Secțiunea 4. Aliaje de fier-carbon. Diagrame ale stării de fier-cementită, fier-grafit. Clasificarea, marcarea și utilizarea oțelurilor
Principiile de clasificare și marcare a oțelurilor.
Structura, proprietățile și aplicarea fiarelor turnate.
Principiile de clasificare și marcare a oțelurilor.
Oțelurile sunt clasificate în funcție de compoziția chimică, metoda de topire sau gradul de dezoxidare, în structură în stare recoaptă sau normalizată, în calitate și în conformitate cu scopul.
În ceea ce privește compoziția chimică, toate aliajele de fier-carbon pot fi împărțite în două grupe mari: carbonice și aliate. În ceea ce privește concentrația de carbon din oțel, acestea sunt împărțite la nivel scăzut (mai puțin de 0,3%), mediu (0,3-0,7%) și carbon ridicat (mai mult de 0,7%). Aliajele de carbon nu conțin elemente de aliere introduse în mod special. Numărul acestora ar trebui să fie determinat de limitele reglementate pentru impurități conform standardelor corespunzătoare și GOSTS.
Oțelurile aliate sunt aliaje pe bază de fier, în care sunt introduse în mod special elemente chimice, asigurând structura și proprietățile necesare. La rândul lor, oțelurile aliate, în funcție de numărul de aditivi de aliere, sunt împărțite în mono- și multicomponente. Mai relevant este numele care indică elementele de aliere, de exemplu crom, crom-nichel, crom-nichel-molibden etc.
De obicei, concentrația de dopanți este mai mare decât cantitatea acestor elemente sub formă de impurități. În funcție de gradul de dopaj, adică de conținutul aditivilor special introduși, aliajele sunt în mod obișnuit împărțite în aliaje joase, medii și înalte. Numărul acestor elemente, în general, este de 2,5 - 5,0%; până la 10% și, respectiv, mai mult de 10%.
Conceptul de oțeluri speciale este mai amplu decât aliajele aliate, deoarece, în primul rând, pe lângă aliajele aliate, carbonul poate fi atribuit și proprietăților speciale prin anumite metode de producție și prelucrare.
Calitatea este înțeleasă ca setul de proprietăți determinat de procesul de producție metalurgic. Omogenitatea compoziției chimice, structura și proprietățile oțelului, precum și manufacturabilitatea acestuia depind în mare măsură de conținutul de gaze precum oxigenul, azotul și hidrogenul.
Marcaj de marcare - alfanumeric.
Deoarece oțel structural carbon de calitate obișnuită (GOST 380-88) este marcat printr-un cod alfanumeric pentru proprietăți și pentru a garanta livrate împărțite în trei grupe: A, B și C. Literele denotă oțel Cm, numere de la 0 la 6, - numărul de brand condiționată de ex St0, St2 și așa mai departe.
Grupa A - aliaje furnizate cu o garanție a proprietăților mecanice, compoziția lor chimică nu este reglementată, este indicată numai în certificatele fabricii metalurgice. Ele sunt utilizate pentru fabricarea pieselor prin prelucrare.
Otel de tip B este livrat cu o garanție în compoziția chimică, deoarece acestea sunt în general supuse în continuare diverse de prelucrare, în scopul de a obține proprietățile mecanice dorite ale complexului la client, și anume presiunea de lucru la cald și TO.
Aliajele din clasa B sunt furnizate împreună cu o garanție în ceea ce privește compoziția chimică și proprietățile mecanice - în conformitate cu standardele pentru oțelurile din grupa A și B. Ele sunt utilizate în producția de structuri sudate.
Grad de deoxidare, notat cu litere kp - fierbere, ps - jumătate liniștită și sp - calm. Oțelul fierbinte este St0 - St4, toate mărcile de la St1 la St6 pot fi netezite și calme.
Atunci când marcajul indică doar grupele B și C, de exemplu St2kp sau VStZps, adică din oțel 2, grupa A, fierbere sau oțel 3, grupa B și semikilled m. P.
Din oțel aliat cu azot, pune litera A în mijlocul desemnării brandului, cum ar fi 15X17ATI4, în cazul în care acesta este amplasat la capătul brandului, se spune că aliajul ridicat - 30KhGSA. litera A, situat la marca de început indică faptul că oțelul automaton, de prelucrare superior, de exemplu, A35G2.
