Химический состав стали по плавочному анализу ковшовой пробы должен соответствовать нормам, приведенным в таблице (ГОСТ 380-94).
Качественную углеродистую конструкционную сталь выплавляют в мартеновских и электропечах и разделяют на две группы: с нормальным содержанием марганца и с повышенным содержанием марганца. Сталь группы I применяют в виде прутков, штанг, поковок, листов и т. п. В машиностроении из нее изготовляют валы, зубчатые колеса, шпиндели, вилки переключения, болты и т. д. Такие стали маркируют цифрами 05, 08, 08кп. (буквы кп. означают кипящую сталь), 10, 20, 35 и т. д., показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Химический состав углеродистой конструкционной стали группы I приведен в таблице ниже. Качественные углеродистые конструкционные стали группы II с содержанием марганца от 0,70 до 1,0% маркируют следующим образом: 15Г, 20Г, 40Г, 45Г, 50Г, 65Г. Буква Г указывает на повышенное содержание марганца. Прокаливаемость марганцевых сталей на большую глубину после закалки и высокого отпуска позволяет изготовлять из них детали с высокой прочностью, вязкостью и износостойкостью. Однако сталь имеет и недостатки - некоторую склонность к перегреву и хрупкость после отпуска. Автоматная сталь относится к конструкционным углеродистым сталям. Она содержит повышенный процент серы (0,08-0,20%) и фосфора (0,08-0,15%>). Химический состав качественной углеродистой конструкционной стали (ГОСТ 1050-88)
Автоматная сталь маркируется буквой А и цифрами, которые указывают на содержание углерода в сотых долях процента, например сталь марки А12, А20 и т. д. Автоматную сталь применяют для изготовления болтов, гаек с мелкой резьбой и винтов на станках-автоматах. Сталь обладает хорошей обрабатываемостью. Детали из автоматной стали обычно подвергаются химико-термической обработке -жидкостному или газовому цианированию. Углеродистая инструментальная сталь делится на качественную марок У7, У8 и т. д. и высококачественную с повышенным содержанием кремния и пониженным содержанием серы и фосфора. Химический состав высококачественной углеродистой инструментальной стали приведен в таблице ниже. Буква У в марках стали означает углеродистую, а число, стоящее за буквой, указывает на содержание углерода в десятых долях процента. Химический состав некотовых видов высококачественной углеродистой инструментальной стали, (ГОСТ 1435-99);
Особенностью углеродистой инструментальной стали является ее небольшая прокаливаемость. Инструменты - зубила, клейма, молотки и т. д., - подвергаемые в работе ударам, изготовляются из стали У7, У7А, У8 и У8А. Высокоуглеродистые стали У9, У9А, У10А, У12, У12А применяют для режущих инструментов-сверл, метчиков, фрез, разверток и т. д. Легированная сталь. Легированной называют сталь, содержащую один или несколько легирующих элементов в различных комбинациях и количествах, изменяющих свойства этой стали и условия ее термической обработки. К легирующим элементам относятся хром, никель, титан, вольфрам, молибден, ванадий и др. Кроме того, легирующими элементами могут быть кремний и марганец, если кремния в стали содержится не менее 0,8%, а марганца - более 1 %. Основной целью легирования стали является увеличение ее прокаливаемости. Чтобы получить необходимую для данного сечения и условий охлаждения сквозную или наибольшую прокаливаемость, легирование стали должно быть минимальным. Высокие механические свойства сталь получает после соответствующей термической обработки. Влияние легирующих элементов. Легирующие элементы по-разному влияют на свойства стали. Поэтому их вводят в сталь в количествах, при которых наиболее полно проявляется положительное действие каждого элемента. Опыт показал, что наиболее сильное воздействие на улучшение прочностных свойств стали оказывают определенные сочетания легирующих элементов. Углерод - наиболее сильнодействующий элемент, содержащийся во всех марках стали. С увеличением содержания углерода значительно повышается твердость и понижается пластичность стали. При малом содержании углерода сталь обладает низкой прочностью, высокими