|
|
Конструкционные стали
Презентация по материаловедению на тему «Конструкционные стали» Конструкционные стали Это такие стали которые обладают определенным комплексом механических свойств, обеспечивающего длительную и надежную работу материала в условиях эксплуатации, и хороших технологических свойств (обрабатываемости давлением, резанием, закаливаемости, свариваемости и т.д.) Такие стали используются для изготовления деталей машин, строительных конструкций и др. Основные требования, предъявляемые к конструкционным сталям - сочетание высокой прочности и достаточной вязкости, хорошие технологические свойства и экономичность.
Классификация сталей может быть:
По химическому составу
По равновесной структуре
По степени раскисления
По качеству
По назначению
По способу выплавки
По прочности
Классификация по химическому составу
углеродистые
легированные
Низкоуглеродистые
С до 0,25%
Среднеуглеродистые
С 0,3 – 0,6 %
Высокоуглеродистые
С от 0,65%
Низколегированные (содержание легирующих
элементов не превышает 5% )
Высоколегированные (ЛЭ более 10 %)
Среднелегированные (ЛЭ от 5 до 10 %)
- Легированные стали в зависимости от введенных элементов подразделяют на хромистые, марганцевые, хромоникелевые и многие другие.
Cr – повышает твердость (HRB) и предел прочности (σв) (до 2% ) Ni – повышает предел прочности (σв) , ударную вязкость (KCU), коррозионную стойкость (1-5%) Mn– повышает прочность (1,5%) W - повышает твердость (HB), образует твердые карбиды (0,8-1,2%) Mo - повышает предел прочности (σв) , предел текучести (σ0,2) , коррозионную стойкость (0,2-0,4%) V – повышает твердость (HRB или HRC), предел прочности (σв). Измельчает зерно, образует твердые карбиды (до 0,3%) Ti - повышает предел прочности (σв) , улучшает обрабатываемость, коррозионную стойкость (0,1%) Со – повышает ударную вязкость (KCU), жаропрочность и магнитные свойства (до 5%)
Классификация по равновесной структуре
Доэвтектоидные
до 0,8%С
(феррит+перлит(цементит 3))
Эвтектоидные
0,8%С
(перлит)
Заэвтектоидные
0,8-2,14%С
(Перлит +цементит 2)
Классификация по степени
раскисления*
Спокойные
(Si 0.03 -0.12%)
Полуспокойные
(Si 0.05-0.17)
Кипящие
( Si менее 0,07%)
*Степень раскисления определяется содержанием кремния (Si) в этой стали.
- Раскисление – процесс удаления из жидкого металла кислорода, проводимый для предотвращения хрупкого разрушения стали при горячей деформации.
- спокойные стали – стали, получаемые полным раскислением металла в печи, а затем в ковше, содержат минимальное количество закиси железа, что обеспечивает «спокойное» застывание металла в изложнице, происходящее с уменьшением объема. В верхней части слитка образуется усадочная раковина и околоусадочная рыхлость, удаляемые отрезкой или отрубкой при прокате. - кипящие стали - стали, полностью нераскисленные и содержащие поэтому до затвердевания повышенное количество FeO. При застывании в изложнице закись железа FeO реагирует с углеродом металла, образуя CO/ выделение этих пузырьков в металле создает впечатление, что он кипит. В слитке кипящей стали образуется большое количество газовых пузырей, вследствие чего практически отсутствует усадочная раковина - полуспокойные стали – стали промежуточного типа - Под качеством стали понимают совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства.
Качество конструкционных сталей определяется содержанием вредных примесей, таких как, сера S и фосфор P. Фосфор придает стали хладноломкость, сера придает стали красноломкость.
Классификация по качеству
обыкновенные
качественные
высококачественные
Особо высококачественные
Качество сталей Качество сталей - Стали обыкновенного качества
(S до 0,06%; Р до 0,08%). Широко применяются в строительстве и машиностроении, как наиболее дешёвые, технологичные, обладающие необходимыми свойствами при изготовлении конструкций массового назначения. В основном эти стали используют в горячекатанном состоянии без дополнительной термической обработки с ферритно-перлитной структурой. В зависимости от последующего назначения конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества подразделяют на три группы: А, Б, В. - Стали группы А
Поставляются с определёнными регламентированными механическими свойствами. Их химический состав не регламентируется. Эти стали применяются в конструкциях, узлы которых не подвергаются горячей обработке — ковке, горячей штамповке, термической обработке и т. д. В связи с этим механические свойства горячекатаной стали сохраняются. - Стали группы Б
Поставляются с определённым регламентированным химическим составом, без гарантии механических свойств. Эти стали применяются в изделиях, подвергаемых горячей обработке, технология которой зависит от их химического состава, а конечные механические свойства определяются самой обработкой. - Стали группы В
Поставляются с регламентируемыми механическими свойствами и химическим составом. Эти стали применяются для изготовления сварных конструкций. Их свариваемость определяется химическим составом, а механические свойства вне зоны сварки определены в состоянии поставки. Такие стали применяют для более ответственных деталей Маркировка - Маркировка
Основные марки конструкционных углеродистых сталей обыкновенного качества: Ст1КП2; БСт2ПС; ВСт3ГПС; Ст4-2; … ВСт6СП3. Буква перед маркой показывает группу стали. Сталь группы А — буквой не обозначается. Ст — показывает, что сталь обыкновенного качества. Первая цифра — номер по ГОСТу (от 0 до 6). Буква Г после первой цифры — повышенное содержание марганца (Mn)-(служит для повышения прокаливаемости стали). СП; ПС; КП — степень раскисления стали. Вторая цифра — номер категории стали (от 1 до 6 — основные механические свойства). Сталь 1-ой категории цифрой не обозначается. Тире между цифрами указывает, что заказчик не предъявлял требований к степени раскисления стали. - Применение
Ст1; Ст2 — проволока, гвозди, заклёпки. Ст3; Ст4 — крепёжные детали, фасонный прокат. Ст5; Ст6 — слабонагруженные валы, оси. - Качественные стали
Выплавляют с соблюдением более строгих условий в отношении состава шихты, ведения плавки и разливки. Так же предъявляют более высокие требования относительно состава: меньшее содержание серы ( до 0,04%) , и фосфора (до 0,035-0,04%) Качественными углеродистыми сталями являются стали марок: Сталь08; Сталь10; Сталь15 …; Сталь78; Сталь80; Сталь85. Также к этому классу относятся с повышенным содержанием марганца (Mn — 0.7-1.0 %): Сталь 15Г; 20Г … 65Г, имеющие повышеннную прокаливаемость. - Маркировка
Сталь — слово «Сталь» указывает, что данная углеродистая сталь качественная. Цифра — указывает на содержание в стали углерода (С) в сотых долях процента. Конструкционная сталь — это сталь, которая применяется для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладает определёнными механическими, физическими и химическими свойствами. Конструкционные стали помимо разделения по качеству делятся еще на несколько видов.
