Классификация и маркировка сталей. Методические указания
Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Технология конструкционных материалов» для студентов специальностей: 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство»; 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых мест»; 130501 «Проектирование, сооружение эксплуатации газопроводов и газонефтехранилищ» очной и заочной форм обучения
Составитель: асс. О.В. Валеева
Отв.редактор: к.т.н., доцент Е.О. Антонова
Издательство Ямальский нефтегазовый институт 629300 г.Новый Уренгой, мкр. Студенческий, дом 2
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет"; Ямальский нефтегазовый институт (филиал)
Классификация, маркировка и назначение Машиностроительных конструкционных материалов Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Технология конструкционных материалов»
для студентов специальностей: 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство»; 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых мест»; 130501 «Проектирование, сооружение эксплуатации газопроводов и газонефтехранилищ» очной и заочной форм обучения
г. Новый Уренгой 2005 Утверждено редакционно-издательским советом Тюменского государственного нефтегазового университета
Составитель: асс. О.В. Валеева
Отв.редактор: к.т.н., доцент Е.О. Антонова
©государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный университет»
2005г. Лабораторная работа № 1. Классификация, маркировка и назначение Машиностроительных и конструкционных материалов Цель работы:изучение классификации конструкционных материалов, определение их марок и области применения Введение. На долговечность деталей, инструментов, машин, аппаратов и сооружений, применяемых в нефтегазовой, химической и автомобильной промышленности, влияет правильный выбор материала для их изготовления, а так же технологический процесс его обработки. Разнообразные условия работы деталей, машин и оборудования вызывают необходимость искать критерии рационального выборы материалов, методы их упрочнения и т.п., а в ряде случаев создавать новые типы сплавов и неметаллических материалов. В настоящее время для изготовления деталей машин и конструкций используются металлы и их сплавы, металлические и металлокерамические порошки, пластмассы, резина, стекло, керамика, древесные и другие неметаллические вещества. Наиболее широкое распространение в качестве конструкционных материалов получили металлы и их сплавы, поэтому в настоящей работе рассмотрены только стали, чугуны и некоторые цветные металлы и сплавы.
Классификация и маркировка черных металлов и сплавов. Представителями черных металлов и сплавов являются сплавы железа и углерода: стали и чугуны. Сталями называют сплавы с содержанием углерода до 2,14 %, а чугунами называют сплавы с содержанием углерода от 2,14% до 6,67%. Кроме основных компонентов (железо и углерод) в состав сталей и чугунов входят примеси: марганец, кремний, сера и фосфор. А также сплавы могут содержать специально введенные элементы, которые служат для улучшения физико-химических и механических свойств. Такие элементы называют легирующими.
Классификация и маркировка сталей. Стали классифицируют по химическому составу, назначению, степени раскисления и качеству. По химическому составу различают углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) и легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79) стали. Углеродистые стали могут быть: 1) низкоуглеродистые, содержание углерода менее 0,25%; 2) среднеуглеродистые, содержание углерода 0,25-0,60%; 3) высокоуглеродистые, содержание углерода свыше 0,60%. Легированные стали подразделяют на: 1) низколегированные, содержание легирующих элементов до 2,5%; 2) среднелегированные, в их состав входят от 2,5 до 10% легирующих элементов; 3) высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов. По назначению стали бывают: 1) конструкционные, (изготовление строительных и машиностроительных изделий); 2) инструментальные, (режущий, мерительный, штамповый и прочие инструменты). 3) с особыми физическими свойствами (с определенными магнитными характеристиками или малым коэффициентом линейного расширения: электротехническая сталь, суперинвар); 4) с особыми химическими свойствами, (нержавеющие, жаростойкие, жаропрочные, кислотостойкие стали). По степени раскисления стали классифицируют на спокойные, кипящие и полуспокойные. Раскисление – это процесс удаления из жидкого металла кислорода, проводимый для предотвращения хрупкого разрушения стали при горячей деформации. Спокойные стали - это полностью раскисленные; такие стали обозначаются буквами “сп” в конце марки (иногда буквы опускаются). Кипящие стали - слабо раскисленные; маркируются буквами "кп". Полуспокойные стали, занимают промежуточное положение между двумя предыдущими; обозначаются буквами "пс". По качеству стали подразделяют в зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора. Бывают 1) стали обыкновенного качества, содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора; 2) качественные - до 0,035% серы и фосфора, каждого отдельности; 3) высококачественные - до 0.025% серы и фосфора; 4) особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до 