Леговані сталі

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Класифікація і маркування легованих сталей

Леговані сталі об'єднують в певні групи, що мають близькі властивості і класифікують по наступним ознакам:

? по рівноважній структурі;

? по структурі після охолодження на повітрі;

? по складу;

? по призначенню;

? по кількості легуючих елементів.

Розглянемо більш детально вказану класифікацію.

По рівноважній структурі леговані сталі розділяються як і вуглецеві на:

1. Доевтектоїдні, які мають ферито-перлітну структуру.

2. Евтектоїдні, які мають чисто перлітну структуру.

3. Заевтектоїдні, які мають перліто-цементитну структуру.

Крім цих груп, які характерні для вуглецевих сталях в легованих появляються ще дві групи в залежності від виду та кількості легуючих елементів:

4. Феритні, мають структуру фериту.

5. Аустенітні, мають структуру аустеніту.

За рахунок зміщення т. Е на діаграмі залізо-вуглець, сталі можуть мати структуру, що складається з первісних карбідів, які виділялись з рідини одночасно з аустенітом тобто структуру ледебуриту:

6. Ледебуритні сталі.

По структурі після охолодження на повітрі в залежності від складу сталі, положення точки початку мартенситного перетворення та розташування С-подібних діаграм леговані сталі поділяються:

1. Перлітні, якщо в результаті спокійного охолодження на повітрі утворюється структура перліту.

2. Мартенситні, якщо в результаті спокійного охолодження на повітрі утворюється структура мартенситу.

3. Аустенітні, якщо в результаті спокійного охолодження на повітрі, в результаті знаходження точки початку мартенситного перетворення значно нижче нуля, залишається структура аустеніту.

По складу леговані сталі поділяються в залежності від основних легуючих елементів на нікелеві, хромисті, хромомолібденові, хромонікелеві і т.д.

По призначенню поділяються на конструкційні, які йдуть на виготовлення різних деталей машин, інструментальні - для виготовлення різного інструменту та сталі і сплави з особливими властивостями, наприклад, нержавіючі, жароміцні, зносостійкі і т.д.

По кількості легуючих елементів поділяються на:

? низьколеговані - якщо одного легуючого елементу менше 2%, або сума легуючих елементів менше 5%;

? середньолеговані - якщо одного легуючого елементу більше 2%, але менше 5%, або сума легуючих елементів менше 10%;

? високолеговані. - якщо одного легуючого елементу більше 5%, або сума легуючих елементів більше 10%.

Маркування легованих сталей представляється в вигляді цифр і літер, причому кожний легуючий елемент позначається відповідною літерою згідно таблиці 2. Перші дві цифри перед буквами в марці сталі показують вміст вуглецю в сотих долях відсотка (якщо цифри немає, то вміст вуглецю біля 0,01%). Цифри, які знаходяться після букв в марці сталі, показують відповідний вміст компонентів в відсотках (якщо цифра відсутня, то вміст компоненту менше 1%).

легкований сталь чавун

Таблиця. Позначення елементів відповідними літерами в марках легованих сталей

знаходиться всередині марки сталі, а якщо в кінці - то це означає, що сталь високоякісна (сірки і фосфору менше 0,03%). Наприклад:

? Х18Н9Т - вуглецю біля 0,01%, хрому -18%, нікелю - 9%, титану менше 1%;

? 30ХГСА - вуглецю біля 0,3%, хрому -1%, марганцю - 1%, кремнію 1%; сірки і фосфору менше 0,03% кожного.

Розглянемо більш детально групи сталей, що класифікуються по призначенню.

2. Класифікація, маркування і застосування легованих сталей

Легована сталь - це сплав заліза з вуглецем та легуючими компонентами (Сr , Nі, W, Mo, Tі, V, Со та ін.), в якому вуглецю не більше, як 2,14 %. Вуглецева сталь часто не відповідає вимогам сучасного машинобудівного та інструментального виробництва. У таких випадках використовують леговану сталь. Легуючі компоненти, що вводяться у сталь, змінюють її механічні, фізичні та хімічні властивості. Для легування сталі застосовують хром, нікель, марганець, кремній, вольфрам, молібден, ванадій, кобальт, титан, алюміній, мідь та ін.

Найпростішою і оптимальною класифікацією легованих сталей є класифікація за:

1. Вмістом легуючих компонентів:

- низьколеговані (сумарний вміст легуючих компонентів до 5 %);

- середньолеговані (5-10 %);

- високолеговані (до 10 %).

2. Структурою (на п'ять класів: перлітний, мартенситний, аустенітний, карбідний і феритний).

3. Призначенням. Залежно від призначення леговану сталь поділяють на конструкційну, інструментальну і спеціального призначення.

Конструкційну сталь використовують для виготовлення будівельних конструкцій, деталей машин.

Для конструкційної легованої сталі прийнято маркування, за яким перші дві цифри вказують середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка, букви - наявність відповідних легуючих компонентів, а цифри, що стоять за буквами, процентний вміст цих компонентів. Якщо після якоїсь букви немає цифри, то це означає, що сталь містить даний елемент у кількості біля 1 %.

Для позначення легуючих компонентів взято такі букви:

Х - хром, Н - нікель, Г - марганець, С - кремній, В - вольфрам, М - молібден, Ф - ванадій, К - кобальт, Т - титан, Ю - алюміній, Д - мідь, Р - бор, Б - ніобій, А - азот, Е - селен, Ц - цирконій.

