Пр 1. Маркировка сталей по стандартам рф по курсу
 Скачать 43.56 Kb.
|
|
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА имени адмирала С.О. МАКАРОВА __________________________________________________________ ИНСТИТУТ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ ФАКУЛЬТЕТ СУДОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Кафедра технической эксплуатации флота Практическая работа № 1. Тема: Маркировка сталей по стандартам РФ по курсу «Материаловедение и технология конструкционных металлов» Выполнил: Плахотников А.С. Дата Проверил: доц. Зорин Ю.А. Дата Санкт – Петербург 2023 ГУМРФ им.адм. С.О. Макарова Кафедра технической эксплуатации флота Практическая работа № 1 по курсу «Материаловедения и технологии конструкционных материалов» для спец. ЭСЭУ Тема: «Маркировка сталей по стандартам РФ» Выполнил Плахотников Арсентий Сергеевич № уч. группы или шифр 26.05.06 Подпись_______________________Дата____________ Проверил______________________Дата____________ Цель занятия – закрепить навыки расшифровок марок сталей – наиважнейших современных конструкционных материалов. Задание №1. Система маркировки сталей в соответствии с государственными стандартами РФ. Система маркировки привязана к классификации сталей. В марке отражены основные признаки, по которым классифицируют разновидности этих сплавов. .1. Химический состав. Нелегированные и легированные стали имеют принципиальную разницу: в нелегированных сталях нет химических элементов, специально добавляемых для направленного изменения каких-либо свойств. В марках легированных сталей эти добавки обозначаются заглавными буквами (см. табл. 1). Таблица 1 Обозначение легирующих добавок – химических элементов в марках сталей
Примечания к табл. 1: 1. При легировании азотом буква А ставится в середине марки. 2. ГОСТ 1050-2013 устанавливает, при каком процентном содержании элемента в стали его следует считать легирующей добавкой. Так, марганец относят к легирующей добавке, если его доля превышает 1,8 % . 3. Буква К в конце марки означает котельную сталь. 4. Буква Е в начале марки (не в середине) означает сталь магнитную. 5. Буква С в начале марки ─ строительная сталь. Пример: Сталь 37Х12Н8Г8МФБ. В этой стали легирующими добавками являются: хром, никель, марганец, молибден, ванадий и ниобий. Средняя массовая доля добавки (%) обозначается числом после соответствующей буквы. Отсутствие числа означает, что эта доля около 1 % или меньше 1 %. Здесь: Cr  18 %; Ni 8 %; Mn 8 %; Мо, V и Nb каждый -  1 %, остальное – железо (Fe) и примеси. Таким образом, если в марке стал присутствует хотя бы одна заглавная буква, то по химическому составу такую сталь в большинстве случаев следует отнести к легированным. Исключением является буква А в начале и в конце марки, У и С – в начале (см. п.п .3. и .4.).Марки нелегированных сталей имеют в начале или Ст (важно: С – заглавная, т – строчная), или букву У, или просто две цифры. Примеры: Ст4сп, У8, сталь 45. Наличие на конце марки двух прописных букв кп или пс или сп (кипящая, полуспокойная, спокойная) служит другим бесспорным основанием отнести сталь к числу нелегированных. Задание №2. Массовая доля углерода. Как правило, средние значения массовой доля углерода (%), величина которой определяет основные свойства стали, обозначаются в марках следующим образом: - две цифры вначале марки означают число сотых долей процента (в конструкционных сталях); - одна цифра вначале марки означает число десятых долей процента (в инструментальных сталях); - отсутствие цифры вначале марки означает, что сталь содержит около 1 и более % углерода; - ноль вначале марки означает, что углерода менее 0,1 %. Исключения: - в марках сталей обыкновенного качества (Ст0, Ст1кп, Ст2пс и т.