Качественные углеродистые стали

Качественные стали поставляют с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В). Степень раскисленности, в основном, спокойная.

Конструкционные качественные углеродистые стали маркируются двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, если она отличается от спокойной.

Сталь 08 кп, сталь 10 пс, сталь 45.

Содержание углерода, соответственно, 0,08 %, 0,10 %, 0.45 %.

Инструментальные качественные углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента.

Сталь У8, сталь У13.

Содержание углерода, соответственно, 0,8 % и 1,3 %

Инструментальные высококачественные углеродистые стали. Маркируются аналогично качественным инструментальным углеродистым сталям, только в конце марки ставят букву А, для обозначения высокого качества стали.

Сталь У10А.

Качественные и высококачественные легированные стали

Обозначение буквенно-цифровое. Легирующие элементы имеют условные обозначения, Обозначаются буквами русского алфавита.

Обозначения легирующих элементов: Х – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам, К – кобальт, Т – титан,

А – азот (указывается в середине марки), Г – марганец, Д – медь, Ф – ванадий, С – кремний, П – фосфор, Р – бор, Б – ниобий, Ц – цирконий, Ю – алюминий

Легированные конструкционные стали

Сталь 15Х25Н19ВС2

В начале марки указывается двухзначное число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы. Число, следующее за условным обозначение элемента, показывает его содержание в процентах,

Если число не стоит, то содержание элемента не превышает 1,5 %.

В указанной марке стали содержится 0,15 % углерода, 35% хрома, 19 % никеля, до 1,5% вольфрама, до 2 % кремния.

Для обозначения высококачественных легированных сталей в конце марки указывается символ А.

Легированные инструментальные стали

Сталь 9ХС, сталь ХВГ.

В начале марки указывается однозначное число, показывающее содержание углерода в десятых долях процента. При содержании углерода более 1 %, число не указывается. Далее перечисляются легирующие элементы, с указанием их содержания. Некоторые стали имеют нестандартные обозначения.

Быстрорежущие инструментальные стали

Сталь Р18

Р – индекс данной группы сталей (от rapid – скорость). Содержание углерода более 1%. Число показывает содержание основного легирующего элемента – вольфрама.

В указанной стали содержание вольфрама – 18 %.

Если стали содержат легирующие элемент, то их содержание указывается после обозначения соответствующего элемента.

Шарикоподшипниковые стали

Сталь ШХ6, сталь ШХ15ГС

Ш – индекс данной группы сталей. Х – указывает на наличие в стали хрома. Последующее число показывает содержание хрома в десятых долях процента, в указанных сталях, соответственно, 0,6 % и 1,5 %. Также указываются входящие с состав стали легирующие элементы. Содержание углерода более 1 %.

Классификация и маркировка чугунов

В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:

белый чугун – углерод в связанном состоянии в виде цементита, в изломе имеет белый цвет и металлический блеск;

серый чугун – весь углерод или большая часть находится в свободном состоянии в виде графита (графитные включения имеют форму кривых пластинок), а в связанном состоянии находится не более 0,8 % углерода. Из-за большого количества графита его излом имеет серый цвет. СЧ 10, СЧ 15 (цифра означает временное сопротивление кгс/мм²).

На изломе цвет белый – отсутствие графита в свободном состоянии. Серый – наличие какого-то количества свободного углерода (СЧ10, цифра означает временное сопротивление (гарантируемую прочность) кгс/мм2).

Графитными включениями можно управлять, придавая чугуну те или иные механические свойства в зависимости от формы и размеров включений.

Чугуны бываю высокопрочные (содержат графит в геометрически правильной шаровидной форме, почти не концентрирующей напряжений и потому обеспечивающей чугуну наибольшую прочность (ВЧ38-17, цифры отражают прочность и пластичность).

Высокопрочный чугун содержит графит в геометрически правильной шаровидной форме, почти не концентрирующей напряжений и потому обеспечивающей чугуну наибольшую прочность сочетающуюся с удовлетворительной пластичностью. В его маркировке отражены прочность и пластичность: ВЧ38-17, ВЧ70-2, ВЧ120-2 и т. д.

