь называется конструкционной?

5. Как маркируются стали обыкновенные и качественные?

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

ПРОРАБОТАТЬ ИЗУЧЕННЫЙ МАТЕРИАЛ ПО КОНСПЕКТУ И ДРУГИМ, РЕКОМЕНДОВАННЫМ ИСТОЧНИКАМ ИНФОРМАЦИИ