Информация к лекции "Классификация сталей"

Лекция №8,9

Классификация сталей.

Углеродистые конструкционные стали, конструкционные легированные стали, инструментальные легированные стали, их состав, свойства, маркировка по ГОСТу

План

• Классификация сталей
• Углеродистые и легированные стали. Общая характеристика

Какой сплав железа и углерода называется чугуном?

1. С содержанием углерода менее 2.14%

2. С содержанием железа более 90%

3. С содержанием углерода более 2.14%

ПОДУМАЙ

В каком из чугунов нет свободного углерода в виде графита?

1. В сером

2. В белом

3. В ковком

ПОДУМАЙ

МОЛОДЕЦ

Что указывает цифра в марках чугунов СЧ 15, ВЧ 35?

1. Процентное содержание углерода.

2. Предел прочности при растяжении.

3. Предел прочности при сжатии.

Из чего получают ковкий чугун путем специального отжига ?

1. Из белого чугуна

2. Из передельного чугуна

3. Из серого чугуна

Сталями называются сплавы железа с углеродом и другими элементами, содержащие менее 2,14% углерода.

- химическому составу;

- назначению;

- качеству;

- степени раскисления

По химическому составу стали подразделяют на:

Углеродистые

• Низкоуглеродистые – содержание углерода до 0,2%;

• Среднеуглеродистые – углерода от 0,2 до 0,45%;

• Высокоуглеродистые – углерода более 0,5%.

Легированные

Классификация сталей по назначению

• Конструкционные

• Инструментальные

• Стали специального назначения

• Обыкновенного качества

• Качественные

• Высококачественные

• Особовысококачественные

По степени раскисления стали классифицируют:

• спокойные (сп) – затвердевают без газовыделения

• кипящие (кп) – при затвердевании выделяется окись углерода в виде газовых пузырей, создавая впечатление «кипения» стали

• полуспокойные (пс) – занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими сталями

Раскисление – процесс удаления кислорода из жидкой стали

Углеродистые конструкционные стали

Относятся к числу самых распространенных конструкционных материалов.

Достоинства конструкционных углеродистых сталей:

- хорошая обрабатываемость

- удовлетворительные механические свойства

Выпускают углеродистые стали трех групп:

• Обыкновенного качества

• Качественные

• Специального назначения

Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-2005)

Характеризуются значительным содержанием вредных примесей, неметаллических включений и газов

Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества  наиболее дешевы

Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества  предназначаются для изготовления различных металлоконструкций, а также слабонагруженных деталей машин

Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-2005)

Применение:

Листовой и сортовой прокат

Болты, гайки, шайбы

Малонагруженные валы, оси, втулки

Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-2005)

Маркировка

Марка стали обыкновенного качества включает:

буквы « Ст » - обозначают «сталь»

цифры от 0 до 6 - условный номер марки в зависимости от химического состава

буква « Г » - марганец при его массовой доле в стали 0,8% и более

буквы « кп », « пс », « сп » - степень раскисления стали

Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-2005)

Примеры маркировки сталей обыкновенного качества:

Ст3кп

сталь

марка 3 по химическому составу

сталь «кипящая»

Ст3Гсп

сталь «спокойная»

содержание марганца 0,8 – 1,1%

марка номер 3

сталь

Углеродистые качественные стали

Углеродистая качественная конструкционная сталь  имеет гарантированный химический состав и гарантированные механические свойства

От сталей обыкновенного качества она отличается меньшим содержанием серы, фосфора и других вредных примесей и в большинстве случаев более высоким содержанием кремния и марганца.

В  углеродистых качественных конструкционных сталях , так же как и в углеродистых сталях обыкновенного качества с повышенным содержанием углерода, возрастают и механические свойства.  

Углеродистые качественные стали

Применение

качественный прокат для изготовления деталей машин и механизмов

детали кузовов автомобилей

шестерни, валы, оси

пружины

Углеродистые качественные стали

Маркировка качественных сталей включает:

две цифры - обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента

букву « Г » - указывает на повышенное содержание

марганца

индекс « кп » или « пс » – степень раскисления для «кипящих» и «полуспокойных» сталей. Для «спокойной» стали индекс не указывается

Углеродистые качественные стали

Примеры обозначения

10

сталь углеродистая качественная «спокойная»

среднее содержание углерода 0,1%,

08кп

сталь углеродистая качественная

«кипящая»

среднее содержание углерода 0,08%

Стали углеродные специального назначения

К этой группе относят стали  с хорошей и повышенной обрабатываемостью резанием - автоматные стали .

Это достигается повышенным содержанием серы и фосфора, а также введением в стали технологических добавок селена и свинца.

Автоматные стали маркирую т

буквой  А – сталь автоматная

цифры - показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента

Применяют следующие марки автоматной стали:  А12, А20, А30, А40Г .

Автоматные стали

Применение

Изготовление деталей массового производства.

