Производство легированной стали.
Общие свойства легированных сталей. Влияние легирующих элементов в сплаве. Маркировка по ГОСТу.
В современном мире имеется большое количество разновидностей стали. Это один из самых востребованных материалов, который используется практически во всех отраслях промышленности.
Характеристика легированных сталей
Легированная сталь представляет собой сталь, которая кроме обычных примесей оснащена еще и дополнительными добавочными веществами, которые необходимы для того, чтобы она соответствовала тем или иным химическим и физическим требованиям.
Обычная сталь состоит из железа, углерода и примесей, без которых невозможно себе представить данный материал. В легированную сталь добавляются дополнительные вещества, которые получили название легирующих. Они используются для того, чтобы сталь стала обладать такими свойствами, которые необходимы в тех или иных ситуациях.
Начало формы
Конец формы
В большинстве случаев в качестве легирующих элементов к железу, примесям и углероду добавляются: никель, ниобий, хром, марганец, кремний, ванадий, вольфрам, азот, медь, кобальт. Также не редко в таком материале отмечаются такие вещества, как молибден и алюминий. Для придания прочности материалу в большинстве случаев добавляется титан.
Такой вид стали имеет три основные категории. Отношение легированной стали к той или иной группе обусловлено тем, сколько в ней содержится стали и примесей, а также легированных добавок.
|
|
|
Виды легированной стали
Есть три основных вида стали с легирующими элементами:
- Низколегированная сталь.
Она характеризуется тем, что в ней содержится около двух с половиной процентов легирующих дополнительных элементов.
- Среднелегированная сталь.
Данный материал имеет в своем составе от 2.5 до 10 процентов легирующих дополнительных веществ.
- Высоколегированная сталь.
К данному виду относятся стальные материалы, количество легирующих добавок в которых превышает десяти процентов. Количество этих компонентов в такой стали может достигать пятидесяти процентов.
Назначение легированной стали
Легированную сталь широко применяют в современной промышленности. Она обладает высоким уровнем прочности, что позволяет изготовлять из нее оборудование для резки и рубки металлического проката самых разных видов.
По своему назначению стали легированного типа могут быть представлены большим количеством групп.
Основными из них являются:
- конструкционная легированная сталь,
- инструментальная легированная сталь,
- легированная сталь с особыми химическими и физическими свойствами.
Характеристики легированных сталей могут быть разнообразными. Они их приобретают благодаря соотношению основных элементов. Стали такого типа являются в любом случае более прочными и устойчивыми к образованию коррозии.
|
|
|
Свойства легированной стали
Свойства легированных сталей являются разнообразными. Они главным образом определяются теми добавками, которые применяются в качестве легирующих при производстве отдельных видов стальных материалов.
В зависимости от добавленных легирующих компонентов сталь приобретает следующие качества:
- Прочность. Данное свойство приобретает после добавления в ее состав хрома, марганца, титана, вольфрама.
- Устойчивость к образованию коррозии. Это качество появляется под воздействием хрома, молибден.
- Твердость. Сталь становится боле твердой благодаря хрому, марганцу и другим элементам.
Внимание: Стоит отметить, что для того, чтобы легированная сталь была более прочной и устойчивой к внешнему влиянию окружающей среды необходимое содержание хрома не должно быть менее двенадцати процентов.
Сталь легированного типа при правильном процентном соотношении всех входящий в нее элементов не должна менять свои качестве при температуре нагревания до шестисот градусов Цельсия.
|
|
|
Производство легированной стали.
Марки легированной стали
По своему воздействию на структуру стали легирующие элементы делятся на 2 класса:
- первые расширяют гамма-область и сужают альфа-область
- вторые наоборот – сужают гамма-область и расширяют альфа-область
Легированные стали классифицируют:
- по структуре в равновесном состоянии и после охлаждения на воздухе
- по типу легирующих элементов и их процентному содержанию
- по качеству
- по назначению
По структуре в равновесном состоянии разделяют на:
- доэвтектоидные
- эвтектоидные
- заэвтектоидные
После охлаждения на воздухе структура стали может измениться. По структуре в нормализованном состоянии легированные стали подразделяют на:
- перлитные
- аустенитные
- мартенситные
По типу легирующих элементов стали подразделяют на хромовые, никелевые и т.д.
Современные легированные стали – сложнолегированные.
