2020-06-29
182
Как известно, любые углеродистые стали можно считать самыми распространенными и массовыми конструкционными материалами, применяемыми в химическом и нефтехимическом машиностроении, строительстве, различных отраслях промышленности. Такие материалы принято классифицировать по нескольким признакам. Так, по своему химическому составу они бывают конструкционными и инструментальными, а по качеству – высококачественными, качественными и обыкновенного качества.
Сталь 15 марки следует относить к конструкционным углеродистым качественным сталям, которые имеют относительно низкое процентное содержание углерода: от 0,12 до 0,19%, т.е. в среднем – 0,15%, что и соответствует 15 марке сплава. Если же данный материал получает дополнительное количество какого-либо легирующего элемента, он повышает свои прочностные и антикоррозионные свойства: например, хромированная сталь 15Х включает в себя не менее 1% хрома (Cr), влияющего и на прочность и на протекание диффузных процессов.
Сталь 15 очень популярна в промышленности, поскольку идет на производство винтов, болтов и прочих деталей, отличающихся высокой пластичностью и прочностью. Диапазон рабочих температур для данного сплава весьма широк: от минус 40 С0 до 450 С0. Прошедшая соответствующую термическую обработку, сталь 15 наделяется высокой поверхностной твердостью, что позволяет получать из нее износостойкие гайки, рычаги, кулачки и другие элементы узлов и механизмов. [3]
Таблица 3 – Физические свойства Стали 15
| T | E 10- 5 | a 10-6 | l | р | C | R 109 |
| С0 | МПа | 1/ С0 | Вт/(м·С0) | кг/м3 | Дж/(кг·С0) | Ом·м |
| 20 | 2.01 | – | 53 | 7850 | – | – |
| 100 | 1.92 | 12.4 | 53 | 7827 | 465 | 233 |
| 200 | 1.85 | 13.2 | 53 | 7794 | 486 | 296 |
| 300 | 1.76 | 13.9 | 49 | 7759 | 515 | 387 |
| 400 | 1.56 | 14.4 | 46 | 7724 | 532 | 487 |
| 500 | – | 14.8 | 43 | 7687 | 565 | 607 |
| 600 | – | 15.1 | 39 | 7648 | 586 | 753 |
| 700 | – | 15.3 | 36 | 7611 | 620 | 904 |
| 800 | – | 14.1 | 32 | 7599 | 691 | 1092 |
| 900 | – | 13.2 | 30 | 7584 | 708 | 1140 |
Обозначения физических свойств:
Т – Температура, при которой получены данные свойства, С0;
E – Модуль упругости первого рода, Мпа;
a – Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o – T), 1/ С0;
l – Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м· С0);
р –Плотность материала, кг/м3;
C – Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o – T), Дж/(кг· С0);
R – Удельное электросопротивление, Ом·м;
Таблица 4 – Химический состав в процентах стали 15
| C | 0,12 - 0,19 |
|
| Si | 0,17 - 0,37 | |
| Mn | 0,35 – 0,65 | |
| Ni | до 0,25 | |
| S | до 0,04 | |
| P | до 0,035 | |
| Cr | до 0,25 | |
| Cu | до 0,25 | |
| As | до 0,08 | |
| Fe | ~98 |
Термообработка: состояние поставки.
Температура ковки: начала ковки – 1300 °С, конца ковки – 700 °С. Охлаждение на воздухе.
Твердость материала: HB 10 -1 = 149 Мпа.
Температура критических точек: Ac1 = 735 °С, Ac3(Acm) = 860 °С, Ar3(Arcm) = 840 °С, Ar1 = 685°С.
Свариваемость материала: без ограничений, кроме деталей после химико термической обработки.
Флокеночувствительность: не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.
Обрабатываемость резанием: в горячекатанном состоянии при HB 143
К υ тв. спл = 1,8.
Сталь 15 относится к хорошо свариваемым сталям и может быть сварена без подогрева и без обязательной последующей термообработки, которая применяется только в том случае, если необходимо снять внутренние напряжения металла после сварки.
В качестве заменителей стали 15 могут выступить сталь 10 и сталь 20, обладающие близкими к стали 15 характеристиками.