Классификация по назначению
конструкционные
инструментальные
специальные
- Автоматные стали (Стали повышенной обрабатываемости)
К сталям с повышенной обрабатываемостью или автоматным сталям относят стали с высоким содержанием серы и фосфора, а также стали, специально легированные селеном (Se), теллуром (Те) или свинцом (Pb). Указанные элементы способствуют повышению скорости резания, уменьшают усилие резания и изнашиваемость инструмента улучшают чистоту и размерную точность обработанной поверхности, облегчают отвод стружки из зоны резания и т. д. Эти стали используют в массовом производстве для изготовления деталей на станках-автоматах. - Маркировка
Вначале марки автоматной стали всегда стоит буква А. - Легированные конструкционные стали применяются для наиболее ответственных и тяжелонагруженных деталей машин. Практически всегда эти детали подвергаются окончательной термической обработке — закалке с последующим высоким отпуском в районе 550—680 °C (улучшение), что обеспечивает наиболее высокую конструктивную прочность. Легирующие элементы — химические элементы, которые вносят в состав конструкционных сталей для придания им требуемых свойств.
- Маркировка
Две цифры вначале маркировки указывают на конструкционные стали (одна цифра — на инструментальные). Это содержание в стали углерода в сотых долях процента. Буква без цифры — определённый легирующий элемент с содержанием в стали менее 1 %.(А-азот, Р-бор, Ф-ванадий, Г-марганец, Д-медь, К-кобальт, М-молибден, Н-никель, С-кремний, Х-хром, П-фосфор, Ч-редкоземельные металлы, В-вольфрам, Т-титан, Ю-алюминий, Б-ниобий Буква и цифра после неё — определённый легирующий элемент с содержанием в процентах (цифра). Буква А в конце маркировки — указывает на высококачественную сталь. - Стали конструкционные теплоустойчивые
К теплоустойчивым конструкционным относятся стали, используемые в энергетическом машиностроении для изготовления котлов, сосудов, паронагревателей, паропроводов, а также в других отраслях промышленности для работы при повышенных температурах. Рабочие температуры теплоустойчивых сталей достигают 600—650 °C, причём детали из них должны работать без замены длительное время (до 100000-200000 ч.). - Стали конструкционные подшипниковые
Особенностью эксплуатации подшипников являются высокие локальные нагрузки. В связи с этим к чистоте стали предъявляются чрезвычайно высокие требования, особенно по неметаллическим включениям карбидной неоднородности. Обеспечение высокой статической грузоподъёмности достигается применением в качестве материала для подшипников заэвтектоидных легированных хромом сталей, обработанных на высокую твёрдость. - Стали конструкционные рессорно-пружинные
Общее требование, предъявляемое к рессорно-пружинным сталям, — обеспечение высокого сопротивления малым пластическим деформациям (предел упругости) и релаксационной стойкости (сопротивление релаксации напряжений). Эти характеристики обеспечивают точность и надёжность работы пружин и постоянство во времени таких эксплуатационных свойств, как крутящий момент, силовые параметры. Пружинные стали в виде проволоки и ленты упрочняют холодной пластической деформацией и закалкой на мартенсит с последующим отпуском. - Сталь с содержанием углерода от 0,7 % и выше. Эта сталь отличается высокой твёрдостью и прочностью (после окончательной термообработки) и применяется для изготовления инструмента. Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную. Содержание серы и фосфора в качественной инструментальной стали — 0,03 % и 0,035 %, в высококачественной — 0,02 % и 0,03 % соответственно.
Классификация инструментальных сталей
Стали пониженной прокаливаемости
(преимущественно углеродистые)
Стали повышенной прокаливаемости
(легированные)
Штамповые стали
Быстрорежущие стали
Классификация по способу выплавки
мартеновский
конверторный
электростали
Магнитные печи
классификация по прочности
Нормальной(средней)прочности
σв < 1000 МПА
Повышенной прочности
σв < 1500 МПА
Высокопрочные
(σв > 1500 МПА
Спасибо за внимание! |
|
|
Скачать 331.42 Kb.