класифікація вуглецевих сталей за способом виробництва
Сталі звичайної якості. Залежно від ступеня дезоксидації сталі поділяють на спокійні, напівспокійні й киплячі. Всі вони за однакової масової частки вуглецю мало відрізняються статичною міцністю, проте мають різні пластичні властивості, зумовлені неоднаковою масовою часткою кремнію, яка найбільша в спокійній сталі (0, 15. 0, 30 %) й найменша в киплячій (до 0, 05 %). Через найменшу кількість кремнію, розчиненого у фериті, кипляча сталь найпластичніша. За якістю розрізняють сталі звичайної якості, якісні й високоякісні. Відповідно до призначення сталі поділяють на конструкційні з масовою часткою вуглецю до 0, 65 % та інструментальні з масовою часткою вуглецю в межах від 0, 65 до 1, 35 %. Конструкційні сталі використовують для виготовлення деталей машин, металевих конструкцій та будівельних споруд. Вони мають підвищену масову кількість фосфору (до 0, 07 %) й сірки (до 0, 06 %). Літери ст означають сталь, цифри — умовний номер марки (від 0 до 6) залежно від хімічного складу, літери кп, пс, сп — ступінь дезоксидації (кп — кипляча, пс — півспокійна, сп — спокійна). Сталі звичайної якості постачають замовникам у вигляді листів та вальцьованих напівфабрикатів стандартного профілю. Попередньо розрізують до заданих розмірів, після чого з них виготовляють різні металоконструкції або прості заготовки, призначені переважно для малонавантажених деталей. Заготовки складнішої форми отримують куванням або штампуванням. Марка сталі масова частка елементів, % вуглецю марганцю кремнію ст0 ст1кп ст1пс ст1сп ст2кп ст2пс ст2сп ст3кп ст3пс ст3сп ст3гпс ст3гсп ст4кп ст4пс ст4сп ст5пс ст5сп ст5гпс ст6пс ст6сп не більше ніж 0, 23 - не більше ніж 0, 05 0. 0, 30 не більше ніж 0, 05 0, 05. 0, 30 не більше ніж 0, 05 0, 05. 0, 30 не більше ніж 0, 15 0. 0, 15 не більше ніж 0, 05 0, 05. 0, 30 не більше ніж 0, 15 0, 05. Якісні вуглецеві сталі. Вуглецеві сталі класифікують за кількома ознаками. доевтектоїдні – сталі, які містять від 0, 02 до 0, 8%с, структура яких складається з фериту і перліту; - евтектоїдн і – сталі, які містять 0, 8%с, структура яких складається з перліту; - заевтектоїдні – сталі, які містять понад 0, 8 до 2, 14%с, структура яких складається з перліту і цементиту вторинного. Залежно відступеня дезоксидації сталі поділяють на спокійні, напівспокійні й киплячі. 0, 30 %) і найменша в киплячій (до 0, 05 %). Заякістю розрізняють сталі звичайної якості, якісні та високоякісні. Відповідно допризначеннясталі поділяють на конструкційні з масовою часткою вуглецю до 0, 65 % та інструментальні з масовою часткою вуглецю в межах від 0, 65 до 1, 35 %. Металургійний завод, що виплавляє ці сталі, гарантує не лише хімічний склад, але й механічні властивості. Спокійні сталі маркують без індексу сп. Наприклад, сталь 45 — спокійна; вона має в середньому 0, 45 % вуглецю. Зі збільшенням у сталі кількості вуглецю від 0, 08 до 0, 60 % її міцність. В у нормалізованому стані зростає від 320 до 680 мпа, а відносне видовження. Зменшується від 33 до 12 %. Ці сталі мають підвищену оброблюваність, для чого часто підвищують вміст сірки (до 0, 3%), фосфору (до 0, 15%) і марганцю (0, 70 – 1, 55%). Такі сталі маркують літерою а та цифрами, які показують середній вміст вуглецю (а12, а20). Залізо — один з найпоширеніших на землі металів. Земна кора містить 4, 2 % заліза, або 755. Однак лише приблизно сорокова частина цієї кількості сконцентрована у вигляді родовищ, придатних для розробки. На поверхню земної кулі щороку випадають тисячі тонн метеоритної речовини, що містить до 90 % заліза. Його маса становить близько 60 т. Цікаво, що залізо міститься в гемоглобіні — речовині, яка забезпечує киснем тканини живих організмів. Саме залізу кров завдячує своїм червоним кольором. Вперше залізо в крові людини виявив француз мері. Загальна кількість цього елемента в крові людини становить усього 3. Сталь — це сплав заліза з вуглецем (з вмістом вуглецю у сплаві до 2, 14 %). Вуглецева сталь, крім основи (заліза і вуглецю), містить постійні домішки (до 0, 4 % силіцію, до 0, 8 % мангану, до 0, 07 % фосфору і до 0, 06 % сірки). Манган є корисною домішкою. Він розчиняється у фериті, зміцнює його, утворює карбід мn3с, підвищує механічні властивості. Сірка утворює із залізом легкоплавку евтектику fe — fes, яка надає сталі червоноламкості — підвищує крихкість за температур гарячої обробки. Вона знижує стійкість сталі до спрацювання. Фосфор, навпаки, надає сталі холодоламкості — підвищує її крихкість за нормальної і, особливо, за знижених температур. Він також знижує ударну в язкість сталі. У зв язку з цим фосфор і сірка вважаються шкідливими домішками в сталях і суворо обмежуються. Цей вміст є одним із показників якості сталі. Зі збільшенням його вмісту в сталі утворюється більше твердої складової — цементиту.
