Содержание 1 Описание углеродистой конструкционной стали 2
 Скачать 150.48 Kb.
|
|
Содержание 1)Описание углеродистой конструкционной стали 2)Плюсы и минусы углеродистой конструкционной стали 3)Недостатки углеродистых сталей 4)Разновидности углеродистой конструкционной стали в машиностроении 5)Характеристики углеродистой конструкционной стали в строительстве 6)Ограничения по использованию углеродистых конструкционных сталей Список литературы 1.Описание углеродистой конструкционной стали Широкое применение углеродистых сталей объясняется их относительной дешевизной и удовлетворительными механическими свойствами. Эти стали выпускают обыкновенного качества и качественные. Углеродистые стали обыкновенного качества. Это наиболее дешевые стали, изготавливаемые в виде проката (прутки, листы, швеллеры, трубы и др.) и поковок. Углеродистые стали обыкновенного качества предназначены для изготовления различных металлоконструкций, а также слабонагруженных деталей машин и приборов. Состав и свойства сталей определяются по ГОСТ 380-94. В зависимости от гарантируемых свойств их поставляют трех групп − А, Б и В. Стали маркируются сочетанием букв Ст, цифрой 0-6, показывающей номер марки, и индексами, указывающими степень раскисления стали (сп, пс, кп). Стали группы «А» поставляются с гарантированными механическими свойствами. С увеличением номера марки повышается прочность и снижается пластичность стали. Стали этой группы используют для изделий, производство которых не сопровождается горячей обработкой, а, следовательно, в них сохраняется исходная прочность. Буква «А» в обозначении стали не указывается. Пример обозначения: Ст5сп. Сталь группы «Б» поставляется с гарантированным химическим составом и предназначена для изделий, изготавливаемых с применением горячей деформации или термической обработки. Высокотемпературная обработка приводит к изменению первоначальных механических свойств, а для выбора режимов нагрева необходимо знание содержания углерода. Содержание углерода в стали повышается при увеличении номера стали. Первая буква марки указывает на способ получения стали (М – мартеновская, К – конверторная). Пример обозначения: МСт5пс. Стали группы «В» поставляются с гарантированными механическими свойствами и химическим составом для производства сварных конструкций. Механические свойства сталей этой группы соответствуют нормам для сталей группы «А», а химический состав − нормам для тех же марок стали группы «Б». Знание химического состава необходимо для подбора сварочных материалов и режимов сварки, а гарантированные механические свойства стали сохраняются на не нагреваемых участках. Группу стали указывает буква «В» в начале марки стали. Пример обозначения: ВСт4сп. В соответствии с ГОСТ 380-94 стали углеродистые обыкновенного качества на группы не подразделяются и маркируются только в соответствии с содержанием углерода. Углеродистые качественные стали. Эти стали характеризуются более низким содержанием вредных примесей и неметаллических включений. Они поставляются в виде проката, поковок с гарантированным химическим составом и механическими свойствами. Стали маркируются словом «сталь» и двухзначными числами 05, 08, 10, 15, 20 ...85, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента (ГОСТ 1050-74). Спокойные углеродистые качественные стали маркируются без индекса, полуспокойные и кипящие с добавлением соответственно «пс» и «кп». Например, сталь 20кп. Инструментальные углеродистые стали содержат более 0,7 % С и отличаются высокой твердостью и прочностью. Эти стали делятся на: − качественные (ГОСТ 1437-74): У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13; − высококачественные: У7А, У8А, У13А. Цифры в марке показывают среднее содержание углерода в десятых долях процента. Стали У7, У8, У9 имеют достаточно высокую вязкость и применяются для инструментов, подвергающихся ударам: столярного, слесарного, кузнечного инструмента, матриц, пуансонов и др. Стали У10, У11, У12 применяют для инструмента с высокой твердостью на рабочих гранях (НRС 62-64). Это напильники, пилы, метчики, резцы, калибры и т. д. Сталь У13 используют для инструментов, требующих наиболее высокую твердость: шаберов, гравировального инструмента. Высококачественные стали имеют то же назначение, что и качественные, но из-за большей вязкости их применяют для инструментов с тонкой режущей кромкой. 