Макростроение литого металла

Материаловедение

курс лекций

Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по агроинженерному образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям «Механизация сельского хозяйства» и «Технология обслуживания и ремонта машин в АПК»

Княгинино

ББК 30.3

УДК 620.1

Г 57

СОДЕРЖАНИЕ

Введение................................................................................................................... 7

1. Макроструктурный анализ............................................................................. 9

1.1. Общие сведения............................................................................................... 9

1.2. Макростроение литого металла................................................................ 9

1.3. Макроструктура горячедеформированного металла....................... 12

1.4. Методы исследования при макроструктурном анализе................... 14

1.5. Методы исследования изломов металлов (фрактография).............. 15

1.6. Самостоятельная работа........................................................................... 17

1.7. Контрольные вопросы................................................................................ 17

2. Микроструктурный анализ.......................................................................... 18

2.1. Общие сведения............................................................................................ 18

2.2. Методика исследования при микроанализе......................................... 18

2.3. Устройство микроскопа............................................................................. 21

2.4. Правила работы на микроскопе.............................................................. 22

2.5. Самостоятельная работа........................................................................... 23

2.6. Контрольные вопросы................................................................................ 23

3. Построение диаграмм состояния сплавов методов термического анализа..............................................................................................................24

3.1. Диаграмма состояния (общие сведения)............................................... 24

3.2. Методика выполнения исследования..................................................... 25

3.3. Построение диаграммы состояния по критическим точкам............ 26

3.4. Закономерности кристаллизации сплавов по диаграмме

Pb – Sb (диаграмма состояния I рода)…………………………………..28

3.5. Самостоятельная работа........................................................................... 30

3.6. Контрольные вопросы................................................................................ 30

4. Диаграмма железоуглеродистых сплавов............................................... 31

4.1. Значение диаграммы, ее особенности................................................... 31

4.2. Характеристика компонентов и фаз диаграммы................................. 33

4.3. Фазовые превращения и формирование структур по

диаграмме Fe - Fe₃C............................................................................................. 34

4.4. Контрольные вопросы................................................................................ 37

4.5. Самостоятельная работа........................................................................... 37

5. Углеродистые стали....................................................................................... 39

5.1. Общие сведения............................................................................................ 39

5.2. Микроструктура углеродистых сталей................................................. 39

5.3. Механические свойства............................................................................. 40

5.4. Классификация углеродистых сталей по назначению и

их маркировка....................................................................................................... 42

5.5. Контрольные вопросы................................................................................ 47

6. Чугуны................................................................................................................ 48

6.1. Общие сведения............................................................................................ 48

6.2. Белые чугуны................................................................................................ 48

6.3. Серые чугуны................................................................................................ 49

6.4. Обыкновенный (литейный) серый чугун............................................... 50

6.5. Высокопрочный чугун................................................................................ 52

6.6. Ковкие чугуны............................................................................................... 53

6.7. Самостоятельная работа........................................................................... 54

6.8. Контрольные вопросы................................................................................ 55

7. Измерение твердости металлов и сплавов............................................... 55

7.1. Общие сведения............................................................................................ 55

7.2. Измерение твердости вдавливанием шарика

(твердость по Бринеллю)................................................................................... 57

7.3. Измерение твердости вдавливанием конуса или

шарика (твердость по Роквеллу)..................................................................... 58

7.4. Измерение твердости вдавливанием алмазной пирамиды

(твердость по Виккерсу)..................................................................................... 59

7.5. Самостоятельная работа........................................................................... 60

7.6. Контрольные вопросы................................................................................ 60

8. Влияние температуры нагрева под закалку на структуру и

свойства углеродистой стали........................................................................... 61

8.1. Общие сведения............................................................................................ 61

8.2. Превращения при нагреве сталей. Рост аустенитного зерна.......... 62

8.3. Сущность закалки. Мартенситное (бездиффузионное)

превращение......................................................................................................... 64

8.4. Практика закалки сталей........................................................................... 65

8.5. Самостоятельная работа........................................................................... 68