Тому сталь стає міцнішою і твердішою, але менш пластичною. Кисень, азот, водень знаходяться в сталі у вигляді твердого розчину в фериті або утворюють хімічні сполуки (нітриди, оксиди), або перебувають у вільному стані у шпарах металу.
За структурою сталь поділяють. Доевтектоїдну, яка містить до 0, 8% с; евтектоїдну, яка містить 0, 8 % с; заевтектоїдну, яка містить 0, 80. За хімічним складом сталі бувають маловуглецеві (до 0, 3 % с), середньовуглецеві (0, 3. 0, 65% с) і високовуглецеві (від 0, 65% до 1, 35 % с). Конструкційну сталь застосовують для виготовлення деталей машин і конструкцій. Вона повинна мати задовільні технологічні властивості й досить високу міцність, пластичність і в язкість. інструментальну сталь (містить 0, 65. 1, 35 % с) використовують для виготовлення різних інструментів для обробки металів і металевих сплавів, а також деревини. За якістю сталі є звичайної якості з вмістом сірки до 0, 06 % і фосфору до 0, 07 %, якісні — сірки не більше ніж 0, 04 % і фосфору не більше ніж 0, 035 %, високоякісні — сірки не більш як 0, 025 % і фосфору не більше ніж 0, 018%. Вуглецеві конструкційні сталі, їх маркування і застосування. Нині у машинобудуванні найбільше застосовують вуглецеві конструкційні сталі, які поділяють на сталі звичайної якості та якісні. Вуглецеві конструкційні сталі звичайної якості застосовують для виготовлення металевих конструкцій і деталей машин та будівельних споруд. Вуглецеві конструкційні сталі звичайної якості позначають літерами і цифрами. Кипляча сталь найпластичніша завдяки найменшому вмісту силіцію (до 0, 05 %). Марки сталі (із вмістом 0, 3 % і більше вуглецю) термічно обробляються, з них виготовляють таври, швелери, рейси, труби, кріпильні вироби для тракторів, автомобілів і сільськогосподарських машин; тяги, кронштейни, вали, черв яки, осі для сільськогосподарських машин; шестерні, зірочки, які несуть рівномірне навантаження та ін. Якісні конструкційні сталі виплавляють, як правило, в мартенівських печах (частково в електропечах і кисневих конверторах). Ці сталі призначені для виготовлення виробів, які піддаватимуться термічній обробці, тому регламентують масову частку хімічних елементів (табл. У разі спокійної сталі ступінь розкислення не позначають. Випускають сталь таких марок. 10кп, 10пс, 10, 15пс, 15кп, 15, 20кп, 20пс, 20, 25, зо, 35, 40. Наприклад, 10 — вуглецева конструкційна якісна сталь з вмістом вуглецю 0, 10 %, сталь 70 — 0, 70 % вуглецю. Маловуглецеві сталі (до 0, 3 % с) мають високу пластичність, тому з них виготовляють вироби холодним штампуванням (сталь 10 застосовують для штампування кузовів автомобілів), куванням, проте вони недостатньо міцні. Маловуглецеві сталі широко використовують також для зварних конструкцій. Середньовуглецеві сталі марок зо. 65 мають підвищену міцність, твердість, але меншу пластичність, ніж маловуглецеві. Високовуглецеві сталі марок 65. 85 відрізняються високою твердістю і міцністю. Пружини, ресори, троси, стрічки, лапи культиваторів. А12, а20, азо, а35 (літера а — автоматна сталь, число — середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка). Автоматна сталь має вміст сірки до 0, 03 % і фосфору до 0, 15%. Сірка утворює в сталі сульфіт mns, виявляючи мастильні дії на різальний інструмент, а фосфор сприяє утворенню ламкості стружки і одержанню чистої блискучої поверхні при різанні. Така сталь має підвищену здатність оброблятися різанням, тому її використовують для обробки на верстатах - автоматах. Застосовують цю сталь для виготовлення маловідповідальних деталей (переважно кріпильних). Вуглецеві інструментальні сталі, їх маркування і застосування. Вуглецеві інструментальні сталі характеризуються високою міцністю і твердістю, тому їх використовують для виготовлення різальних, вимірювальних та інших інструментів. Ці сталі містять від 0, 7. Вуглецеві інструментальні сталі за вмістом сірки і фосфору поділяють на якісні (у7 - у13) і високоякісні (у7а - у13а). Якість стали визначається кількістю присутніх в ній шкідливих домішок - сірки і фосфору.