Aliajele non-standard sunt desemnate în diverse moduri. Cea mai comună este desemnarea literelor EI și EP și a numărului. Acest marcaj indică faptul că oțelul topit în fabrică „Elecrtostal„(litera E), cercetarea (litera I) sau proces (litera P), de exemplu EI395, EP398 și m. P.
Numai aliajele aliate de fier-carbon sunt de o calitate excepțional de înaltă. Ele conțin nu mai mult de 0,015% sulf și 0,025% fosfor. Ele sunt supuse unor cerințe ridicate privind conținutul altor impurități.
1) oțel structural din oțel. Oțelurile carbonice reprezintă 80% din producția totală de oțel. Acestea au devenit ieftine și combină proprietăți mecanice satisfăcătoare cu o bună prelucrare prin tăiere și presiune. Dezavantaje: mai puțin tehnologic în tratamentul termic. Din cauza ratei ridicate de călire critică a oțelului carbon stins în apă, cauzând componente deformare și distorsiune. Mai mult decât atât, pentru aceeași rezistență din oțel aliat, acestea trebuie să fie supuse la temperarea la o temperatură scăzută, astfel încât acestea să păstreze mai mare stres călire reducând rezistența structurală. Principalul dezavantaj: o ușoară duritate (adică capacitatea de a se întări la o anumită adâncime). Prin urmare, piesele mari sunt realizate fără întărire termică - în stare laminată la cald sau normalizată. În funcție de puterea lor statică, se referă la oțeluri de forță normală.
oțel carbon de calitate obișnuite (de uz general) în toate cele trei grupe (A, B, C), sunt destinate pentru fabricarea unei varietăți de structuri metalice de construcție (sudate grindă cu zăbrele, cadru), precum și părți ușor încărcate de mașini și dispozitive (arbori, osii, roti dintate). Acesta este oțel laminat la cald, provenind din fabricile de oțel sub formă de produse laminate (bare, grinzi, foi, țevi, panglici etc.). Cel mai obișnuit oțel St3sp are următoarele caracteristici: C = 380-490 MPa # 963, 0,2 = 210-250 MPa, # 948; = 25-22%
Fierbere a început cantități St1kp, St2kp, St3kp conținând niveluri crescute de oxigen sunt dificultăți la rece prag 30-40 ° C mai mare decât a devenit liniștit (St1sp, St2sp, St3sp și colab.):
St3kp - un prag de punte la rece t50 = -10 о С
Prin urmare, pentru structurile sudate responsabile, precum și pentru condițiile climatice dure, se folosesc oțeluri silențioase.
Calitatea oțelului carbonic. Aceste oțeluri sunt topite în conformitate cu condiții mai stricte în ceea ce privește compoziția încărcării și comportarea topirii. Ele sunt furnizate sub formă de produse laminate, forjate și alte produse semifinite cu chimicale garantate. compoziția și proprietățile mecanice.
- Oțelurile cu conținut scăzut de carbon sunt împărțite în 2 grupe
1) 05, 08, 10 - cu rezistență redusă, foarte plastic C = 280-330 MPa # 948; = 33-45%
Ele sunt capabile să deseneze adânc, astfel încât acestea sunt folosite pentru ștampilarea rece a diferitelor produse. Dacă carbonul este mai mare de 0,1%, este posibilă doar o întindere ușoară sau îndoire. De cele mai multe ori, pentru desenarea profundă, utilizați oțel de oțel de oțel (08kp) (caroserie, carcasă instrumentală, etc.). Încălzirea este mai ușor de ștampilat, deoarece în ele nu există aproape nici un siliciu, care întărește puternic ferita și împiedică deformabilitatea.
2) din oțel cementat 15, 20, 25 - sunt destinate pieselor de dimensiuni mici (came, tacheți, unelte ușor încărcate, etc.) care sunt necesare pentru a purta suprafață dură rezistentă și miez vâscos .. Suprafața după carburare (saturarea suprafeței cu carbon) este întărită prin stingerea în apă în combinație cu temperarea scăzută. Aceste oțeluri sunt de asemenea utilizate la laminare la cald și după normalizare. Sunt din material plastic. bine ștanțate și sudate. Specificațiile produsului: C = 380-460 MPa # 948; = 27-23%.