2.Плюсы и минусы углеродистой конструкционной стали Преимущества подобного металла становятся очевидны после того, как изделия проходят термическую обработку. Поэтому в процессе производства их подвергают воздействию температуры, чтобы проявить такие достоинства: Закалка и отпуск позволяют усилить сопротивление материала пластическим деформациям. В итоге данный показатель углеродистой конструкционной стали становится выше, чем у углеродистых сплавов при равном содержании углерода. В идентичных условиях конструкционная сталь прокаливается сильнее углеродистой. Из-за чего внешние элементы, имеющие значительную толщину, рекомендуется изготавливать из конструкционной стали с легирующими добавками. Благодаря составу, деталь прокаливается насквозь. Термическая обработка подобной стали может проходить с применением так называемых «мягких» охладителей, то есть масла. При помощи данного подхода серьезно сокращается вероятность растрескивания, коробления в процессе закалки. После термообработки и легирования у конструкционной стали возрастает вязкость, порог хладноломкости. Поэтому техника, в составе которой присутствуют детали из этого металла, считается более надежной. 3.Недостатки углеродистых сталей Недостатки углеродистой стали существенно ограничивают область ее применения. Углеродистые стали (ГОСТ 1435-54) имеют высокую твердость HR 62—63), прочность, износоустойчивость и низкую твердость в отожженном состоянии (НВ 187—217), К недостаткам углеродистых сталей надо отнести склонность их к образованию трещин и значительной деформации при термической обработке и низкую теплостойкость (Г=200—250°С). Недостатками углеродистых сталей являются: а) повышенная чувствительность к перегреву при закалке, резко ухудшающему механические свойства б) пониженная закаливаемость, требующая резкого охлаждения в воде (водных растворах ) Недостатки углеродистых сталей заключаются в том, что при закалке возникают большие внутренние напряжения и деформации. По этой причине из углеродистой стали не изготовляют инструмент сложной формы и большой длины. Прокаливаемость из-за малой устойчивости переохлаждения аустенита слишком мала, что является основным недостатком углеродистых сталей. Критический диаметр цилиндрического образца при закалке в воду (мартенситная структура) для различных углеродистых сталей составляет 10-20 мм и увеличивается в указанных пределах при повышении содержания углерода от 0,3 до 0,8 %. В сечении диаметром около 40 мм даже при закалке в воду в центре происходит ферритно-перлитное превращение. В силу указанного недостатка углеродистая сталь применяется в тех случаях, когда от инструмента не требуется большой производительности и обработка ведется при пониженных скоростях и небольших сечениях стружки. Инструментальная легированная сталь для режущего инструмента. К числу недостатков углеродистых сталей относится низкая теплостойкость — твердость сохраняется лишь при нагреве до 200° С, — и небольшая прокаливаемость критический диаметр при закалке в воде равен 10—12 мм, в масле — 5—6. мм. Поэтому углеродистую сталь можно применять для инструмента небольшого диаметра, либо для неполностью прокаливающегося инструмента (напильников, зенкеров и др.). 4.Разновидности углеродистой конструкционной стали в машиностроении Особенности химического состава позволяют выделить в конструкционных сталях, используемых для производства машиностроительной продукции, две большие группы: мало- и среднеуглеродистые; низко- и среднелегированные.  