Залежно від їх допустимої кількості стали поділяються за якістю на наступні групи. • сталі звичайної якості. 0, 07%; • якісні стали. 0, 035%; • високоякісні стали. 0, 025%; • особовисококачественная стали. Кількість шкідливих домішок залежить від способу виробництва. Високоякісні стали не схильні до красноломкості, оскільки сірка в малих кількостях, допустимих в цих сталях, розчиняється в фериті і в металі не утворюється сульфидная евтектика. Електрошлаковим переплавом (ешп), вакуумнодуговим (вдп) переплавом або вакуумированием рідкої сталі в ковші та ін. Так, переплав електросталі під шаром спеціального шлаку знижує вміст сірки до 0, 002. 0, 008 %; різні методи вакуумного переплаву практично повністю виводять з металу гази. Разом з тим наявність у сталі сірки і фосфору може бути корисним. Так, підвищений вміст сірки (0, 08. 0, 35%) і фосфору (0, 06. 0, 15%) в автоматних сталях покращує оброблюваність різанням (див. Вуглецеві сталі випускаються звичайної якості, якісні і високоякісні; леговані стали - якісні, високоякісні і особовисококачественная. Стали звичайного якості позначають буквами ст і цифрою, що вказує порядковий номер стали. Ст0, ст1, ст2, ст3, ст4, ст5, ст6. Чим більше цифра в марці, тим вищий вміст вуглецю і міцності властивості, але нижче пластичність. Так, в залежності від марки (номера) стали вміст вуглецю в них збільшується від 0, 06 до 0, 43%, зростають межа міцності (ац) від 300 до 600 мпа і межа плинності. 02) з 150 до 300 мпа, а відносне подовження. ) знижується від 32 до 14%. Якісні стали є машинобудівними сталями і застосовуються для виготовлення деталей машин (конструкційні сталі) або інструментів (інструментальні сталі). Для забезпечення необхідних властивостей вони піддаються термічній обробці і тому поставляються з гарантованим хімічним складом, який вказується в позначенні марки. Конструкційні вуглецеві сталі позначаються цифрами, що вказують середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка. Гостом для кожної марки стали встановлені межі вмісту вуглецю; наприклад, сталь 20 (0, 18. 0, 22% с), сталь 25 (0, 23. 0, 27% с), сталь 40 (0, 37. Цифри, що позначають марку стали, виходять округленням концентрації вуглецю до найближчого числа, кратного п яти. інструментальні вуглецеві сталі містять від 0, 7 до 1, 3% с і позначаються літерою у і цифрами, що показують середній вміст вуглецю в десятих частках відсотка. Наприклад, у8а, у10а, у12а. Цифра, що стоїть попереду позначення марки, вказує на середнє зміст вуглецю в сотих частках відсотка в конструкційних і в десятих частках відсотка в інструментальних сталях; якщо в інструментальних сталях перша цифра відсутня, то вміст вуглецю близько 1%. Легуючі компоненти позначаються буквами. X - хром, н - нікель, к - кобальт, с - кремній, м - молібден, г - марганець, в - вольфрам, ф - ванадій, т - титан, б - ніобій, д - мідь, р - бор, ц - цирконій, ю - алюміній. Цифра, що стоїть за буквою, означає середній вміст (масову частку) даного компонента в процентах. Якщо цифра відсутня, то його зміст становить близько 1%. Це вольфрам і молібден (0, 25. 0, 5%), титан і алюміній (до 0, 1%), ванадій (до 0, 2%). В цьому випадку літери, які позначають такі компоненти, ставляться, а цифри немає. Буква а, що стоїть в кінці позначення марки, вказує на те, що сталь є високоякісною, тобто містить невелику кількість сірки і фосфору.
