2014-02-09
389
1.1.1 Сталь - сплав железа с углеродом при содержании углерода до 2,14%. Кроме того, в состав стали обычно входят марганец, кремний, сера и фосфор, которые попадают в сталь из руды или кокса. Некоторые элементы могут быть введены специально (легирующие элементы) для улучшения физико-химических свойств).
Углеродистые конструкционные стали подразделяются на стали обыкновенного качества и качественные.
Стали обыкновенного качества (ГОСТ380-94) изготавливают следующих марок Ст0, Ст1, Ст2,..., Ст6 (с увеличением номера возрастает содержание углерода, например, Ст4 - углерода 0.18-0.27%, марганца 0.4-0.7%).
Стали обыкновенного качества, особенно кипящие, наиболее дешевые. Стали отливают в крупные слитки, вследствие чего в них развита ликвация и они содержат сравнительно большое количество неметаллических включений.
С повышением условного номера марки стали возрастает предел прочности (σв) и текучести (σ0.2) и снижается пластичность (δ, ψ). Например, Ст3сп имеет σв=380…490МПа, σ0,2=210…250МПа, δ=25…22%.
|
|
|
Из сталей обыкновенного качества изготавливают прокат: балки, швеллеры, уголки, прутки, а также листы, трубы. Эти стали широко применяют в строительстве для сварных конструкций.
Таблица 1 – Классификация сталей
| По химическому составу | По качеству (по содержанию | |||
| По | По содержанию | |||
| содержанию | легирующих | По назначению | серы S и фосфора Р) | По степени раскисления |
| углерода | элементов | |||
| Малоуглеродис- | Низколегированные, | Конструкционные– | Обыкновенного | Спокойные (при варке |
| тые С <0,25% | легирующих элементов | для строительных | качества | полностью раскислен- |
| < 2,5% | элементов и деталей | S<0,06%, | ные), в конце маркиров- | |
| Среднеуглеро- | машин и приборов, | Р<0,07% | ки – «сп» | |
| дистые | Среднелегированные, | Инструментальные– | Качественные | |
| С 0,25...0,6% | легирующих элементов | для изготовления | S<0,035%, | Полуспокойные – «пс» |
| 2,5…10% | режущего инструмента, штампов и т. п. | Р<0,035% Высококачественные | ||
| Высокоуглеро- | ные | Кипящие - «кп». | ||
| дистые | Высоколегированные, | С особыми физичес- | S<0,025%, | |
| С>0,6% | легирующих элементов | кими свойствами | Р<0,025% | |
| > 10% | (магнитные, электротехнические и т.д.) С особыми химичес- кими свойствами (нержавеющие, жаростойкие и т.д.) | Особовысококачественные S<0,015%, P<0,025% |
С повышением содержания в стали углерода свариваемость ухудшается. Поэтому стали Ст5 и Ст6, с более высоким содержанием углерода, применяют для элементов строительных конструкций, не подвергаемых сварке.
Качественные углеродистые стали (ГОСТ 1050-88) маркируют цифрами 08, 10, 15,..., 75, которые указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.
|
|
|
Низкоуглеродистые стали (С<0.25%) 05кп, 08, 07кп, 10, 10кп обладают низкой прочностью и высокой пластичностью (σв=330…340МПа, σ0.2=230…280МПа, δ=33…31%). Высокая пластичность этих сталей позволяет изготавливать изделия штамповкой и вытяжкой (детали кузовов автомобилей, металлическая посуда и т.д.).
Стали без термической обработки используют для малонагруженных деталей, ответственных сварных конструкций, а также для деталей машин, упрочняемых цементацией.
Среднеуглеродистые стали (0.3-0.5% С) 30, 35,..., 55 применяют после нормализации, улучшения и поверхностной закалки для самых разнообразных деталей во всех отраслях промышленности. Эти стали, по сравнению с низкоуглеродистыми, имеют более высокую прочность при более низкой пластичности (σв=500...600МПа, σ0.2=300...360МПа, δ =21...16%).
Стали с высоким содержанием углерода (0.6-0.85% С) 60, 65,..., 85 обладают высокой прочностью, износостойкостью и упругими свойствами. Из этих сталей изготавливают пружины и рессоры, шпиндели, замковые шайбы, прокатные валки и т.д.
Легированные конструкционные стали (ГОСТ4543-71) применяют в тех случаях, когда выигрыш от повышения нагрузочной способности детали машины превышает повышение стоимости материала. Естественно, чем больше легирующих элементов содержит сталь, чем они дороже, тем дороже и сама сталь.
Поэтому наиболее широкое применение в строительстве получили низколегированные стали, а в машиностроении - легированные стали.
Легированные конструкционные стали маркируют цифрами и буквами. Двухзначные цифры, приводимые в начале марки, указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы справа от цифры обозначают легирующий элемент. Пример, сталь 12Х2Н4А содержит 0.12% С, 2% Cr, 4% Ni и относится к высококачественным, на что указывает в конце марки буква ″А″.
Причем для обозначения легирующих элементов в марках легированных сталей приняты следующие условные сокращения:
А – азот, К – кобальт, Т – титан, Б – ниобий, М – молибден, Ф – ванадий,
В – вольфрам, Н – никель, Х – хром, Г – марганец, П – фосфор, Ц – цирконий, Д – медь, Р – бор, Ю – алюминий, Е – селен, С – кремний, Ч – редкоземельные металлы.
Цифра после буквы, обозначающей легирующий элемент, указывает на содержание этого элемента в процентах. Если цифры нет, то сталь содержит 0,8-1,5% легирующего элемента, за исключением молибдена и ванадия (содержание которых в сталях обычно до 0,2-0,3%), а также бора (в стали с буквой Р его должно быть не менее 0,001%).
