|
|
Классификация по степени раскисления.Стали по степени раскисления классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие. Раскислением называют процесс удаления кислорода из жидкой стали. Нераскисленная сталь обладает недостаточной пластичностью и подвержена хрупкому разрушению при горячей обработке давлением. Спокойные стали хорошо раскислены марганцем, алюминием и кремнием. Они затвердевают в изложнице спокойно, без газовыделения, с образованием в верхней части слитков усадочной раковины. Кипящие стали раскисляют только марганцем. Они раскислены недостаточно. Перед разливкой в них содержится повышенное количество кислорода, который при затвердевании слитка частично реагирует с углеродом и выделяется в виде пузырей окиси углерода СО2 создавая ложное впечатление «кипения» стали. Полуспокойные стали по степени их раскисления занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими сталями. Частично их раскисляют в печи и ковше, а частично — в изложнице за счет содержащегося в металле углерода. Ликвация в слитках полуспокойной стали меньше, чем в кипящей, и приближается к ликвации в слитках спокойной стали. Классификация сталей
Рис. 2.10 Схема классификации сталей -по качеству: стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные, особовысококачественные; -по способу производства: мартеновские, конвертерные, электростали; -по назначению: конструкционные, инструментальные, стали с особыми свойствами; -по структуре: доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные; - по степени раскисления: кипящая, спокойная, полуспокойная; - по химическому составу: углеродистые и легированные. УС = Fe + С + Si + Mn + S + Р , где (Fe и С - основные компоненты; Si, Mn , S , Р - постоянные примеси; S и Р – вредные примеси). Железо: Fe имеет две модификации α и γ (показывает на плакате «железо-углерод»). С углеродом железо имеет химическое соединение Fe3C - карбид железа (цементит), с содержанием углерода 6,67% в точке Д. Железо образует с углеродом твердые растворы внедрения: аустенит и феррит. Аустенит - это твердый раствор внедрения углерода в γ -железо. Аустенит имеет КГЦ-решетку. Феррит - это твердый раствор внедрения углерода в α -железо. Феррит имеет КОЦ - решетку. Углерод - оказывает основное влияние на свойства стали. С увеличением содержания углерода в стали повышаются твердость и прочность и уменьшается пластичность и вязкость. Сера - сера и фосфор являются вредными примесями, попадают в сталь при плавке из руды и топлива. Сера не растворяется в железе, а образует с ним сульфид железа, который образует эвтектику Fe - FeS. Эта эвтектика при затвердевании в стали располагается вокруг зерен в виде легкоплавкой оболочки, а при горячей обработке (ковке, прокатке) такие оболочки расплавляются, теряется связь между зернами, образуются трещины. Это явление называется красноломкостью. Устранить красноломкость можно, добавив к стали марганец. Фосфор - растворяясь в феррите резко снижает, его пластичность, вызывает его внутрикристаллическую ликвацию (Это слово нужно записать на доске). Ликвация - это неоднородность сплава по химическому составу. Ликвация способствует росту зерен, что приводит хрупкости изделий при обычной температуре. Такое явление называется хладноломкостью. В стали допускаемое содержание серы и фосфора не более 0,05% каждого. В автоматных сталях, где углерода содержится до 0,3% допускается содержание серы - до 0,2%, что облегчается снятие стружки) и фосфора - до 0,15% Эти стали применяются для изготовления малоответственных деталей (болты, винты, гайки, изготовляемых на станках-автоматах). Кремний и марганец - вводят в сталь для того, чтобы освободиться от закиси железа, которая образуется при плавке и ухудшает свойства стали. Этот процесс называется раскислением стали. Раскисление стали - это удаление из жидкого металла кислорода, иначе стали будут хрупкими при горячей обработке. Содержание марганца не должно превышать 0,75%, а кремния - 0,35%. В таком количестве кремний и марганец не оказывают влияния на механические свойства углеродистых сталей. Более высокое содержание кремния и марганца изменяет свойства стали и влияет на механическую и термическую обработку. Стали, в которых содержится > 1% марганца и > 1% кремния называются специальными сталями. Углеродистые стали бывают: конструкционные и инструментальные. Какие стали называются конструкционными, инструментальными? Конструкционные стали предназначены для изготовления различных деталей и конструкций машин и механизмов. Инструментальные стали предназначены для изготовления режущего, измерительного, штампового и др. инструментов. Конструкционные стали бывают обыкновенного качества и качественные. На качество стали влияют сера и фосфор. Сталь обыкновенного качества содержит серы < 