Состав и свойства углеродистых машиностроительных сталей Реклама Углеродистые стали, используемые для производства различной продукции в машиностроительной отрасли, должны соответствовать целому ряду качественных и механических характеристик, к самым значимым из которых относятся: ударная вязкость; пластичность; прочность. Структура большей части конструкционных углеродистых сталей, используемых для производства машиностроительной продукции, относится к доэвтектоидному перлитному типу. Наиболее популярными марками таких сталей являются 30Х2ГСН2ВМ, 30ХГСН2А, 40ХН2СМА, 25Х2ГНТРА и др. Чтобы увеличить вязкость углеродистых сплавов данного типа, в их состав вводят молибден и никель. На различные типы машиностроительные конструкционные стали подразделяют еще и в зависимости от того, подвергнуты ли упрочнению изделия, которые из них изготовлены. Так, различают изделия: не подвергавшиеся упрочнению; у которых упрочнению подвергнут только поверхностный слой; у которых упрочнению подвергнут весь объем металла. Отдельные марки машиностроительных конструкционных сплавов (08кп, 15кп, Ст3 и др.), из которых изготавливается преимущественно листовой металл, не подвергаются никакой термической обработке. Поскольку такой листовой металл используется для производства различных изделий методом деформирования в холодном состоянии, к его пластичности предъявляются повышенные требования. Такую пластичность обеспечивает минимальное количество кремния и углерода. Кроме способности хорошо деформироваться в холодном состоянии, стали данных марок характеризуются и отличной свариваемостью. Конструкционные стальные сплавы, относящиеся к категории качественных, в обязательном порядке подвергаются термической обработке: закалке поверхностного слоя, после которой может быть проведен отпуск металла; закалке, выполняемой по стандартной технологии, после которой в обязательном порядке проводится процедура отпуска (сочетание данных типов термообработки металла дает хорошую свариваемость изделий из него); нормализации металла. 5. Характеристики углеродистой конструкционной стали в строительстве Для строительных нужд используются углеродистые конструкционные стали с небольшой концентрацией легирующих элементов, то есть хрома, марганца и кремния. Доля углерода в них не выходит за пределы 0,1–0,2 %. Данный металл отличается хорошей свариваемостью и другими важными при изготовлении строительных конструкций свойствами. К ним относятся: хорошая ковкость и жидкотекучесть; высокая твердость и ударная вязкость; оптимальные параметры относительного удлинения и прочности. За счет производства изделий для строительной сферы из низколегированных, а не углеродистых сталей удается на треть сократить издержки на сырье. Легирование позволяет улучшить закаливаемость металла и повысить его предел текучести.  Чаще всего среди углеродистых конструкционных сталей используются такие марки, поставляемые в виде сортового проката, листов, полос и прутков: 14Г2; 15ХСНД; 10Г2С1; 18Г2; 18Г2С; 25Г2С; 35ГС. Перечисленные стали хорошо свариваются и поддаются прочим способам обработки, поэтому подходят для изготовления строительных конструкций любого размера и конфигурации без значительных трудозатрат. 6.Ограничения по использованию углеродистых конструкционных сталей Доля углерода фиксируется при помощи цифры в маркировке – от этого показателя зависит качество и область применения изделий из стали.
Если нужно добиться повышенной твердости, сопротивляемости износу элементов из углеродистой конструкционной стали, используют графитизацию, наклеп, наплавку. Чтобы не ошибиться при выборе марки металла под конкретные задачи, важно понимать перечисленные выше свойства конструкционных сталей. Список литературы 1) Редакция сайта VT Metall [Электронный ресурс] / углеродистые конструкционные стали : виды и преимущества. 2022г. : https://vt-metall.ru/articles/787-uglerodistye-konstrukcionnye-stali/ 2) Сибирский государственный университет геосистем и технологий . [Электронный ресурс] / углеродистые инструментальные стали. 2016г. : https://studfile.net/preview/6277630/page:21/ 3) Сайт Met-Аll.org [Электронный ресурс] / Углеродистые конструкционные стали: классификация, свойства, применение : https://met-all.org/stal/uglerodistye-konstruktsionnye-stali-kachestvennye.html#h2_2 4) ГОСТ 1050-2013 . Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия [Текст] : - Взамен ГОСТ 1050-88; Введ. 01.01.2015 – Москва , Стандартинформ 2014. |