По общему процентному содержанию легирующих элементов легированные стали разделяют на:
- низколегированные – 5-10%
- среднелегированные – 10%
- высоколегированные – более 10%
Все легированные стали являются качественными сталями. Но бывают высококачественные и особо высококачественные.
|
|
|
Все легированные стали подвергаются термообработке, которая существенно улучшает структуру и форму. Использование без термообработки нерационально.
По назначению стали делят на:
- конструкционные
- инструментальные
- стали специального назначения
Маркировка легированных сталей
Маркировка легированных сталей зависит от их назначения.
В основе маркировки легированных сталей лежит буквенно-цифровой метод.
В начале марки конструкционных легированных сталей (гост 4543-71) ставятся цифры, обозначающие содержание углерода в сотых долях процента.
Далее идут большие буквы, обозначающие тот или иной легирующий элемент:
| Х – хром | Б - ниобий |
| Н – никель | Д – медь |
| К – кобальт | Г – марганец |
| М – молибден | Р – бор |
| Т – титан | Ю – алюминий |
| В – вольфрам | Ф – ванадий |
| А – азот | С - кремний |
После буквы может стоять цифра, которая обозначает среднее округленное до целого процентное содержание соответствующего легирующего элемента.
Если цифры нет, то содержание легирующего элемента около 1% (или менее).
Если буква А стоит в середине марки стали – она означает присутствие в стали азота как легирующего элемента.
Если буква А стоит в конце марки – сталь высококачественная. У особо высококачественной стали ставится буква Ш в конце марки.
40ХН3МФА – конструкционная легированная сталь со средним содержанием углерода 0,4%, ~1% хрома, ~3% никеля, ~1% молибдена, ~1% ванадия, высококачественная.
18ХГТ – конструкционная легированная сталь с содержанием углерода 0,18% и по 1% (приблизительно) хрома, марганца и титана.
В начале марки инструментальных легированных сталей (ГОСТ 5950-2000) первая цифра – среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если цифра не стоит, то содержание углерода в этой стали 1% и более.
Затем следуют буквы и цифры, обозначающие тоже самое, что и у конструкционных легированных сталей.
Легирующие элементы, которые вводят в инструментальные стали увеличивают теплостойкость, закаливаемость, вязкость, износостойкость.
ХВГ – инструментальная легированная сталь, углерода более 1%, приблизительно около 1% хрома, вольфрама, марганца.
Стали специального назначения маркируются несколько иначе. В начале марки – большая буква русского алфавита, обозначающая назначение стали:
| А – автоматная |
| Э – электротехническая |
| Ш – шарикоподшипниковая |
| Р - быстрорежущая |
После буквы ставятся цифры, обозначающие среднее, округленное до целого, содержание ведущего легирующего элемента. Для электротехнических сталей это кремний, для быстрорежущих (используются для изготовления режущего инструмента) – вольфрам.
Р18 – быстрорежущая сталь, 18% вольфрама
Р6М5К4 – быстрорежущая сталь, содержание вольфрама 6%, молибдена 5%, 4% кобальта.
Марки легированной стали 
являются различными. Они представлены в большом многообразии. В зависимости от назначения стали определяется ее маркировка.
Сегодня имеется большое количество требований к маркировке легированной стали. Для данного процесса используются цифровые и буквенные обозначения. Сначала при маркировке используются цифры. Они являются показателями того, сколько содержится в том или ином виде легированной стали сотых долей углерода. После цифр стоят буквы, которые являются обозначением того, какие легирующие добавки были использованы при производстве того или иного легированного типа стали.
После букв могут стоять цифры, обозначающие количество легирующего вещества в составе стального материала. Если после обозначения какого-либо легирующего элемента не стоит цифровое обозначение, то его в составе имеется минимальное количество, не достигающее даже одного процента.
Таблица 1. Сопоставление марок стали типа Cт и Fе по международным стандартам ИСО 630-80 и ИСО 1052-82.