При обработке таких сталей на станках-автоматах образуется короткая и мелкая стружка, снижается расход режущего инструмента и уменьшается шероховатость обработанных поверхностей.

Так же к сталям специального назначения относят подшипниковую сталь

Подшипниковые стали маркируют

буква  Ш – сталь подшипниковая

цифры - показывают среднее содержание легирующего элемента в десятых долях процента

Применяют следующие марки подшипниковой стали: ШХ4, ШХ5, ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ  

Подшипниковая сталь

Шарико-подшипниковые стальные композиции предназначаются для выпуска колец, роликов и шариков подшипников качения.

Легированные стали

Легированными сталями называют стали, в которые для получения требуемых свойств специально вводят легирующие элементы, улучшающие ее механические, физические и химические свойства.

Легирующие элементы вводят в стали с целью изменения их свойств.

Обозначение легирующих элементов, входящих в состав стали

• К – кобальт
• П – фосфор
• Ф – ванадий
• Р – бор
• Б – ниобий
• Ц – цирконий
• М – молибден
• Е – селен

• Г – марганец (более 1%)
• С – кремний (более 0,8%)
• Х - хром
• Н – никель
• В – вольфрам
• Д – медь
• Ю – алюминий
• Т – титан

Легированные конструкционные стали

Первые цифры в маркировке конструкционных сталей показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Цифры, идущие после букв, указывают среднее содержание данного легирующего элемента.

Если содержание элемента равно примерно 1% то цифра отсутствует.

Например: 15Х – легированная конструкционная сталь, содержит 0,15% углерода, примерно 1% хрома.

Применяются такие стали в машиностроении для изготовления деталей машин.

Инструментальные стали

Инструментальные углеродистые стали предназначены для изготовления режущего, измерительного инструмента, работающего при температуре 150-200˚С вследствие нагревания рабочей кромки.

Углеродистые инструментальные стали относятся к наиболее дешевым. В основном их применяют для изготовления малоответственного режущего инструмента.

Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную .

Качественная инструментальная углеродистая сталь имеет следующие марки: У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12, У13 . Буква У означает – инструментальная углеродистая сталь, а цифры – содержание углерода в десятых долях процента. В конце марки высококачественной инструментальной стали добавляется буква А .

Легированные инструментальные стали:

• сталь для режущего и измерительного инструмента;
• сталь для штампового инструмента.

К группе легированных инструментальных сталей относится быстрорежущая сталь . Быстрорежущие стали предназначены для работы при высоких скоростях резания. Главное их достоинство – высокая теплостойкость (до 650ºС). Это достигается за сет большого количества легирующих элементов – вольфрама, хрома, молибдена, ванадия, кобальта. Маркируются быстрорежущие стали буквой Р, число после которой показывает среднее содержание вольфрама в %. Далее идут обозначения и содержание других легирующих элементов. Содержание углерода во всех быстрорежущих сталях приблизительно 1%, а хрома 4%. Поэтому эти элементы в марке не указываются. Например, Р18, Р9, Р6М5, Р6М5Ф2К8 .

Высоколегированные стали

НЕРЖАВЕЮЩИЕ СТАЛИ обладают высокой стойкостью против ржавления при работе в различных средах (12Х13, 20Х13, 30Х13). Из них изготовляют клапаны гидравлических насосов, двигатели внутреннего сгорания.

ЖАРОСТОЙКИЕ СТАЛИ сопротивляются окислению при высокой температуре. Их называют сильхромы (Х8СМ, Х8С2М) изготовляют клапаны двигателей внутреннего сгорания.

ЖАРОПРОЧНЫЕ СТАЛИ сохраняют или мало снижают механические свойства при высоких температурах. Легирующими элементами являются молибден, вольфрам, ванадий и в меньшей мере хром и никель (Х23Н18, Х25Н20С2) из них изготовляют газовые турбины, реактивные двигатели и др.

Расшифровка марок сталей

• 45 – сталь углеродистая (нет букв легирующих элементов), конструкционная (марка начинается с двух цифр), качественная (нет букв Ст в начале, а в конце нет буквы А). В стали примерно 0,45% углерода (две цифры в начале марки).

• У8А – сталь углеродистая (нет букв легирующих элементов), инструментальная (в начале марки нет цифр), высококачественная (в конце марки буква А). В стали примерно 0,8% углерода (одна цифра в начале марки).

• 30ХГС – сталь легированная (есть буквы легирующих элементов), конструкционная (марка начинается с двух цифр), качественная (в начале нет букв Ст, а в конце нет буквы А). В стали примерно 0,3% углерода (две цифры в начале марки), до 1% хрома (Х), марганца (Г), кремния (С), на что указывает отсутствие цифр после букв легирующих элементов.

• Ст5 – сталь углеродистая (нет букв легирующих элементов), конструкционная (марка начинается с букв Ст), обыкновенного качества ( в начале есть буквы Ст). Химический состав по марке не определяется (буквы Ст в начале марки).