Данный чугун получается в результате модифицирования серого чугуна специального состава небольшими добавками (0,03— 0,07 %) магния или церия. Из него отливают ответственные детали, например коленчатые валы автомобильных и судовых двигателей.

Ковкий чугун содержит графит в хлопьевидной форме. Это обеспечивает ему значительно более высокую, чем у серого, но несколько меньшую, чем у высокопрочного чугуна прочность, сочетающуюся с некоторым запасом пластичности (КЧ 30-6).

Его получают путем длительного (70—80 ч) графитизирующего отжига отливок из белого чугуна специального состава при темпе­ратуре 970—740 °С, во время которого происходит частичный или полный распад цементита с образованием свободного углерода — графита в виде хлопьев.

Ковкий чугун применяется для изготовления литых деталей, подвергающихся в работе небольшим ударным нагрузкам (рычаги, педали, кожухи и т. д.).

Легированной сталью называется такая сталь, в которую кроме углерода вводятся один или несколько других элементов, называемых легирующими, с целью улучшения ее механических и технологических свойств или получения каких-либо новых служебных свойств, не присущих углеродистым сталям.

По назначению легированные стали делятся на конструкционные, инструментальные и стали и сплавы с особыми свойствами. В легированных деталях должно быть не менее 50 % железа, при меньших количествах получаются сплавы с особыми свойствами.

Для улучшения механических свойств в конструкционные легированные стали вводятся такие элементы, как хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, титан и бор, а также марганец и кремний в количествах, превышающих их обычное содержание в углеродистых сталях.

Легированные конструкционные стали

Элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях с целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами, а стали – легированными.

Cодержание легируюших элементов может изменяться в очень широких пределах: хром или никель – 1% и более процентов; ванадий, молибден, титан, ниобий – 0,1… 0,5%; также кремний и марганец – более 1 %. При содержании легирующих элементов до 0,1 % – микролегирование.

В конструкционных сталях легирование осуществляется с целью улучшения механических свойств (прочности, пластичности). Кроме того меняются физические, химические, эксплуатационные свойства.

Легирующие элементы повышают стоимость стали, поэтому их использование должно быть строго обоснованно.

Маркировка легированных конструкционных сталей

Сталь 15Х25Н19ВС2

В начале марки указывается двухзначное число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы. Число, следующее за условным обозначение элемента, показывает его содержание в процентах,

Если число не стоит, то содержание элемента не превышает 1,5 %.

В указанной марке стали содержится 0,15 % углерода, 25% хрома, 19 % никеля, до 1,5% вольфрама, до 2 % кремния.

Для обозначения высококачественных легированных сталей в конце марки указывается символ А.

Достоинства легированных сталей:

- особенности обнаруживаются в термически обработанном состоянии, поэтому изготовляются детали, подвергаемые термической обработке;

- улучшенные легированные стали обнаруживают более высокие показатели сопротивления пластическим деформациям;

- легирующие элементы стабилизируют аустенит, поэтому прокаливаемость легированных сталей выше;

- возможно использование более «мягких» охладителей (снижается брак по закалочным трещинам и короблению), так как тормозится распад аустенита;

- повышаются запас вязкости и сопротивление хладоломкости, что приводит к повышению надежности деталей машин.

Недостатки:

- подвержены обратимой отпускной хрупкости II рода;

- в высоколегированных сталях после закалки остается аустенит остаточный, который снижает твердость и сопротивляемость усталости, поэтому требуется дополнительная обработка;

- склонны к дендритной ликвации, так как скорость диффузии легирующих элементов в железе мала. Дендриты обедняются, а границы – междендритный материал – обогащаются легирующим элементом. Образуется строчечная структура после ковки и прокатки, неоднородность свойств вдоль и поперек деформирования, поэтому необходим диффузионный отжиг.

- склонны к образованию флокенов.

6.4 Цветные металлы и их сплавы. Основные виды сплавов на основе алюминия, меди, титана, их маркировка, структура, свойства и виды обработки. Подшипниковые сплавы