д.) процентное содержание углерода не указывается. Чтобы узнать содержание углерода в стали конкретной марки, надо обратиться к ГОСТ 380-2005 [3] - в марках нелегированных инструментальных сталей среднее содержание углерода обозначается стоящим за буквой У числом (от 7 до 12) десятых долей процента. Задание №3. Назначение. По назначению различают сталь конструкционную и инструментальную. Если сталь нелегированная, то отличить конструкционную от инструментальной просто: марка инструментальной стали начинается с заглавной буквы У. Если сталь легированная, отличить конструкционную от инструментальной можно, как правило, по процентному содержанию углерода: сталь для режущего, измерительного и штампового инструмента чаще всего содержит углерода от 0,7 до 1 % и более – для обеспечения высокой твердости и износостойкости. Однако, когда инструменты должны испытывать большие ударные нагрузки, приходится уменьшать содержание углерода, чтобы обеспечить более высокий уровень ударной вязкости. Например, молотовые штампы изготавливают из сталей марок 5ХНВ, 5ХГМ, 5ХНМ и др. Встречаются марки инструментальной штамповой стали с еще меньшим содержанием углерода: ЗХ2В8Ф, 4Х2В5МФ. Исключения: Небольшое число конструкционных сталей и сталь быстрорежущая инструментальная маркируются по-другому: - сталь Гадфилда 110Г13Л – конструкционная легированная марганцем (11,5 …15 %), содержание углерода 0,9…1,4 %; буква Л означает, что сплав предназначен дл литья; - стали ШХ4, ШХ15 и др. конструкционные шарикоподшипниковые легированные хромом (0,4…2 %), содержание углерода 0,95…1,05 %; - электротехническая сталь, маркируется четырехзначным числом (3404, 3411, 3412 и др.); - строительная сталь - С245, С255, С275, С285, С345 и др., трехзначное число – предел текучести, МПа [4]; - автоматная сталь – нелегированная (А11, А30,АС40,А35Е и др.), легированная (АС14ХГН, АС30ХМ и др.); - быстрорежущая сталь Р9, Р12, Р18 и др., содержит вольфрам (9, 12, 18 %). Задание №4. Класс (категория) качества. ГОСТ Р 54384-2011 [5] для всех сталей устанавливает 2 класса качества: качественные и специальные. Легированные стали для сосудов, работающих под давлением, подшипниковые стали, инструментальные стали, быстрорежущие стали и стали с особыми физическими свойствами ГОСТ относит к специальным сталям. Стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-2005) не упоминаются вообще. Вместе с тем в другом действующем ГОСТ 4543-71 «Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия» (п. 1.1.) указывается, что в зависимости от химического состава и свойств конструкционную сталь делят на категории: качественную, высококачественную – А и особовысококачественную – Ш (сталь, подвергнутая электрошлаковому переплаву). Таким образом, если в начале марки стоит Ст – это сталь обыкновенного качества. Буква А в конце марки – сталь высококачественная, буква Ш в конце марки – сталь особовысококачественная. Если в конце марки буквы А и Ш отсутствуют, категория (класс) качества стали – качественная. Задание №5. Таблица 2 Расшифровка марок сталей
Задание №6. Выписать (выбрать) из таблицы 2: все марки инструментальных сталей; ХВГ, Р18, У8ГА. все марки литейных сталей; 110Г13Л все марки нержавеющих сталей; 08Х13, ШХ15, 12Х18Н9Т, 20Х25Н20С2. все марки хорошо сваривающихся сталей; Сталь 20, Ст4пс, Ст3Гсп, 15ХМА, 12ХН3А Задание №7. Построить и заполнить таблицу 3. Три группы свойств КМ Сталь 20 Таблица 3
Три группы свойств КМ 40Х9С2 Таблица 4
Дать качественное описание механических, технологических и некоторых эксплуатационных свойств сталей двух конкретных марок, указанных преподавателем. При оценке механических свойств учитывать, что - если в стали МАЛО углерода, ее прочность и твердость МАЛЫ, а пластичность и ударная вязкость БОЛЬШИЕ; - если в стали БОЛЬШОЕ содержание углерода, ее прочность и твердость БОЛЬШИЕ, а пластичность и ударная вязкость МАЛЫ. При оценке технологических свойств принимать во внимание, что - если в стали МАЛО углерода (до 0,25%), сталь хорошо сваривается; - если в стали МНОГО углерода, сталь плохо обрабатывается давлением и резанием. Контрольные вопросы Что такое марка конструкционного материала (КМ)? По стандартам РФ марка стали либо другого КМ - это условное обо-значение разновидности материала в виде набора несущих определенную информацию букв