8.6. Контрольные вопросы................................................................................ 68

9. Процессы формирования структур при изотермическом и

непрерывном охлаждении аустенита........................................................... 69

9.1. Изотермический распад переохлажденного аустенита................... 69

9.2. Превращение аустенита при непрерывном охлаждении................. 73

9.3. Самостоятельная работа........................................................................... 75

9.4. Контрольные вопросы................................................................................ 75

10. Отпуск углеродистой стали....................................................................... 76

10.1. Отпуск и виды отпуска............................................................................. 76

10.2. Самостоятельная работа......................................................................... 77

10.2.1. Порядок выполнения работы.............................................................. 77

10.2.2. Содержание отчета................................................................................ 78

10.3. Контрольные вопросы.............................................................................. 79

11. Прокаливаемость сталей............................................................................ 80

1. Теоретическая часть....................................................................................... 80

1.1. Понятие прокаливаемости. Факторы, влияющие на прокаливаемость 80

1.2. Определение прокаливаемости методом торцовой закалки........... 82

2. Исследовательская часть.............................................................................. 84

2.1. Порядок выполнения работы.................................................................... 84

2.2. Содержание отчета..................................................................................... 85

3. Контрольные вопросы................................................................................... 86

12. Химико-термическая обработка (цементация)..................................... 87

1. Теоретическая часть....................................................................................... 87

1.1. Основы процесса химико-термической обработки............................ 87

1.2. Термическая обработка после цементации.......................................... 89

1.3. Технологические основы цементации.................................................... 89

2. Исследовательская часть.............................................................................. 91

2.1. Порядок выполнения работы.................................................................... 91

2.2. Содержание отчета.................................................................................... 92

3. Контрольные вопросы................................................................................... 92

13. Легированные стали..................................................................................... 93

1. Теоретическая часть....................................................................................... 93

1.1. Общие сведения............................................................................................ 93

1.2. Маркировка легированных сталей......................................................... 93

1.3. Классификация легированных сталей................................................... 94

1.4. Особенности термической обработки легированных сталей........98

2. Практическая часть........................................................................................ 98

2.1. Порядок выполнения работы.................................................................... 98

2.2. Содержание отчета..................................................................................... 99

3. Контрольные вопросы................................................................................... 99

14. Медь и сплавы на ее основе. Баббиты.................................................. 100

1. Теоретическая часть.................................................................................... 100

1.1. Общие сведения.......................................................................................... 100

1.2. Медь............................................................................................................... 100

1.3. Латуни........................................................................................................... 102

1.4. Бронзы........................................................................................................... 103

1.5. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы.................................... 105

2. Практическая часть...................................................................................... 107

2.1. Порядок выполнения работы................................................................. 107

2.2. Содержание отчета................................................................................... 107

3. Контрольные вопросы................................................................................. 107

15. Сплавы на основе алюминия и их термическая обработка........... 108

1. Теоретическая часть.................................................................................... 108

1.1. Общие сведения......................................................................................... 108

1.2. Классификация алюминиевых сплавов............................................... 108

1.3. Термическая обработка дюралюминов.............................................. 109

1.4. Литейные алюминиевые сплавы........................................................... 111

1.5. Жаропрочные алюминиевые сплавы................................................... 112

2. Исследовательская часть............................................................................ 112

2.1. Порядок выполнения работы................................................................. 112

2.2. Содержание отчета................................................................................... 113

3. Контрольные вопросы................................................................................. 113

16. Структура и свойства полимерных материалов............................... 114

1. Теоретическая часть.................................................................................... 114

1.1. Общие сведения.......................................................................................... 114

1.2. Краткая характеристика термопластов.............................................. 115

1.3. Ползучесть термопластов....................................................................... 117

2. Исследовательская часть............................................................................ 119

2.1. Порядок выполнения работы................................................................. 119

2.2. Содержание отчета................................................................................... 120

3. Контрольные вопросы............................................................................... 120

Литература......................................................................................................... 121

Введение

В современном машиностроении используются различные материалы, но основным конструкционным материалом остаются металлы (сплавы), и прежде всего – стали.