Oțel moale (îmbunătățit) - 30, 35, 40, 45, 50, 55. Sunt mai durabile, dar mai puțin ductile. După îmbunătățire (adică calmare + randament ridicat la sorbitol), rezistența ridicată, duritatea și ductilitatea sunt obținute:
C = 500-600 MPa # 963; 0,2 = 300-360 MPa # 948; = 21-16% (în starea normalizată)
# 6003; c = 600-700 MPa # 963; 0,2 = 400-600 MPa # 948; = 19-20% (după îmbunătățire).
Oțelurile din acest grup sunt utilizate pentru fabricarea pieselor mici (unelte, volante, axe)
Oțelurile cu conținut ridicat de carbon - 60, 65, 70, 75, 80, 85 sunt folosite ca arcuri. Tratamentul termic: calmare + eliberare medie pe troostite pentru obținerea unei rezistențe și a unei elasticități ridicate # 963; la> 800 MPa.
2) Oțel structural aliat. Oțelul aliat produce o calitate înaltă, de înaltă calitate sau în special de înaltă calitate. Acestea sunt utilizate după întărire și temperare, deoarece în starea de reacție ele nu sunt practic diferite de proprietățile mecanice carbonice.
Oțelurile cu conținut scăzut de carbon cu conținut scăzut de aluminiu conțin până la 0,2% C și până la 2-3% din elementele de aliere care nu sunt deficientă. Încărcarea lor se bazează pe aliaje de ferită cu mangan și siliciu. Acest grup include:
Mangan. 14G, 19G, 09G și altele.
Margantsovokremnistye. 12GS, 09GS, 10G2S1 și altele.
Oțelul este utilizat în construcții pentru structuri sudate, ca oțeluri de armare și inginerie mecanică # 963; în ≈ 400 MPa.
Oțelurile cimentate sunt utilizate pentru piesele mici care funcționează la sarcini medii # 963; în ≈ 700 - 750 MPa.
Chrome - 15X, 20X
Rezistență ridicată de aliaje complexe:
Nichel-crom - 12HN3A, 20HN3A, 20HN, 12Kh2N4A, 20H2N4A utilizate pentru piese mari aplicații critice (# 963; în ≈ 1000-1300 MPa)
Hromonikelmolibdenovye, hromonikelvolframovye - 18H2N4MA, 18H2N4VA au proprietăți mecanice ridicate (# 963; în ≈ 1150 MPa). Aplicată pentru părți mari de un scop deosebit de important.
Aliaj ușor aliat îmbunătățit - conține carbon de 0,3-0,5%
Obțineți proprietăți mecanice ridicate după îmbunătățirea termică (călire și temperatură ridicată)
Chromey 40X, 50X-ieftine, fac detalii despre o secțiune mică (15-25mm), fără sarcini dinamice.
Croman-mangan-silicos cromansil 30XГСА
Cromul-nichel-40HH este calcinat la o adâncime de 40-50 mm
Chromonikelmolybdenum - 40ХНМА, 38HН3MA - oțel de ardere profundă, practic în orice secțiune. Acestea sunt stingate în aer, au o înclinație scăzută la defecțiuni fragile, funcționează bine sub sarcini dinamice și în condiții de temperaturi scăzute. Marcă: Piese responsabile - arbori și rotoare de turbine, părți ale mașinilor compresoare. Dezavantaje: costuri ridicate, reducerea gradului de prelucrare a mașinilor.
Oțel aliat cu rezistență ridicată. Cele mai obișnuite oțeluri cu rezistență ridicată includ:
Acestea sunt utilizate în construcția de sine (șasiu, coajă de mașini de zbor spațial), pentru structuri sudate de putere.
Oțelurile instrumentale sunt destinate fabricării de instrumente de 4 tipuri:
tăiere, măsurare, ștampile de deformare la rece și ștampile de deformare fierbinți.
Oțel pentru unelte de tăiat.
