АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Общая классификация конструкционных сталей

Стали классифицируют по химическому составу, качеству, степени раскисления, структуре, прочности и назначению.

По химическому составу стали различают углеродистые и легированные. В зависимости от концентрации углерода их подразделяют на низко- (< 0,3% C), средне- (0,3 – 0,6% С) и высокоуглеродистые (> 0,6% С). Легированные стали в зависимости от введенных элементов подразделяют на хромистые, марганцовистые, хромоникелевые, марганцевокремнистые и многие другие. По количеству введенных элементов их разделяют на низко-, средне- и высоколегированные. В низколегированных сталях содержание одного легирующего элемента не превышает 2%, а суммарное – 3,5%; в среднелегированных – не более 8% и 12% соответственно; в высоколегированных сталях – более 8–10%.

По качеству стали классифицируют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные.

Под качеством стали понимают совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства. Однородность химического состава, строения и свойств стали, а также ее технологичность во многом зависят от содержания газов (кислорода, водорода, азота) и вредных примесей – серы и фосфора. Газы являются скрытыми, количественно трудно определяемыми примесями, поэтому нормы содержания вредных примесей служат основными показателями для разделения сталей по качеству. Стали обыкновенного качества содержат до 0,050 % S и 0,040 % Р, качественные – не более 0,04 % S и 0,035 % Р, высококачественные – не более 0,025 % S и 0,025 % Р, особо высококачественные – не более 0,015 % S и 0,025% Р.

По степени раскисления и характеру затвердевания стали классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие. Эти стали распознаются по содержанию в них кремния.

Раскисление – процесс удаления из жидкого металла кислорода, проводимый для предотвращения хрупкого разрушения стали при горячей деформации.

Спокойные стали раскисляют марганцем, кремнием и алюминием. Они содержат Si ≥ 0,4%, мало кислорода и затвердевают спокойно без газовыделения. Кипящие стали раскисляют только марганцем. Перед разливкой в них содержится повышенное количество кислорода, который при затвердевании, частично взаимодействуя с углеродом, удаляется в виде СО. Выделение пузырей СО создает впечатление кипения стали, с чем и связано ее название. Кипящие стали дешевы, их производят низкоуглеродистыми и практически без кремния (Si£0,07%), но с повышенным количеством газообразных примесей.

Полуспокойные стали с содержанием кремния от 0,07 до 0,17% по степени раскисления занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими.

При классификации стали по структуре учитывают особенности ее строения в отожженном и нормализованном состояниях. По структуре в отожженном (равновесном) состоянии конструкционные стали разделяют на четыре класса: доэвтектоидные, имеющие в структуре избыточный феррит; эвтектоидные, структура которых состоит из перлита; аустенитные и ферритные; заэвтектоидные – из перлита и вторичного цементита. Углеродистые стали могут быть первых двух классов, легированные – всех классов. Стали аустенитного класса образуются при введении большого количества (правее точки b, рис. 16.11) Ni, Mn, расширяющих γ-область; стали ферритного класса – при введении Cr, Si, V, W и др., расширяющих α-область (рис. 16.12).

По структуре после нормализации стали подразделяют на следующие основные классы: перлитный, мартенситный, аустенитный, ферритный и промежуточный.

Стали перлитного класса имеют невысокую устойчивость переохлажденного аустенита (рис. 16.1, а). При охлаждении на воздухе они приобретают структуру перлита, сорбита или троостита, в которой могут присутствовать также избыточные феррит или карбиды. К этому классу относятся углеродистые и низколегированные стали. Это большая группа дешевых, технологичных, широко применяемых сталей.

Рис. 16.1. Схемы изотермического распада аустенита сталей перлитного (а), мартенситного (б) и аустенитного (в) классов

Стали мартенситного класса отличаются высокой устойчивостью переохлажденного аустенита (рис. 16.1, б); при охлаждении на воздухе они закаливаются на мартенсит. К этому классу относятся средне- или высоколегированные стали.

Стали аустенитного класса из-за повышенного количества никеля или марганца (обычно в сочетании с хромом) имеют интервал мартенситного превращения ниже 0 °C и сохраняют аустенит при 20 – 25 °C (рис. 16.1, в). Распад аустенита в перлитной и промежуточной областях отсутствует. Структурный класс аустенитных и ферритных сталей совпадает по классификации как в отож-женном, так и нормализованном состояниях.

По прочности, оцениваемой временным сопротивлением, конструкционные стали с некоторой условностью можно разделить на стали нормальной (средней) (σ_в < 1000 МПа), повышенной (σ_в = 1000 – 1500 МПа) и высокой прочности (σ_в > 1500 МПа).

Наиболее важной характеристикой, по которой выбирают конструкционные стали, являются механические свойства и их распределение по сечению. Механические свойства сталей этого класса и способность их принимать закалку определяются содержанием в них углерода. В разных марках машиностроительных сталей содержание углерода меняется от 0,05 до 0,65%. Содержание углерода определяет в основном закаливаемость (способность повышать прочность и твердость после закалки) и прочность стали, а легирующие элементы – преимущественно их прокаливаемость (способность стали закаливаться на структуру мартенсит на ту или иную глубину) и в меньшей степени влияют на их механические свойства. К закаливающимся сталям относятся стали, содержащие углерод C > 0,3%.

Конструкционные стали подразделяются на используемые без термической обработки деталей, упрочняемые в поверхностном слое и упрочняемые по всему сечению.

Стали, используемые без упрочняющей термической обработки, главным образом поставляются в листах и предназначены для последующей штамповки, вытяжки, выдавливания и т.п. По химическому составу это стали углеродистые с пониженным содержанием кремния (кипящие и полуспокойные) и низколегированные. Содержание углерода в них пониженное. Они относятся к группе хорошо свариваемых сталей.

Стали, упрочняемые в поверхностном слое, пригодны для деталей, работающих в условиях повышенного износа и при динамических нагрузках, но при отсутствии очень значительных напряжений. Это связано с тем, что, несмотря на высокую твердость поверхностного слоя, создаваемую термической или химико-термической обработкой, сердцевина изделия остается меньшей твердости (меньше в два раза) и вязкой.

В этой группе различают цементуемые, закаливаемые с индукционного нагрева, пониженной прокаливаемости и азотируемые стали.

Далее указывается область применения этих сталей, требования к ним, особенности химического состава, предварительной и окончательной термической обработки, приобретаемые структуры и их физико- и химико-механические свойства. Классификация конструкционных сталей приведена на рис. 16.2.

Рис. 16.2. Классификация конструкционных сталей по назначению

Дата добавления: 2015-01-18 | Просмотры: 1187 | Нарушение авторских прав