Наприклад, марка 30ХН3 означає хромонікелеву сталь, що містить 0,3 % С, до 1 % Сr та 3 % Nі.

Для позначення високоякісної легованої сталі у кінці маркування додають букву А, наприклад, 30ХГСА, для позначення особливо високоякісної сталі - букву Ш.

Для сталей інструментальних порядок маркування за легуючими компонентами такий самий, як і для конструкційної, але кількість вуглецю зазначається першою цифрою у десятих частках відсотка. Якщо цифри немає, то сталь містить більше 1 % вуглецю.

Наприклад, сталі для ударно-штампового і вимірювального інструменту 20Х12 (містить 2,0-2,2 % С і 11,5-13,0 % Сr), Х12Ф1, сталі для різального інструменту 9ХС містить 0,9 % С, по 1 % хрому і кремнію).

На відміну від попередніх маркується швидкорізальна сталь. Встановлені такі марки швидкорізальної сталі: Р18, Р12, Р9, Р6М3, Р18М, Р9М, Р9Ф5, Р14ФА, Р18Ф2, Р9К5, Р9К10, Р6М5, Р18К5Ф2. Буква Р вказує про наявність у сталях карбіду вольфраму, цифра після букви Р вказує на вміст карбіду вольфраму в відсотках. Наприклад, сталь марки Р6М5 містить до 6 % карбіду вольфраму і до 5 % молібдену.

Сталі спеціального призначення. Багато машин, приладів та іншого устаткування мають деталі, до яких ставляться особливі вимоги:

- опір дії хімічних, агресивних середовищ;

- збереження міцності при високих температурах;

- стійкість проти окислення при високих температурах;

- зносостійкість, магнітні, теплові та інші властивості.

Маркуються вони за принципом конструкційних сталей. Наприклад, жаростійка легована сталь Х25Н20С2 (містить до 1 % С, до 25 % Сr , до 20 % Nі і до 2 % Sі).

3. Класифікація, маркування і використання чавунів

Чавун - це сплав заліза з вуглецем та домішками (Sі, Mn, S, P, O2 , Н2 , N2), в якому вуглецю більше як 2,14 %.

Чавуни доцільно класифікувати за призначенням на: білі, сірі, ковкі, високоміцні і антифрикційні.

Білі чавуни - це чавуни, в яких вуглець перебуває у зв'язаному стані, у вигляді цементиту (Fe3C). Їх можна класифікувати за структурою: до евтектичні (вміст вуглецю від 2,14 до 4,3 %); евтектичні (вміст вуглецю 4,3 %); заевтектичні (вміст вуглецю від 4,3 до 6,67 %).

Білі чавуни в основному використовують для переробки у сталь. В окремих випадках для виготовлення виробів, які не піддаються високим навантаженням.

Сірі чавуни - це чавуни, в яких вуглець перебуває як у зв'язаному стані (Fe3C) так і в вільному у вигляді графіту. Сірі чавуни маркуються буквами СЧ з цифрою, яка вказує мінімальну границю міцності на розрив або розтяг.

Згідно ДСТУ є такі марки сірого чавуну: СЧ12, СЧ15, СЧ18, СЧ21, СЧ24, СЧ25, СЧ32, СЧ35, СЧ40, СЧ45. Сірі чавуни використовуються для виготовлення різних відливок для сільськогосподарських машин і побутової техніки. У структуру сірих чавунів обов'язково входить фаза графіт у вигляді пластинок. Це дозволяє в деякій мірі підвищити пластичність у порівнянні з білими чавунами.

Ковкий чавун - умовна назва м'якого і в'язкого чавуну, який одержують з білого чавуну шляхом відливанням з подальшою термічною обробкою. Його не кують, але він набагато пластичніший за сірий чавун. Ковкий чавун, як і сірий, складається із основи - сталі та містить частину вуглецю у вигляді графіту, проте графітові включення у ковкому чавуні інші по формі (у вигляді плям, а не пластин). Властивості ковкого чавуну залежать від металевої основи і розміру включень графіту, чим менші включення графіту, тим міцніший ковкий чавун.

Ковкий чавун позначають буквами КЧ і двома числами, з яких перше вказує мінімальну границю міцності на розтяг, друге - мінімальне відносне видовження d (%). Відомі такі марки ковкого чавуну: на феритній основі (3-10 % перліту ) КЧ30-6, КЧ33-8, КЧ35-10, КЧ37-12, на перлітній основі (0-20 % фериту) КЧ45-7, КЧ50-5, КЧ55-4, КЧ60-3, КЧ65-3.

Ковкий чавун широко використовують у сільськогосподарському машинобудуванні, в автомобільній і тракторній промисловості, верстатобудуванні та в інших галузях промисловості.

Високоміцні чавуни. Підвищення міцності і пластичності чавунів досягають модифікуванням під час виплавляння, яке забезпечує одержання глобулярного (сфероїдального) графіту замість пластинчастого. Таку форму графіту одержують при введені присадок у рідкий чавун магнію або лігатури (20 % Mg + 80 % Nі).

Встановлені такі марки високоміцного чавуну у відливках: ВЧ35, ВЧ40, ВЧ50, ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80, ВЧ100, ВЧ120. Число вказує мінімальну границю міцності на розрив або розтяг.

Міцність чавуну збільшується із збільшенням кількості перліту і дисперсності глобулів графіту.

Високоміцний чавун використовують замість сталі для відливання валів, зубчастих коліс, муфт, задніх мостів автомобілів, картерів та ін.

Размещено на Allbest.ru