Металловедение – это наука о взаимосвязи электронного строения (субструктуры), микро- и макроструктуры металлов и сплавов с их химическим составом, физическими, химическими, технологическими и другими свойствами. Теоретическими основами материаловедения являются физика, химия, техническая механика и т.д. В свою очередь, на материаловедении базируются научные дисциплины: сопротивление материалов, технология конструкционных металлов, теория механизмов и машин, сельскохозяйственные машины.

В курсе лекций в достаточно полном объеме изложены вопросы классификации, области применения, маркировки и способов получения сталей, чугунов, цветных металлов и неметаллических материалов. Рассмотрены основные вопросы термической обработки сталей, макроструктурного и микроструктурного анализа. Показана связь физико-механических свойств материала с его структурой.

В результате изучения дисциплины студент должен знать физическую сущность явлений, происходящих в материалах в условиях производства и эксплуатации изделий из них под воздействием внешних факторов (нагрев, охлаждение, давление и т.д.), их влияние на структуру, а структуры – на свойство современных металлических и неметаллических материалов и способа получения их заданного уровня. Уметь оценивать и прогнозировать поведение материала и причин отказов деталей и инструментов в результате воздействия на них различных эксплуатационных факторов; в результате анализа условий эксплуатации и производства обоснованно и правильно выбирать материал, назначать обработку в целях получения заданной структуры и свойств, обеспечивающих высокую надежность изделий. Могут быть использованы при подготовке к выполнению и защите лабораторных работ и при подготовке (совместно с курсом лекций и тематической литературой) к сдаче экзамена по курсу «Материаловедение и ТКМ».

Студенты особо должны обратить внимание на разделы, выделенные курсивом.

При подготовке пособия авторами была использована следующая литература:

1. Гуляев, А. П. Металловедение. Учебник для вузов. 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1986. – 544 с.

2. Основы металловедения: Учебник для техникумов. / Лахтин Ю. М. – М.: Металлургия, 1988. – 320 с.

3. Мозберг, Р. К. Материаловедение: учеб. пособие. – 2-е изд., перераб. – М.: Высш. шк., 1991. – 448 с.

4. Полушкин, Н. А. Материаловедение. Методические указания, часть 1. – Горький, ГИИВТ, 1989.

МАКРОструктурный АНАЛИЗ

Цель: изучить методики макроструктурного анализа и исследовать макроструктуры и макродефекты металла.

Общие сведения

Макроструктурным анализом (макроанализом) называют метод исследования строения и различных дефектов металла невооруженным глазом или лупой при небольших увеличениях (до 30…50 раз) на специально обработанных образцах-макрошлифах (темплетах), а также по изломам металла.

Вся предшествующая обработка (выплавка, разливка, горячая пластическая деформация, термическая обработка, сварка), которой подвергается металл, определяет макроструктуру и характер излома. По характеру макроструктуры или излома можно судить о качестве детали, макродефектах (структурная неоднородность, усадочные раковины, пузыри, шлаковые включения), о способе получения заготовок (литье или прокат), о неоднородности распределения вредных примесей в металле. Метод макроанализа имеет большое значение в производстве; его широко применяют для контроля качества слитков, проката, штамповок, деталей, подвергнутых термической и химико-термической обработке, для определения глубины закаленного слоя, контроля качества сварных швов, заклепочных соединений.

Макроструктура металла выявляется химическим травлением поверхности макрошлифа реактивами. Выбор реактива зависит от цели исследования и материала.

Контроль макроструктуры и изломов стали, регламентация макроструктуры и допустимых макродефектов углеродистой и легированной, конструкционных и инструментальных сталей предусмотрены в ГОСТ 10243-75 «Сталь. Методы испытаний и оценки макроструктуры».

Влияние макроструктуры или характера излома на свойства металла так значительно, что во всех соответствующих ГОСТ (стандартах на марки, химический состав, механические свойства сталей и других сплавов) указаны методы контроля макроструктуры.

Самостоятельная работа

1. Раскисление стали. Её цель и способы раскисления.