Якщо буква а варто в середині позначення марки, то вона вказує на присутність в стали азоту в якості легуючого компонента. Сталь 40х - легована якісна, містить близько 0, 4% вуглецю і 1% хрому; сталь 12хнза - легована високоякісна, містить близько 0, 12% вуглецю, 1% хрому і 3% нікелю; сталь хвг - інструментальна легована, містить близько 1% вуглецю, 1% хрому, 1% вольфраму і 1% марганцю. Воно наводиться окремо у відповідних розділах. Сталями називають залізовуглецеві сплави, які містять до 2, 14% вуглецю. Крім вуглецю у вуглецевій сталі завжди є кремній, марганець, сірка і фосфор, а також кисень, азот, водень та ін. Твердість нв границя міцності при розтягу.
В і границя пружності. Пр безперервно збільшується з підвищенням вмісту вуглецю до 1, 2%, одночасно зменшується відносне видовження. Постійні домішки в сталі звичайно містяться в таких межах (%). Кремнію до 0, 5%, марганцю до 0, 8%, фосфору і сірки до 0, 05% кожного. ^ марганець і кремній є корисними домішками, вони зміцнюють сталь, хоча у зазначених межах істотного впливу на властивості сталі не виявляють. Марганець і кремній є добрими розкислювачами сталі, крім того, марганець знешкоджує вплив сірки, утворюючи з нею сполуку mns, яка частково виділяється в шлак. Сірка є шкідливою домішкою, вона не розчиняється в залізі, як інші домішки, а утворює з ним хімічну сполуку fes (сірчисте залізо). Сірчисте залізо з залізом утворює евтектику fes – s з температурою плавлення 985 0 с. При затвердінні сталі ця евтектика розміщується у вигляді легкоплавких оболонок навколо зерен. Наявність таких оболонок є причиною червоноламкості (крихкості при червоному розжарюванні) з підвищеним вмістом сірки при гарячій обробці (куванні, прокатуванні та ін. Оболонки розплавлюються, в результаті чого між зернами втрачається зв’язок і утворюються тріщини. Крім того, сірка знижує пластичність і міцність сталі, опір стиранню та корозійну стійкість. Фосфор надає сталі холодноламкості (крихкість при звичайній і зниженій температурі). Це пояснюється тим, що фосфор спричиняє сильну внутрішньокристалічну ліквацію (тому що його присутність збільшує інтервал температури між початком і кінцем затвердіння – точками ліквідусу і солідусу) і сприяє зростанню зерна в металі. Відповідно з діаграмою стану залізо – цементит, усі вуглецеві сталі у відпаленому стані при кімнатній температурі мають п’ять видів структур. Ці сталі носять назву доевтектоідних. Евтектоідна сталь містить в собі рівно 0, 8% вуглецю і має структуру перліту.
Заевтектоідна сталь містить в собі від 0, 8% до 2, 14% вуглецю і має структуру перліту і цементиту вторинного, розташованого у вигляді тонкої білої сітки навколо зерен перліту.