Oțel carbon - oțel Y7, Y8, Y9. Rezistența la căldură până la 200 ° C. Duritate după întărire în apă HRC = 60-62. Are vâscozitate suficientă, astfel încât acestea sunt folosite pentru unelte care sunt supuse impactului: dălți, foarfece și cuțite pentru metal, scule de tâmplărie etc.
Din oțel U10, U11, U12, U13 faceți burghie, fișiere, ferăstraie, robinete, tăietori etc.
U12, U13 - pentru unelte cu rezistență maximă la uzură - dălți pentru crestarea fișierelor, scule de gravat (HRC = 62-64).
Oțelurile slab aliate - conțin până la 5% elemente de aliere. Cromul este un element permanent de aliere. Pentru a îmbunătăți proprietățile de mangan, siliciu, tungsten. HRC = 62-69. Aceste oțeluri, precum și cele de carbon, au o rezistență la căldură de până la 200 ° C, deci sunt utilizate pentru viteze mici de tăiere. Dintre acestea, sunt făcute unelte de dimensiuni mai mari și forme mai complexe.
HB4 - oțel diamantat - pentru finisarea materialelor dure. Oțel X, 9ХС, ХВГ, ХВСГ - sunt utilizate pentru freze, burghie, tăietoare și alte unelte cu o secțiune transversală de 35-100 mm.
Oțel pentru instrumente de măsură
Proprietățile principale: rezistență mare la uzură, consistență dimensională și formă pentru o lungă perioadă de timp. Oțelul cel mai utilizat este X, ХГ, ХВГ, 9ХС etc.
Oțel pentru unelte de lucru la rece.
Instrumente care lucrează cu sarcini de șoc mici. У10, У11, У12, aliaj slab X, 9ХС, ХВГ, ХВСГ
Pentru scule complexe cu formă complexă X12, X12M, X12F1.
Oțel pentru unelte cu tratament de presiune la cald.
Sunt utilizate oțeluri slab aliate, cu rezistență crescută la căldură și rezistență la căldură. 5HNM. 3Х2В8Ф, 4Х2В5МФ.
Oțeluri speciale (cu proprietăți speciale).
2) Oțel rezistent la coroziune (inox). Aceste oțeluri au o rezistență ridicată la coroziune în medii corozive. Se adaugă crom (12-27%), în unele cazuri, nichel (2,8 - 11%). Oțelul obține cea mai mare rezistență la coroziune după tratamentul termic: răcire cu 1000-1100 о С în ulei cu temperare la 700-750 о С.
Oțelurile cromate - 12X13, 40X13, 12X17 - sunt utilizate pentru medii ușor agresive.
Oțeluri crom-nichel - 12Х18Н9, 17Х18Н9, 12Х18Н9Т - pentru medii oxidante
3) Oțeluri rezistente la căldură - capabile să funcționeze într-o stare încărcată la temperaturi ridicate (450-700 ° C) pentru o anumită perioadă de timp. Ele sunt utilizate pentru fabricarea pieselor de motoare cu combustie internă, turbine cu abur și gaz, echipamente metalurgice. Pentru temperaturi de 500 - 580 о С.16М, 15М, 12Х1МФ
Pentru temperaturi mai mari, sunt utilizați solvenți complexi: 18Х12ВМБФР.
4) rezistente la căldură (rezistente la scară) sunt capabile să reziste la efectele corozive ale gazului la temperaturi ridicate. (550 ... 900 ° C). Oțelurile rezistente la căldură conțin aluminiu, crom, siliciu.
40X9C2 - utilizat la fabricarea schimbătoarelor de căldură care funcționează la 850 ° C
36Х18Н25С2- pentru supape de motoare cu ardere interna cu putere mare (până la 1100 о С).
5) Oțeluri rezistente la temperaturi scazute:
Carbonace: calitate obișnuită de la -20 la -50 о С
Calitativ și slab aliat de la -30 la -60 (09Г2С)
Aliaj: nichel cu 6% nichel de la -100 la -150 о С
Cu nichel de 9% de la -150 la -196 о С
Chromonickel 12Х18Н10Т de la -253 la -269
Oțel cu plasticitate tehnologică înaltă. Aceste oțeluri au o rezistență la curgere redusă Se referă la valori mari și valori mari. extensie # 948;. Timbre: oțel 05, 08, 10 de toate tipurile de dezoxidare.