2. Основные отличия в строении слитка кипящей и спокойной стали.

1.7. Контрольные вопросы

1. Основные задачи макроанализа, его значение.

2. Что такое ликвация, причины ее появления и влияние на свойства металла?

3. Назвать виды неоднородностей в отливках, объяснить причины их возникновения.

4. Как по макроструктуре на шлифе отличить металл литой и горячедеформированный?

5. Каковы свойства металла вдоль и поперек волокон? Какой способ изготовления изделий приводит к лучшему качеству и свойствам детали (литье, ковка, обработка резанием)? Объясните почему.

6. Какие методы выявления макроструктуры, ликвации, волокнистого строения вам известны? Охарактеризуйте коротко эти методы.

7. Какие факторы определяют характер кристаллической структуры отливки (слитка)?

8. Что называется раскислением? Чем обусловлено различие в строении спокойной, кипящей и полуспокойной стали?

9. Какие макродефекты металла Вам известны?

МИКРОструктурный АНАЛИЗ

Цель: ознакомиться с устройством металлографического микроскопа, работой на нем и получить практические навыки при исследовании металлов при микроанализе.

Общие сведения

Микроструктурным анализом (микроанализом) называют метод исследования металлов и сплавов с помощью оптических металлографических микроскопов, дающих увеличения от ´ 60 до ´ 2000.

С помощью методов микроанализа возможно решение следующих задач:

определение формы и размера зерна, характер их взаимного расположения; выявление фазового и/или структурного состава сплава;

определение количества, размеров, взаимного расположения неметаллических включений (например, сульфидов и оксидов в сталях или графита в чугунах);

выявление характера предшествующей обработки металла или сплава (термообработка, пластическая деформация и т.д.).

Микроанализ широко используется и на производстве, как метод контроля качества металлической продукции, а также для контроля технологических процессов обработки металлов.

Устройство микроскопа

Для микроанализа металлов и сплавов в настоящее время используется большое количество металлографических микроскопов различных типов и марок.

Теоретически с помощью микроскопа возможно получение практически любого увеличения, однако качество микроскопа характеризуется прежде всего его разрешающей способностью. Под разрешающей способностью понимается минимальное расстояние, при котором две точки различаются раздельно, не сливаясь в одно пятно. Разрешающая способность микроскопа прямо пропорциональна длине волны падающего света. Для современных микроскопов (d – разрешающая способность, l – длина волны), то есть теоретическая разрешающая способность оптического микроскопа равняется длине волны света (~0, 6 мкм). В случае, когда необходимо выявить атомно-кристаллическое строение металла, нужно использовать иные методы исследования (электронную микроскопию, рентгеноструктурный анализ и т.д.).

В микроскопах различают оптическую и механическую системы.

Рис. 2.3. Общий вид микроскопа МИМ-7: 1) корпус; 2) предметный столик для крепления исследуемого образца; 3) окуляр для визуального наблюдения; 4) рукоятка грубой подачи предметного столика; 5) винт точной настройки изображения поверхности

Оптическая система – наиболее важная и сложная. С ее помощью создается увеличенное изображение исследуемых объектов. Основными частями оптической системы являются объектив и окуляр. Общее увеличение микроскопа равно произведению увеличений объектива и окуляра. К каждому микроскопу дается набор объективов и окуляров, подбирая сочетания которых, возможно получить требуемое увеличение в указанных выше пределах.

Механическая система микроскопа включает в себя следующие основные части (рис. 2.3): корпус; осветитель; подвижный предметный столик (в центре столика имеется отверстие для прохождения луча и попадания его на микрошлиф); рукоятки перемещения столика; макровинт (служит для вертикального перемещения стола – таким образом осуществляется грубая наводка на резкость); стопорный винт (для фиксирования положения фокусировки); микрометрический винт (служит для окончательной наводки изображения на резкость).

Самостоятельная работа

1. Электронная микроскопия. Основные принципы работы электронного микроскопа, методы и цели исследования при электронной микроскопии.