1 що являє собою сталь. 5 як маркують вуглецеві сталі. Сталями називають залізовуглецеві сплави, які містять до 2, 14 % вуглецю. Крім вуглецю у вуглецевій сталі завжди є кремній, марганець, сірка і фосфор, кисень, азот, водень та ін. Твердість нв, межа міцності на розтяг. Безперервно збільшуються з підвищенням вмісту вуглецю до 1, 2 %, одночасно зменшується відносне видовження. Марганець і кремній є корисними домішками, вони зміцнюють сталь, хоча у зазначених межах істотного впливу на властивості сталі не виявляють. Марганець і кремній є добрими розкислювачами сталі; крім того, марганець знешкоджує вплив сірки, утворюючи з нею сполуку mns, яка частково видаляється в шлак. Сірчисте залізо із залізом утворює евтектику fes - fe з температурою плавлення 985 0 с. При твердінні сталі ця евтектика розміщується у вигляді легкоплавких оболонок навколо зерен. Оболонки розплавляються, в результаті чого між зернами втрачається зв’язок і утворюються тріщини. Це пояснюється тим, що фосфор дуже сприяє внутрішній кристалічній ліквації (тому що його присутність збільшує інтервал температури між початком і кінцем твердіння – точками ліквідусу і солідусу) і сприяє зростанню зерна в металі. Діаграма залізо - вуглець є фундаментом науки про сталь і чавун. Відповідно з діаграмою стану залізо - цементит, усі вуглецеві сталі у відпаленому стані при кімнатній температурі мають п’ять видів структур. Ці сталі носять назву доевтектоїдних. Евтектоїда сталь має структуру перліту і містить у собі рівно 0, 8 % вуглецю; заевтектоїдна сталь має структуру перліту і цементиту вторинного, розташованого у вигляді тонкої білої сітки навколо зерен перліту.
0, 04 %), підвищеної якості (s. За структурою у відпаленому стані. Доевтектоїдні, евтектоїдні, заевтектоїдні. Залежно від призначення вуглецеву сталь поділяють на конструкційну та інструментальну.
Конструкційну сталь поділяють на сталь звичайної якості і якісну.
Конструкційну вуглецеву сталь звичайної якості (за гост 380 - 94) виготовляють таких марок. Означають сталь, цифри – умовний номер марки (залежно від хімічного складу сталі і механічних властивостей), проте номер у цих сталях не вказує на кількісний вміст вуглецю. індекси після номера показують ступінь розкислення. Кп – кипляча, пс – напівспокійна, сп – спокійна. Сталі звичайної якості випускають у вигляді листового і сортового прокату, вони призначені для виготовлення будівельних конструкцій, арматури, кріплень, деталей машин, які не несуть підвищених навантажень. Для маркування продукції використовують фарбу (таблиця 1). 0 червоний і зелений ст. 3 гсп синій і коричневий ст. 1 жовтий і чорний ст. 5 гпс зелений і коричневий ст. 3 гпс червоний і коричневий ст. 6 синій вуглецеву якісну сталь виплавляють у кисневих конвертерах, мартенівських та електричних печах. Вуглецева якісна сталь (гост 1050 - 88) випускається двох груп. Група 1 - з нормальним вмістом марганцю марок 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 15кп, 15пс, 15, 20кп, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58 (55пп), 60, 65, 70, 75, 80, 85. В довідковій літературі приводиться їх хімічний склад за наступними елементами. Вуглець, кремній, марганець, сірка, фосфор, хром, нікель. Білою, якщо сталі мають вуглецю від 0, 08 до 0, 2 %; білою та жовтою – від 0, 25 до 0, 4 %; білою та коричневою – від 0, 45 до 0, 85 %. Якісна сталь перевищує сталь звичайної якості за однорідністю, є чистішою за вмістом сірки і фосфору, неметалічних включень і має вужчі межі вмісту вуглецю. із цієї сталі роблять відповідальні деталі машин і механізмів, поковки, штамповки, калібровані прутки, сріблянку (світлі круглі прутки точних розмірів із спеціальною обробкою поверхні). Киплячі сталі мають невелику міцність і велику пластичність. Так, сталь 08 застосовують для штампування кузовів автомобілів. Низьковуглецеві спокійні сталі марок 08 - 25 добре зварюються, обробляються холодною штамповою. Сталі 15, 20, 25 застосовують також для цементованих деталей. Сталь58 (55пп) характеризується зниженою прогартованністю (пп). Вона загартовується на глибину 1 - 2 мм, а серцевина залишається в’язкою. інструментальну сталь виплавляють у мартенівських та електричних печах і використовують для виготовлення інструментів – різальних, вимірювальних, ударних тощо, наприклад, ножі, молотки, тавра, напилки, столярний інструмент. інструментальну сталь поділяють на якісну і високоякісну.
Сталь інструментальну якісну позначають літерою у і цифрою, або цифрами, що вказують на вміст вуглецю в десятих долях відсотка (наприклад, у7, у8, у9, у10, у11, у12, у13). Сталь інструментальна високоякісна містить менше домішок (знижений вміст сірки і фосфору до 0, 03 % кожного), ніж якісна; при маркуванні їй додають літеру а в кінці марки (наприклад, у7а, у8а, у9а, у10а, у11а, у12а, у13а).
Коментарі
Дописати коментар