Сплавы железа с углеродом

В зависимости от содержания в сплаве углерода сплавы под­разделяются на сталь и чугун.

Если углерода — до 2 % (практически до 1,5%) – сталь.

Если углерода от 2% до 6,67% (практически до 4%) – чу­гун.

Плотность стали – g_ст = 7,85 тс/м³;

Плотность чугуна – g_ч = 7,2 тс/м³.

Конструкционные стали

Стали углеродистые обыкновенного качества.

Три группы этих сталей – А, Б, В.

Группа А – поставка по механическим характеристикам Ст2, СтЗ, Ст5 с категориями 1, 2, 3, букву А перед маркой не ставят.

Группа Б – поставка по химическому составу – Б СтЗ, Б Ст4, Б Ст5 категории 1 и 2.

Группа В – поставка по механическим характеристикам и химическому составу – В СтЗ, В Ст5 категории 1, 2, 3, 4, 5, 6, при этом для температур от -20° до -40°С категории 4, 5, 6 (как правило, чем более ответственная конструкция, тем должна быть выше категория стали, определяющая метод и объем дополнительных испытаний и нормируемых показателей).

Стали углеродистые обыкновенного качества в зависимос­ти от способа выплавки, раскисления и содержания кремния (Si) разделяют на:

стали кипящие (кп) – Si < 0,05%;

стали полуспокойные (пс) – 0,05% < Si < 0,12%;

стали спокойные (сп) – Si > 0,12%.

В марке стали после цифры, обозначающей марку, ставят индекс кп, сп, пс и затем категорию. Например: ВСтЗсп5 или ВСтЗГпс5, где (Г) обозначает повышенное до 1,2% содер­жание марганца.

Самое высокое качество у спокойных сталей, цена их, по сравнению с кипящими, на 12% выше.

Стали углеродистые качественные

В обозначении марок этих сталей указано процентное со­держание углерода в сотых долях процента, содержание в них вредных элементов фосфора и серы не более 0,04%.

Если после цифр нет индексов (кп) или (пс), то это озна­чает, что сталь спокойной плавки,

Пример обозначения: Ст10, Ст20, Ст40, Ст50Г, Ст16Д, где буква (Д) указывает на содержание меди до 0,35% для повы­шения коррозионной стойкости.

Легированные стали

Легированными называют стали в случае, если содержа­ние углерода превышает 0,25%, кремния ³ 0,5%, марганца ³ 1%, а также содержатся другие легирующие элементы от одного процента и более, принимающие закалку, которая зна­чительно повышает их механические характеристики.

Низколегированные, стали

Эти стали содержат до 0,2% углерода и легирующие элемен­ты с суммарным содержанием до 5%. Например, сталь 12ХГН2МФБАЮ. Впереди марки процентное содержание углерода в сотых долях, а затем следуют буквы, обозначаю­щие легирующие элементы, цифры после букв указывают на содержание элемента в целых процентах. При содержании до 1,5% цифру не ставят, если выше 1,5%, то ставят цифру 2. В стали 30ХГСНА буква А в конце марки обозначает, что в ста­ли уменьшено содержание фосфора и серы, а также меньше неметаллических вредных примесей (кислорода, водорода, не­связанного азота). Индекс А обозначает, что сталь высокока­чественная.

Обозначения легирующих элементов п сталях

А – азот (N),          Б – ниобий (Nb).

В – вольфрам (W), Г – марганец (Мn),

Д – медь (Сu),        Р – бор (В),

Н – никель (Ni),     С – кремнии (Si),

Т – титан (Ti),        Ф – ванадий (V),

Х – хром (Сг),        Ц – цирконии (Zr),

Ю – алюминии (А1), К – кобалм (Со).

В марке 10ХНДП (атмосферостойкая сталь толщиной не более 12 мм) последняя буква П обозначает фосфор (Р).

Низколегированные стали имеют 15 категории. Для строительных металлоконструкций используют категории 6, 12 без термообработки при их прокатке па металлургическом заводе и 9 и 15 – термообработанные. Более высокая категория соответствует более ответственной конструкции и более низ­кой температуре при эксплуатации.

По ГОСТу 6713-91 низколегированные стали для мостост­роения имеют 3 категории: 1 – без термообработки, 2 – нор­мализация (см. раздел «Термообработка сталей»), 3 – закалка и высокий отпуск.

Стали углеродистые для отливок

В марке стали после цифр, указывающих процентное со­держание углерода в сотых долях процента, ставится буква Л. Например: 15Л, 25Л, 35Л, до 55Л.

Прочность отливок, как правило, гораздо меньше прочнос­ти сталей углеродистых качественных в виде проката,

Инструментальные углеродистые стали

Буква У в начале марки, далее идут цифры, указывающие на содержание углерода в десятых долях процента. Если есть буква А, то металл высокого качества. Марки У7. У8 и далее до У13, У13А, углерода – от 0,65 до 1,35%.

Инструментальные легированные стали

Высокоуглеродистые стали, содержащие 0,75 –1,45% угле­рода, а также хром, вольфрам, ванадий. Марки В2Ф, ХВ4, 8ХФ, 9ХФ. Из двух последних изготавливают метчики, на­пильники, штампы.

Быстрорежущие инструментальные стали марки Р-9 и Р-18

Изготавливают сверла, развертки, райбера. Состав Р-9 – углерод (0,9%), вольфрам (9%), ванадий (2,3%). Состав Р-18 – углерод (0,75%), вольфрам (18%), ванадий (1,2%).

Серый чугун (γ = 7,2 тс/м²)

Химический состав серого чугуна: углерод (2,6-3,5%), кремний (1,2-2,4%). Марки серого чугуна: СЧ-15, СЧ-20, СЧ-30, где цифры обозначают предел прочности на растяжение в кг/мм².

Ранее марки серого чугуна имели обозначения из четырех цифр, например СЧ-15-32, СЧ-32-52, где вторые две цифры обозначали предел прочности при изгибе. Отливки делают так­же из высокопрочного чугуна ВЧ, который имеет повышенное содержание кремния (2,4-2,8%). Марки ВЧ-42-12. ВЧ-60-2, где вторые цифры обозначают относительное удлинение.

Алюминиевые сплавы (γ = 2,7 тс/м³)

Алюминий в чистом виде, как правило, в дело не идет, а имеет применение в виде сплавов с магнием, марганцем и медью.