2. Метод рентгеноструктурного анализа металлов и сплавов.

2.6. Контрольные вопросы

1. Что такое микроанализ, какие задачи решаются с помощью микроанализа? Что называется «микроструктурой сплава»?

2. Каковы основные операции приготовления микрошлифа? Цель полирования.

3. Как представляется поверхность полированного (нетравленого) микрошлифа под микроскопом? Что на ней можно обнаружить?

4. Какова цель травления? Как и чем производится травление?

5. Объясните схему отражения лучей от микрошлифа после травления.

6. Как определить общее увеличение микроскопа?

Самостоятельная работа

1. Пользуясь диаграммой состояния для компонентов, образующих неограниченные твердые растворы (диаграмма состояния II рода), разберите превращения, происходящие при кристаллизации любого сплава. Постройте для этого сплава кривую охлаждения и опишите последовательность его кристаллизации и структуру в твердом состоянии. Продемонстрируйте применение правила отрезков.

2. Разберите превращения, происходящие при кристаллизации сплавов, образующих ограниченные твердые растворы. Проанализируйте не менее 3 сплавов (рекомендуется – доэвтектический, эвтектический и заэвтектический).

3.6. Контрольные вопросы

1. На каком физическом явлении основан метод термоанализа?

2. Для какой цели служит этот метод в металловедении?

3. Что такое кривая охлаждения, критическая точка, критическая температура?

4. Как экспериментально определяются критические точки?

Самостоятельная работа

1. Зарисуйте в тетради диаграмму состояния.

2. По приложению 1 определите номер варианта, на диаграмме состояния провести линии заданных сплавов с обозначением точек, соответствующих фазовым превращениям, происходящим в сплаве.

3. Разберите превращения при охлаждении заданных сплавов из области расплава.

4. Постройте кривые охлаждения для заданных сплавов.

5. Зарисуйте структурные схемы превращений, определите окончательную (при комнатной температуре) структуру сплава и охарактеризуйте структурные составляющие.

6. Пользуясь правилом отрезков, рассчитать фазовый состав сплавов при заданной температуре, определить количество углерода в аустените или жидкости.

4.5. Контрольные вопросы

1. Каково значение диаграммы железо-углеродистых сплавов?

2. В каком состоянии может находиться углерод в системе железо-углеродистых сплавов, к чему это приводит?

3. Какие полиморфные (аллотропные) модификации имеет железо, что они собой представляют и в каких температурных интервалах существуют?

4. Какие фазы образуются на основе этих модификаций, что собой представляют эти фазы? Что представляет собой цементит, какова его роль в системе Fe – Fe₃C?

5. Назовите линии первичной кристаллизации по диаграмме Fe – Fe₃C и охарактеризуйте, какие структуры получаются в сплавах в результате первичной кристаллизации: в сплавах до 2, 14 % углерода; в сплавах с содержанием углерода от 2, 14 % до 4, 3 %; в сплавах, где углерода более 4, 3 %.

6. Назовите линию эвтектического превращения, ее температуру и образующуюся на ней структуру. Объясните природу происходящих превращений.

7. Назовите линии вторичных превращений и о характеризуйте, какие структуры образуются по этим линиям.

8. Назовите линию эвтектоидного превращения, ее температуру и образующуюся на ней структуру.

9. Охарактеризуйте фазовые превращения какого-либо сплава (по заданию преподавателя) по диаграмме Fe – Fe₃C; обозначьте его критические точки; нарисуйте кривую охлаждения.

УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ

Цель: изучить микроструктуры и свойства углеродистых сталей в равновесном состоянии, классификацию по назначению, маркировку и их применение в промышленности.

Общие сведения

Сплавы железа с углеродом при содержании углерода до 2, 14 % называют сталями. Основой сталей является железо (98 – 99, 5 %). Углерод, являясь вторым компонентом, влияет на структуру и свойства этих сплавов. В сталях могут находиться и другие элементы; если их количество мало и они являются примесями, сталь называют углеродистой.