| Марки стали | |||
| Ст | Fe | Ст | Fe |
| СтО | Fe310-0 | Ст4кп | Fe430-A |
| Ст1кп | Ст4пс | Fe430-B | |
| Ст1пс | Ст4сп | Fe430-C | |
| Ст1сп | — | — | Fe430-D |
| Ст2кп | Ст5пс | Fe510-B, Fe490 | |
| Ст2пс | Ст5Гпс | Fe510-B, Fe490 | |
| Ст2сп | Сг5сп | Fe510-C, Fe490 | |
| СтЗкп | Fe360-A | ||
| СтЗпс | Fe360-B | Ст6пс | Fe590 |
| СтЗГпс | Fe360-B | Стбсп | Fe590 |
| СтЗсп | Fe360-C | Fe690 | |
| СтЗГсп | Fe360-C | — | |
| Fe360-D | |||
Таблица 2. Условные обозначения легирующих элементов в металлах и сплавах
| Элемент | Символ | Обозначение элементов в марках металлов и сплавов | Элемент | Символ | Обозначение элементов в марках металлов и сплавов | ||
| черные | цветные | черные | цветные | ||||
| Азот | N | А | - | Неодим | Nd | - | Нм |
| Алюминий | А1 | Ю | А | Никель | Ni | - | Н |
| Барий | Ва | - | Бр | Ниобий | Nb | Б | Нп |
| Бериллии | Be | Л | Олово | Sn | - | О | |
| Бор | В | р | - | Осмий | Os | - | Ос |
| Ванадии | V | ф | Вам | Палладий | Pd | - | Пд |
| висмут | Bi | Ви | Ви | Платина | Pt | - | Пл |
| Вольфрам | W | В | - | Празеодим | Pr | - | Пр |
| Гадолиний | Gd | - | Гн | Рений | Re | - | Ре |
| Галлий | Ga | Ги | Ги | Родий | Rh | - | Rg |
| Гафнии | Hf | - | Гф | Ртуть | Hg | - | Р |
| Германий | Ge | - | Г | Рутений | Ru | - | Pv |
| Гольмий | Но | - | ГОМ | Самарий | Sm | - | Сам |
| Диспрозий | Dv | - | ДИМ | Свинец | Pb | - | С |
| Европий | Eu | - | Ев | Селен | Se | К | СТ |
| Железо | Fe | - | Ж | Серебро | Ag | - | Ср |
| Золото | Au | - | Зл | Скандий | Sc | - | С км |
| Индий | In | - | Ин | Сурьма | Sb | - | Cv |
| Иридий | Ir | - | И | Таллий | Tl | - | Тл |
| Иттербий | Yb | - | ИТН | Тантал | Та | - | ТТ |
| Иттрий | Y | - | ИМ | Теллур | Те | - | Т |
| Кадмий | Cd | Кд | Кд | Тербий | Tb | - | Том |
| Кобальт | Co | К | К | Титан | Ti | Т | ТПД |
| Кремний | Si | С | Кр(К) | Т\'лий | Tm | - | ТУМ |
| Лантан | La | - | Ла | Углерод | С | У | - |
| Литий | Li | - | Лэ | Фосфор | P | п | Ф |
| Лютеций | Lu | - | Люн | Хром | Cr | х | Х(Хр) |
| Магний | Mg | Ш | Мг | Церий | Ce | - | Се |
| Марганец | Mn | Г | Мц(Мр) | Цинк | Zn | - | Ц |
| Медь | Cu | Д | М | Цирконий | Zr | Ц | ЦЭВ |
| Молибден | Mo | М | - | Эрбий | Er | - | Эрм |
Назначение конструкционных легированных сталей:
- Машиностроительные — служат для производства деталей всевозможных механизмов, корпусных конструкции и тому подобного. Отличаются тем, что в подавляющем большинстве случаев проходят термическую обработку.
- Строительные — чаще всего используются при изготовлении сварных металлоконструкций и термической обработке подвергаются в редких случаях.
Классификация машиностроительных легированных сталей выглядит следующим образом.
- Жаропрочные стали активно используются для производства деталей, предназначенных для работы в сфере энергетики (например, комплектующие паровых турбин), а также из них делают особо ответственный крепеж. В качестве легирующих добавок в них используют хром, молибден, ванадий. Жаропрочные относятся к среднеуглеродистым, среднелегированным, перлитным сталям.
- Улучшаемые (из категорий среднеуглеродистых, низко- и среднелегированных) стали, при производстве которых используют закалку, применяются для изготовления сильно нагруженных деталей, испытывающих нагрузки переменного характера. Отличаются чувствительностью к концентрации напряжения в рабочей детали.
- Цементуемые (из категорий низкоуглеродистых, низко- и среднелегированных) стали, как можно понять по названию, подвергаются цементации и следующей после нее закалке. Их применяют для изготовления всевозможных шестерен, валов и других похожих по назначению деталей.
Рис. 1 Зависимость толщины цементованного слоя от температуры и времени обработки
Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 160; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!