и цифр. При этом имеют значение взаиморасположение цифр и букв, размер букв. Расшифровка информации, заложенной в марках особенно актуаль-на, если учесть, что в настоящее время количество марок весьма велико и за счет легирования продолжает непрерывно расти. Заметим, что на рубе-же 19-20 веков во всем мире использовалось не более десяти марок сталей. Какие категории качества стали различают? Качество сталей зависит от особенностей металлургических процессов, перерабатываемого сырья, вида плавки и других факторов. Эти факторы определяют химический состав сталей, наличие в них вредных примесей — серы и фосфора, а также наличие различных газов: азота, водорода и кислорода. Вредные примеси и присутствующие в них газы придают сталям отрицательные физико-химические и механико-технологические свойства, т. е. ухудшают их качество. В связи с этим по качеству стали, как углеродистые, так и легированные, подразделяются на четыре группы: стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные, особовысококачественные. Как определить категорию качества стали по марке? Обыкновенная нелегированная сталь (Ст3, Ст3кп) имеет в самом начале буквы Ст. Далее следует число, указывающее условный номер (марку) стали: от 0 до 7. Чем больше число, тем выше содержание углерода С. Качественная нелегированная сталь (Ст10, Ст30, Ст20, Ст45) содержит в маркировке двузначное число, указывающее среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента. Таким образом, марка стали Ст10 содержит 0,1% углерода; Ст30 имеет 0,3% углерода; Ст20 — 0,2%; Ст45 содержит 0,45% углерода. Какой признак в марке указывает на назначение стали (конструкционная или инструментальная)? По назначению различают сталь конструкционную и инструментальную. Если сталь нелегированная, то отличить конструкционную от инструментальной просто: марка инструментальной стали начинается с заглавной буквы У. Если сталь легированная, отличить конструкционную от инструментальной можно, как правило, по процентному содержанию угле-рода: сталь для режущего, измерительного и штампового инструмента чаще всего содержит углерода от 0,7 до 1 % и более – для обеспечения высокой твердости и износостойкости. Однако, когда инструменты долж-ны испытывать большие ударные нагрузки, приходится уменьшать содер-жание углерода, чтобы обеспечить более высокий уровень ударной вязко-сти. Например, молотовые штампы изготавливают из сталей марок 5ХНВ, 5ХГМ, 5ХНМ и др. Встречаются марки инструментальной штамповой стали с еще меньшим содержанием углерода: ЗХ2В8Ф, 4Х2В5МФ Что означает буква Г в марках нелегированных сталей и в марках легированных сталей? Наличие марганца Mn Как узнать по марке содержание углерода в конструкционной стали обыкновенного качества? И в конструкционной нелегированной стали качественной? Как правило, средние значения массовой доля углерода (%), величина ко-торой определяет основные свойства стали, обозначаются в марках сле-дующим образом: - две цифры вначале марки означают число сотых долей процента (в кон-струкционных сталях); - одна цифра вначале марки означает число десятых долей процента (в инструментальных сталях); - отсутствие цифры вначале марки означает, что сталь содержит около 1 и более % углерода; - ноль вначале марки означает, что углерода менее 0,1 %. 7. Что такое красностойкость? Красностойкость — характеристика жаропрочности стали, обозначающая способность стали сохранять при нагреве до температур красного каления высокую твёрдость и износостойкость, полученные в результате термической обработки. 8. Почему легирующие добавки изменяют свойства стали? Дать анализ на основе трёх факторов, определяющих свойства любых КМ. Примеси оказывают разное влияние на характеристики сталей: Углерод (С) повышает твердость, прочность и упругость сталей, но снижает их пластичность. Кремний (Si) при содержании в стали до 0,4 % и марганец при содержании до 0,8 % не оказывают заметного влияния на свойства. Фосфор (P) увеличивает прочность и коррозионную стойкость сталей, но снижает их пластичность и вязкость. Сера (S) повышает хрупкость сталей при высоких температурах, снижает их прочность, пластичность, свариваемость и коррозионную стойкость. Азот (N2) и кислород (O2) уменьшают вязкость и пластичность сталей. Водород (H2) повышает хрупкость сталей. 