Механические свойства

Механические свойства углеродистых сталей в основном зависят от содержания в них углерода. Увеличение содержания углерода приводит к изменению структуры сталей, в частности, к уменьшению количества феррита, увеличению количества перлита и появлению (в заэвтектоидных сталях) цементита вторичного по границам зон перлита.

Каждая из этих структурных составляющих имеет определенные механические свойства: для феррита характерны высокая пластичность (d, y); низкая прочность и низкое значение твердости (НВ), для цементита, наоборот, очень высокая твердость, но низкие значения пластичности, он хрупок; перлит, состоящий из мелкодисперсных частиц феррита и цементита, имеет наиболее высокое значение прочности, а пластичность и твердость средние. В таблице 5.1 приведены численные значения механических свойств этих структурных составляющих сталей.

Таблица 5.1

Механические свойства структурных составляющих в стали

Название структуры	Содержание углерода, %	Твердость НВ, МПа	Предел прочности , МПа	Относитель- ное удлинение , %
Феррит	~ 0
Перлит	0, 8
Цементит	6, 67		—	—

Зная количество каждой структурной составляющей и ее механические свойства, можно, пользуясь правилом аддитивности (сложения), приблизительно рассчитать механические свойства стали.

Количество структурных составляющих при этом определяется визуально под микроскопом по площади, занимаемой структурной составляющей, в поле зрения микроскопа. Например, если при рассмотрении структуры 60 % площади занимает феррит и 40 % – перлит, то механические свойства стали определяются так:

Учитывая, что феррит, перлит и цементит имеют вполне определенное содержание углерода, можно, пользуясь тем же правилом, по виду микроструктуры определить содержание углерода в стали. Для рассмотренного примера:

Влияние углерода на механические свойства сталей подтверждается экспериментальным графиком, приведенном на рис. 5.2, из которого следует, что чем больше углерода в стали, тем она тверже, но менее пластична.

Рис. 5.2. Влияние углерода на механические свойства

углеродистых сталей

Прочность у доэвтектоидных сталей возрастает с увеличением в ней углерода, достигает наибольших значений в сталях, с содержанием углерода 0, 8 – 1%, а затем, с дальнейшим увеличением углерода снижается, так как по границам зерен перлита появляется хрупкий цементит вторичный (см. рис. 5.1, д), что и ослабляет сопротивление стали разрыву; твердость при этом продолжает увеличиваться.

5.4. Классификация углеродистых сталей
по назначению и их маркировка

По назначению углеродистые стали подразделяются на:

1) конструкционные;

2) инструментальные.

Конструкционные стали – это стали, предназначенные для изготовления различного вида сооружений, конструкций и деталей машин. Основные требования, предъявляемые к этим сталям, – хорошая пластичность в сочетании с достаточной прочностью. Следовательно, по содержанию углерода и структуре – это доэвтектоидные стали (углерода до 0, 8 %). Конструкционные стали по содержанию углерода можно подразделить на три группы:

1. Низкоуглеродистые (строительные стали) содержащие углерода до 0, 3 %. Эти стали имеют до 400 МПа, d до 40 %, НВ до 1300 МПа и применяются, главным образом, в виде листового, профильного и сортового проката в качестве строительного материала для изготовления конструкций и сооружений методом сварки. Все они обладают хорошей пластичностью.

2. Среднеуглеродистые – содержание углерода 0, 3…0, 6 %. Эти стали имеют от 400 до 800 МПа, d от 20 до 25 % и НВ – от 1400 до 2000 МПа. Применяются в виде сортового и листового проката, штамповок и поковок в качестве машиностроительных сталей для изготовления деталей машин. Как правило, подвергаются упрочняющей термической обработке.

3. Высокоуглеродистые – содержание углерода 0, 6…0, 8 %. Могут применяться для изготовления рессор и пружин. После термической обработки имеют высокую твердость, прочность и предел упругости.

В металлургии сталь производят (выплавляют) различными методами (мартеновский, конвертерный, электрошлаковый переплав, вакуумно-индукционный переплав и т.д.). Естественно, что в зависимости от принятого способа изготовления стали будут различаться как по химическому составу, так по свойствам (качеству). Согласно действующим стандартам, различают конструкционные стали обыкновенного качества, качественные и высококачественные.

