Судостроительные стали (ГОСТ 5521-93)

Различают судостроительные стали нормальной, повышенной прочности и хладостойкие.

В соответствии с классификацией Международной ассоциации классификационных обществ (МАКО) эти стали обозначаются марками А, В, D, и Е, различающимися температурами испытания на ударный изгиб – у марки А нет ограничения, у марки В энергия изгиба не должна быть меньше 27,5Дж при 0⁰ С, у марки D- при -20⁰С, у марки Е- при -40⁰С. Марки A, B, D, E относятся к сталям высшей категории качества (Р≤0,025%, S≤0,025%).

К судостроительным сталям нормальной прочности относятся углеродистые стали обыкновенного качества (Р=0,04%, S=0,05%) группы В, т.е. с гарантированными химическим составом и механическими свойствами, например, ВСт3кп, ВСт3сп, ВСт3пс и другие, у которых σ_т ≥330 МПа.

Судостроительные стали повышенной прочности должны иметь σ_т≥315МПа. К ним относятся низколегированные стали 09Г2,09Г2С, 10ХСНД (первая категория качества) и стали высшей категории качества по классификации МАКО (А32, Д32, Е32, А36, Д36, Е36, А40, Д40, Е40).

Область применения сталей с нормальной и повышенной прочностью: корпуса судов и кораблей, корпусные конструкции плавающих буровых и других морских сооружений, постоянно эксплуатируемых в нормальных климатических условиях; из этих сталей нельзя изготавливать сварные конструкции арктических судов и буровых платформ.

Сварные конструкции, используемые в арктических широтах, изготавливают из специальных хладостойких сталей (повышенной прочности). 10ГНБ-Ш, 10ХНДМ-Ш с σ_Т ≥355-390 МПа, 12ХН2МД-Ш, 12ХН3МДФ-Ш, 12ХН4МДБ-Ш, которые используются для изготовления ледовых поясов атомных ледоколов, плавающих буровых установок и морских сооружений арктического назначения, для резервуаров хранения и транспортировки сжиженных газов.

При эксплуатации до -30...-40⁰С стали изготавливаются открытыми методами выплавки, а при температурах до –50..-60⁰С электрошлаковым переплавом.

Арматурная сталь.

Арматурная сталь подразделяется по классам прочности, которые обозначаются римскими цифрами от I до VIII, записываемыми через дефис после буквы А (А-I, А-II….А-VIII). Минимальное значение σ_Т у арматурных сталей класса А-I-235МПа, А-II - 294МПа, А-III - 390МПа, А-IV - 585МПа, А-V - 780МПа, А-VI - 980МПа, А-VII - 1170 МПа, А-VIII - 1350МПа.

Для ненапряженных конструкций применяют арматурную сталь классов А-I, А-II, А-III, к которым относятся углеродистые стали обыкновенного качества (Ст3, Ст5) и низколегированные 18ГС, 35ГС, 25ГС2 в горячекатаном состоянии.

Для предварительно напряженных железобетонных конструкций (бетон сжат вложенными в конструкцию стальными стержнями) применяют арматурные стали классов А-IV - А-VIII. К ним относятся либо стали обыкновенного качества (Ст5-6) после упрочняющей термообработки (закалка в воду и отпуск 400⁰С), либо малоуглеродистые легированные стали (20ХГ2Т, 23Х2Г2Т), обладающие хорошей свариваемостью, либо средне – и высокоуглеродистые стали (35ГС, 45ГС, 45С, 50С), которые практически не свариваются.

Литейные стали (ГОСТ 977-88).

К ним относятся стали, предназначенные для изготовления деталей требуемой конфигурации заливкой в песчаные, а реже в чугунные и стальные формы (изложницы). Они обладают температурой плавления в пределах 1482-1518⁰С, хорошей жидкотекучестью, малой усадкой и стойкостью к образованию горячих и холодных трещин.

Характеристики прочности, пластичности и надежности литейных сталей близки к аналогичным характеристикам деформированных сталей, при этом расходы на мехобработку минимальны.  Вместе с тем применение литейных сталей ограничено из-за химической неоднородности (зональной ликвации), разнозернистости, наличия дефектов – микропор, раковин, трещин и др.

Термическая обработка отливок по обычным режимам не устраняет структурные особенности литейной стали. Поэтому для устранения химической неоднородности проводится высокотемпературная гомогенизация и нормализация для подготовки к окончательной термообработке.

Области применения литейных сталей очень широкие:

- диски, звездочки, зубчатые колеса и венцы, шкивы, барабаны и другие детали, к прочности которых предъявляют высокие требования, работающие при статистических и динамических нагрузках (20ГЛ,35ГЛ, 35ХМЛ, 20ХМЛ);

-  корпусные детали гидротурбин, лопасти гидротурбин (20ГСЛ, 20ГСФЛ);

- детали вагонов, металлургического и горнодобывающего оборудования (20Г2ФЛ, 20ФЛ, 30ГЛ, 30ХЛ).

- литые детали экскаваторов (30ХГСФЛ и т.д.)

Стали триботехнического назначения.

Машиностроительные материалы должны обладать не только прочностными свойствами, но и способностью надежно контактировать в подвижных соединениях.

Свойства материалов, обеспечивающих подвижность соединения, определяются условиями оптимизации процесса трения, т.е. они должны обеспечивать необходимость минимизации или, наоборот, максимизации коэффициента трения и повышение устойчивости деталей узлов трения.

Материалы триботехнического назначения подразделяются на три группы: износостойкие материалы; антифрикционные материалы; фрикционные материалы. Стали используют только в качестве износостойких материалов.