0,055%, фосфора < 0,07%. Сталь качественная содержит серы < 0,04%, фосфора < 0,04%). Стали обыкновенного качества делятся на три группы: группа А, группа Б. группа В. Стали группы A: Cm 0, Cm 1, Cm 2, Cm 3 ... Cm 6 предназначены для изготовления строительных конструкций, арматуры, крепежа, деталей машин, не несущих повышенных нагрузок. Стали этой группы предназначены для изделий, не подвергающихся горячей обработке (сварке, ковке). В этом случае изделия сохраняют механические свойства, полученные на металлургическом заводе и гарантируемые стандартом. Cm - сталь. Цифра- условный номер марки. Чем больше условный номер марки, тем больше предел прочности на растяжение и меньше относительное удлинение. Стали группы Б: БСт 0, БСт 1, БСт 2, БСтЗ ... БСт б стали этой группы применяются для изделий подвергающихся горячей обработке (ковке, штамповке). Здесь нужно знать химический состав, чтобы правильно определить режимы термообработки, а механические свойства при горячей обработке изменяются, поэтому нет необходимости их регламентировать. Расшифровка марок: Cm 1 - углеродистая, конструкционная, обыкновенного качества, группы А, с гарантированными механическими свойствами, 1-условный номер марки. БСт 2 кп- углеродистая, конструкционная, обыкновенного качества группы Б с гарантированным химическим составом, 2 - условный номер марки, кп - кипящая по степени раскисления. Стали группы В: ВСт 2, ВСт 3, ВСт 4, ВСт 5 широко применяются для изготовления сварных конструкций, при расчете которых важно знать и механические свойства (где нет сварки нужно знать механические свойства), а химический состав нужен для определения режимов сварки. Расшифровка марок: ВСт 4 пс- углеродистая, конструкционная, обыкновенного качества, группы В с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. 4 - условный номер марки, пс - полуспокойное по степени раскисления. В сталях группы А в маркировке буква А не ставится. В обозначении слово «сталь» дается сокращенно двумя буквами Ст. Цифровое обозначение номера марки от 0 до 6 Качественные стали по содержанию марганца делятся на: 1. Стали с нормальным содержанием марганца (до 0,8 %) – сталь 45 2. Стали с повышенным содержанием марганца (0,8% - 1,2%) - сталь 15Г. Буква Г обозначает повышенное содержание марганца. По содержанию углерода качественные углеродистые конструкционные стали делятся на: 1. Стали низкоуглеродистые (углерода до 0,25%) Сталь 05, 08,10, 15, 20,25. 2. Стали среднеуглеродистые (углерода свыше 0,25% до 0.6%). Сталь 30, 35, 40, 45, 50, 58, 60. 3. Стали высокоуглеродистые (углерода свыше 0,6%). Сталь 65, 70, 75, 80, 85.
Рис. 2.11 Различные виды пружин
Рис. 2.12 Рессора
Цифра в маркировке обозначает содержание углерода в сотых долях %. Расшифровка марок: Сталь 45 - углеродистая, конструкционная, качественная, с нормальным содержанием марганца, среднеуглеродистая, 0,45% углерода. Сталь 65Г - углеродистая, конструкционная качественная, с повышенным содержанием марганца, высокоуглеродистая, 0,65% углерода, ~ 1% марганца. По качеству эти стали делятся на две группы: качественные и высококачественные. В высококачественных сталях содержание серы и фосфора не должно превышать 0,03% каждого. Марки качественных сталей: У7, У8, У9 ,У10, У11, У12, У13. Марки высококачественных сталей: У7А, У8А, У9А ,У10А, УНА, У12А, У13А. Цифра указывает на содержание углерода в десятых долях %. Буква У - сталь углеродистая, инструментальная. Буква А в конце марки - сталь высококачественная. Расшифровка марок: У8 - углеродистая, инструментальная, качественная, 0,8% углерода. У 13А - углеродистая, инструментальная, высококачественная, 1,3% углерода. Применение инструментальных углеродистых сталей. Чем больше углерода содержится в стали, тем выше твердость, а значит и хрупкость. Следовательно, стали с меньшим содержанием углерода можно использовать для изготовления инструментов, работающих на удар. Это стали: У7, У7А, У8, У8А, У9, У9А. Из них делают зубила, кувалды, слесарные молотки, клейма, кернеры, матрицы, пуансоны и т.д. Стали с большим содержанием углерода применяют для изготовления инструмента не подвергающегося ударным нагрузкам. Это стали: У 10, У10А, УП, УНА, У 12, У12А, У13, У13А. Из них изготавливают резцы, сверле метчики, плашки, развертки, фрезы, калибры, напильники и т.д. Упражнения: Запишите марку стали по ее характеристике: 1. Углеродистая, конструкционная, обыкновенного качества, с гарантированным химическим составом, с условным номером 3, по степени раскисления полуспокойная. Ответ: БСтЗпс 2. Углеродистая, инструментальная, высококачественная, с содержанием углерода 1,1%. Ответ: У11А 4. Углеродистая, конструкционная, качественная, с нормальным содержанием марганца, низкоуглеродистая, 0,15% углерода. Ответ: сталь 15.
Рис. 2.13 Схема углеродистой стали
|
|