Стали обыкновенного качества получают мартеновским, конвертерным и бессемеровским методом. Свойства этих сталей гарантируются ГОСТ 380-71. Данные стали маркируются значком Ст (никакие другие стали значком Ст не обозначаются) и цифрой от 0 до 6. Эта цифра показывает группу прочности стали – чем больше номер, тем выше прочность, но ниже пластичность*.

В соответствии с ГОСТ 380-71 предусматривается поставка сталей трех групп:

группа А . Если сталь используется для изделий, которые не подвергают горячей обработке (сварке, ковке и т.д.), то структура и свойства, которые сталь получила при выходе из прокатного цеха металлургического завода, сохраняются и у потребителя. В этом случае стали поставляют потребителю только по механическим свойствам. Химический состав сталей не гарантируется;

группа Б . Если сталь у потребителя будет подвергаться горячей обработке (ковке, штамповке и т.д.), то исходные структура и механические свойства не сохраняются. В таком случае для потребителя основное значение имеет, прежде всего, химический состав стали, так как именно им в первую очередь определяется режим горячей обработки и свойства стали. В этом случае сталь поставляется потребителю только по химическому составу.

группа В . Если сталь у потребителя подвергается сварке, то в зоне термического влияния сварного шва свойства металла меняются. В таком случае потребителю необходимо знать химический состав стали. Одновременно необходимо знать и исходные свойства, так как те части изделий, которые не подвергали сварке, сохраняют свои свойства. Металл в таком случае поставляют и по химическому составу и по механическим свойствам.

Группа стали (буква А, Б или В) указываются перед значком Ст.

Кроме того, после марки, ставят условное обозначение способа раскисления стали:

кп – кипящая сталь (раскислена только Mn);

пс – полуспокойная (раскислена Mn + Al);

сп – спокойная (раскислена Mn + Al + Si).

Кипящая сталь, по сравнению со спокойной, содержит больше кислорода и азота (хуже раскислена), полуспокойная – занимает промежуточное положение и применяется вместо кипящей и спокойной сталей.

Марки конструкционных сталей обыкновенного качества: Ст0, Ст2, БСт3кп, ВСт5сп и т.д.

Конструкционные углеродистые качественные стали (ГОСТ 1050-85) выплавляются в мартеновских и электрических печах и отличаются пониженным содержанием серы и фосфора. Эти стали маркируются только цифрами, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента (например, марки 05; 08; 10, 60 содержат углерода, соответственно 0, 05 %, 0, 08 %, 0, 10 % и 0, 60 %). У конструкционных качественных сталей с повышенным содержанием марганца (до 1– 1, 2 %) в конце марки ставится буква Г (например, марки 65Г2 и 70Г).

Качественные стали могут быть также спокойными, кипящими и полуспокойными (марки 05пс, 15 кп, 25сп и т.д.).

Инструментальные стали – используются при изготовлении различного вида инструмента (режущего, штампового, мерительного). Так как эти стали большей частью работают на истирание, испытывают большие удельные нагрузки, наиболее важным свойством их должна быть высокая твердость в сочетании с прочностью (пластичность понижена). Как известно, такими свойствами обладают высокоуглеродистые стали, содержащие углерода 0, 7–1, 3 %, т.е. по структуре в основном эвтектоидные и заэвтектоидные. Инструментальные углеродистые стали, согласно ГОСТ 1435-74, обозначаются буквой У и цифрой, показывающей среднее содержание углерода в десятых долях процента; это марки У7, У8, У12.

В случае, если в конце марки стоит буква А, то это обозначает, что сталь высококачественная (содержание S и Р – минимально). Марки высококачественных сталей: 45А, 60ГА, У8А, У8ГА, У12А и т.д.

Более подробно назначение и области применения сталей различных марок описаны в таблице 5.2.

Таблица 5.2

Назначение углеродистых сталей некоторых марок

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