9. Почему стали Р18, Р12 и др. называются быстрорежущими? Какие элементы входят в химический состав этих сталей? В соответствии с условиями эксплуатации инструмента, изготовленного из быстрорежущей стали, к ним предъявляются следующие требования: высокая прочность, высокая твердость, теплостойкость (красностойкость), вязкость, а также технологические свойства: хорошая технологическая пластичность, обрабатываемость резанием, прокаливаемость, закаливаемость, несклонность к росту зерна и обезуглероживанию при нагреве под закалку, хорошая шлифуемость. Уникальные свойства быстрорежущих сталей достигаются специальным легированием и сложной термообработкой. Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей, обеспечивающих высокую красностойкость, являются вольфрам, молибден и ванадий. Кроме того, все стали легируют хромом, а некоторые – кобальтом. Содержание углерода в этих сталях, обеспечивающее образование специальных карбидов, составляет 0,7-1,1 %. 10. Когда и почему в эксплуатации возникает необходимость определения марки КМ? Расшифровать марку стали означает извлечь максимальную инфор-мацию о конкретной стали, включая ее химический состав, категорию (класс) качества, назначение, а также дать качественную оценку механи-ческих, технологических и эксплуатационных свойств. Объем извлеченной информации косвенно характеризует уровень подготовки и знаний в обла-сти конструкционных материалов. 11. Что фиксируют при проведении пробы на искру? Что, кроме электронаждачного станка, необходимо иметь для проведения пробы? Что позволяет установить эта проба? - электроточило и цветная таблица эталонов сравнения. Этот способ называется «Проба на искру» и часто применяется для распознавания ма-рок стальных заготовок на небольших предприятиях, где число использу-емых марок стали невелико. Прижатие образца металла к вращающемуся абразивному кругу электроточила дает сноп искр, которые представляют собой след сгорающих на воздухе летящих частиц металла – мелкой стружки, снимаемой абразивным кругом. У каждой стали в зависимости от химического состава свой характерный сноп искр (рис. 1). Во время пробы его сравнивают с эталонными, т. е. присущими сталям с известным хими-ческим составом. 12. Как определить марку КМ в судовых условиях? В условиях судоремонтного завода? Иногда возникают ситуации, когда марки стали, из которой изготовлены детали или их части или заготовки, известны, но какая именно сталь использована в каждом конкретном случае не известно, а вышеупомянутых анализаторов не имеется (на небольших предприятиях, на судне, в мастерских и т. д.). В таких случаях сортировку осуществляют при помощи подручных средств, используя: – напильник. С помощью него можно сравнить твердость образцов. – крейцмейсель и молоток. С их помощью состав анализируют по форме стружки. – электроточило и цветная таблица эталонов сравнения. Можно проанализировать сноп искр и сравнить их с таблицей. В условиях судоремонтного завода для определения марки КМ нужно воспользоваться специальным оборудованием. В настоящее время для определения химического состава стали и других сплавов широко применяются высокоточные эмиссионные спектрометры, рентгенофлуоресцентные и лазерные анализаторы металлов, как в стационарном, так и в портативном исполнении, справляющиеся с задачей в считанные минуты и в большинстве случаев не требующие отбора проб. 13. Как подобрать российскую марку стали взамен известной зарубежной марки? За рубежом система маркировки сталей, да и других КМ в разных странах разная и отличается от российской. Для поиска аналогов и сопоставления марок разработаны специальные каталоги соответствия, называемые также международными трансляторами. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||