пластичностью, свариваемостью и деформацией в холодном состоянии (штампуется). При содержании углерода более 0,3% сталь хорошо закаливается. Хром - сильный карбидообразующий элемент, способствующий уменьшению зерна в стали при нагреве и повышающий твердость, прочность и прокаливаемость. Добавки хрома в количестве 5% и выше значительно увеличивают коррозийную и кислотную стойкость. При содержании хрома более 12% сталь становится нержавеющей и жаростойкой. Никель находится в твердом растворе с ферритом. Он повышает не только прочность стали, но и ее вязкость и пластичность даже при пониженных температурах. При нагреве никель противодействует росту зерен и увеличивает прокаливаемость стали. При содержании 24-26% никеля сталь становится немагнитной и коррозийностойкой. Молибден добавляют в сталь в количестве 0,2-0,5%. Он повышает прочность, твердость, прокаливаемость и противодействует росту зерен при нагреве стали под ковку и термическую обработку. Молибден способствует увеличению жаростойкости и уменьшению склонности стали к хрупкости после отпуска. Ванадий препятствует росту зерен аустенита, повышает твердость, пластичность и вязкость и является хорошим раскислителем стали. Ванадиевая сталь мало склонна к перегреву и при термической и химико-термической обработке ее можно нагревать в широком интервале температур. Вольфрам образует стойкие карбиды, растворяющиеся в аустените лишь при высоких температурах. Инструментальные быстрорежущие стали, содержащие до 18% вольфрама, после термической обработки обладают высокими твердостью, износо-и красностойкостью, т. е. способностью сохранять твердость при нагреве до 700° С. Титан - самый сильный карбидообразующий элемент. В конструкционные стали его вводят в небольших количествах (0,05- 0,15%). Он влияет на измельчение зерен при нагреве стали и улучшает ее механические свойства. Марганец увеличивает прочность, твердость и прокаливаемость стали. С повышенным содержанием марганца сталь при термической обработке незначительно деформируется. С увеличением содержания углерода пластичность и вязкость стали снижаются. В отличие от других легирующих элементов марганец способствует быстрому росту зерен при перегреве. Кремний находится в твердом растворе с ферритом и значительно повышает его твердость, прочность и вязкость. С введением в конструкционную сталь, содержащую 0,4-0,6% углерода, до 2% кремния предел прочности и предел усталости стали значительно повышаются. Из кремнистой стали широко изготовляют автомобильные рессоры и пружины. Алюминий - один из основных легирующих элементов в сталях, подвергаемых азотированию. Азотируемый слой в сталях обладает высокими твердостью и износостойкостью. Бор хорошо раскисляет сталь, повышает прокаливаемость и механические свойства. Наиболее эффективное влияние на качество стали бор оказывает в небольшом количестве (0,0005- 0,001%). Маркировка легированных сталей. Легированные стали маркируют по буквенно-цифровой системе. Легирующие элементы обозначают русскими буквами, например хром - X, никель - Н, марганец - Г, молибден - М, вольфрам - В, ванадий- Ф, алюминий - Ю, кремний - С, кобальт - К, титан - Т, бор - Р и медь - Д. Первые цифры в марках стали указывают на содержание углерода в сотых долях процента, а цифры, стоящие за буквой,- на содержание легирующих элементов. Буква А в конце марки означает сталь с пониженным содержанием вредных примесей-серы и фосфора. Например, сталь 12ХНЗА расшифровывается следующим образом: 0,12% углерода, около 1,0% хрома, около 3,0% никеля, буква А указывает на минимальное содержание серы и фосфора. Если содержание легирующего элемента равно или меньше.1%, то цифра после буквы не ставится. Некоторые легированные стали обозначают буквами, стоящими впереди, например Ш - шарикоподшипниковая, Р - быстрорежущая, Е - электротехническая. Из легированной конструкционной стали изготовляют ответственные детали автомобилей, тракторов, металлорежущих станков, сельскохозяйственных машин и т. д. Химический состав наиболее распространенных легированных конструкционных сталей приведен в таблице ниже:
|