0,015% серы. Сталь обыкновенного качества подразделяется по поставкам на 3 группы: 1) сталь группы «А» поставляется потребителям по механическим свойствам (такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора); 2) сталь группы «Б»- по химическому составу; 3) сталь группы «В» - с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. Сталь каждой группы делится на категории, в зависимости от нормируемых показателей (предел прочности σв, относительное удлинение δ%, предел текучести σт). Категории обозначаются арабскими цифрами. Стали обыкновенного качества обозначают буквами "Ст" и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше её номер. Буква "Г" после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали. Перед маркой указывают группу стали, причем группа "А" в обозначении марки стали не ставится. Для указания категории стали в конце обозначения марки добавляют номер, соответствующий категории (первую категорию обычно не указывают). Например: БСт0 - углеродистая сталь обыкновенного качества, номер марки 0, группы «Б», первой категории (стали марок Ст0 и Бст0 по степени раскисления не разделяют); Ст3кп2 - углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, номер марки 3, второй категории, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа «А»); ВСт4Г - углеродистая сталь обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца, спокойная, номер марки 4, первой категории с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа «В»). Качественные углеродистые стали маркируют следующим образом: 1) в начале марки указывают содержание углерода в сотых долях процента (цифра соответствует его средней концентрации) для сталей конструкционных: 10кп – сталь углеродистая качественная, кипящая, содержит 0,1% углерода; 80 - сталь углеродистая качественная, спокойная, содержит 0,8% углерода; 2) в десятых долях процента для инструментальных сталей, которые дополнительно снабжаются буквой "У",: У7 – углеродистая инструментальная, качественная сталь, содержащая 0,7% углерода, спокойная (все инструментальные стали хорошо раскислены); У10 - углеродистая инструментальная, качественная сталь, спокойная содержит 1,0% углерода; В основу маркировки качественных легированных сталей положена буквенно-цифровая система (ГОСТ 4543-71). Легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначают русскими буквами:
Количество углерода, как и при обозначениях углеродистых сталей указывается в сотых долях процента цифрой, стоящей в начале обозначения; количество легирующего элемента указывается цифрой, стоящей после соответствующего индекса. Отсутствие цифры после индекса элемента указывает на то, что его содержание 0,8-1,5%, за исключением молибдена и ванадия (содержание которых в солях обычно до 0,2-0,3%), а также бора (в стали с буквой Р его должно быть не менее 0,0010%). Например: 09Г2С – качественная низколегированная сталь, спокойная, содержит приблизительно 0,09% углерода, до 2,0% марганца и около 1,5% кремния; 18Х3Н4М4 – качественная высоколегированная сталь, спокойная содержит 0,18% углерода, 3,0% хрома, 4,0% никеля, 4,0% молибдена. Высококачественные и особовысококачественные стали м аркируют, так же как и качественные, но в конце марки высококачественной стали ставят букву «А», (эта буква в середине марочного обозначения указывает на наличие азота, специально введённого в сталь), а после марки особовысококачественной - через тире букву «Ш». Например: 12ХНА – высококачественная углеродистая сталь, содержащая 0,12% углерода, хрома и никеля в среднем 0,8-1,5% каждого в отдельности; У8А – высококачественная углеродистая инструментальная сталь, с содержанием углерода 0,8%; 30ХГС-Ш – особовысококачественная среднелегированная сталь, содержащая 0,30% углерода, хрома, марганца и кремния от 0,8 до 1,5% каждого в отдельности. Специальные методы получения высоколегированных сталей обозначают соответствующими буквами, проставляемыми через тире в конце марки: ВД – вакуумно-дуговой переплав, Ш – электрошлаковый переплав, СШ – обработка синтетическим шлаком и др. Отдельные группы сталей со специальными свойствами обозначают несколько иначе. Шарикоподшипниковые стали маркируют буквами "ШХ", после которых указывают содержание хрома в десятых долях процента: ШХ6 - шарикоподшипниковая сталь, содержащая 0,6% хрома; ШХ15ГС - шарикоподшипниковая сталь, содержащая 1,5% хрома и от 0,8 до 1,5% марганца и кремния. Быстрорежущие стали (сложнолегированные) обозначают буквой "Р", следующая за ней цифра указывает на процентное содержание в ней вольфрама: Р18-быстрорежущая сталь, содержащая 18,0% вольфрама; Р6М5К5-быстрорежущая сталь, содержащая 6,0% вольфрама 5,0% молибдена 5,0% кобальта. Автоматные стали обозначают буквой "А" и цифрой, указывающей среднее содержание углерода в сотых долях процента: А12 - автоматная сталь, содержащая 0,12% углерода (все автоматные стали имеют повышенное содержание серы и фосфора); А40Г - автоматная сталь с 0,40% углерода и повышенным до 1,5% содержанием марганца. Литейные стали имеют в конце маркировки букву «Л»: 30Л – литейная качественная среднеуглеродистая сталь, спокойная, содержащая 0,30% углерода.
|
